数控加工技术在活塞头制造中的应用
0 引言
活塞头是大型船用柴油机关键零部件之一,具有精度要求高,形状复杂,可靠性要求高的特点,采用普通的加工技术生产活塞头,通常难以满足精度和形状的要求,而数控加工技术能较好地达到活塞头加工的要求。
1 采用数控加工技术制造活塞头的必要性
(1)活塞头的结构复杂,它的顶部燃烧室和内、外冷却腔曲面是有多个回转曲面组成。 μm以下,同时内、外冷却腔曲面的表面粗糙度也有较高要求,常规加工方式是在普通车床上利用靠模进行仿形加工,靠模是由工人根据图纸锉磨而成,加工后的粗糙度很难达到要求。
原因是:
1)普通车床的加工精度不高,一般为Ra值≥ μm;
2)加工靠模的技术落后,造成靠模本身存在着尺寸误差;
3)每个工人在操作经验方面都存在着差异。一般活塞头加工后需要人工打磨处理,加工效率低,质量不稳定,外观不美观。采用数控加工技术后,解决了传统的用靠模仿形加工质量差、效率低、工作量大的难题,为公司节约了成本。
(2)活塞头上半部的外圆是由具有斜度的锥面组成。采用普通车床加工时,需要操作人员多次精确地调整刀及刀架的角度,加工起来非常繁琐,且不易保证加工后的锥面角度的统一性。采用数控加工技术,利用数控机床的加工特性,只要操作人员按照编写的数控程序输入到操作面板中,数控机床便能够根据指令的内容来进行加工,而且加工精度和加工效率都非常高,保证了产品质量的稳定。
(3) 活塞头的主螺孔和裙部螺孔,数量多,加工精度要求高。采用普通钻床时,通常是先将钻孔模板做好,操作工人钻孔时将钻孔模板固定在活塞头底面,找出定位孔,然后根据模板,定出所有孔位,孔钻好后再攻牙。这样的不足之处是:
1)钻孔模板制作繁琐,造成材料和人工的浪费;
2)钻孔模板本身容易产生累计误差,工人操作时,定位孔找的不正或稍微失误就钻深了,都会造成不合格品;
3)活塞头机型变化频繁,每一机型都要对应一款钻孔模板,为公司造成巨大浪费。采用数控加工技术后,完全解决了以上问题,并且活塞头的主螺孔和裙部螺孔大多是沿圆周均匀分布的,利用宏程序来加工,将大大提高工作效率和加工质量。
总之,在以上这些方面中,采用数控技术后,数控机床具有的曲面连续加工、重复定位、加工精度高和加工质量稳定的优点将得到充分发挥,同时采用数控加工技术后,职工数量虽然减少了,但是生产效率和生产质量均获得了显著提升,生产成本也得到了有效控制。
2 数控加工技术在活塞头制造中的实例应用
随着船舶行业的不断发展,公司的业务也日渐扩大,至今,公司先后购买了数控车床3台(型号CKJ61100、CAK6763、CA5116)、数控钻床1台(型号ZK5150A),考虑到加工的经济性和生产效率,主要对活塞头的顶部燃烧室、内、外冷却腔室、主螺孔和裙部螺孔的钻孔加工工艺采用了数控加工技术。由于篇幅有限,本文主要讲述具有代表性的S60ME-C活塞头的顶部燃烧室和主螺孔 (内孔)的数控精加工过程。
使用数控卧车精车活塞头的顶部燃烧室
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