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（华意压缩机股份有限公司,江西 景德镇 333001）
【摘 要】本文概述、分析了冰箱压缩机曲轴箱气缸孔和曲轴孔垂直度超差现象及其原因,并提出了相关的控制措施.对提高压缩机曲轴箱性能起到重要作用.
【关键词】冰箱压缩机；曲轴箱；缸孔与轴孔垂直度；超差；分析与控制
【Abstract】The paper summarized and Analysised the phenomenon and the cause of the out of tolerance of the perpendicularity between the cylinder and the crankshaft hole of crankcase in refrigeration compressor,and g论文范文e some control measures about it. It played a prominent part in increasing of efficiency of the crankcase.
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【Key words】Refrigerator compressor；Crankcase；Cylinder bore and the shaft hole verticality；Tolerance；Analysis and ｃontrol
０ 引言
近些年来,随着冰箱压缩机日益小型化、高效化的发展,压缩机对零部件的加工精度要求正逐渐提高.曲轴箱是压缩机泵体的主要零件,是活塞、连杆、曲轴等零件的装载体.压缩机工作时,电机带动曲轴、连杆组成的曲柄连杆机构,进而推动活塞压缩制冷剂气体.实现由电能转化为机械能,再转化为内能的目标与功能.活塞和曲轴运动的中心是垂直的,压缩机泵体运动要求曲轴箱有严格的缸孔与轴孔垂直度（以下以两孔垂直度代替）,两孔垂直度也是曲轴箱生产过程中重要控制的参数.本文对冰箱压缩机曲轴箱两孔垂直度超差原因进行分析,并提出相应的控制、解决方法.
１ 加工过程中两孔垂直度超差的原因
曲轴箱加工过程中,产生两孔垂直度超差的主要原因有如下几方面：
1.1 物料原因
曲轴箱材料一般为铸铁.如果铸铁材料不均匀,特别是两孔加工处材料不均匀,这将导致加工材料硬度有差异.钻孔加工时,材料硬度大的一边相对硬度小的一边产生挤压力差,从而使刀具发生斜偏,两孔垂直度便无法保证.例如曲轴箱缸孔或轴孔加工处的一侧出现白口铁或疏松,钻头加工时,受到非对称挤压力,加工出来的孔中心就容易偏斜,影响垂直度.
１.2 设备原因
设备精度是机械零部件加工精度的有效保证.其中设备的刚度、定位精度、重复定位精度等都是设备精度的关键.设备刚度是首要前提,机械加工中,切屑过程会产生巨大的冲击力,设备具有足够的刚度才能保证加工零件的精度.尤其是动力头刚度,动力头刚度不足,容易变形,那么刀具就容易偏斜,加工时还可能出现较大的振动；曲轴箱一般常采用组合机床加工,工艺流程比较复杂,缸孔和轴孔需要经过钻孔、扩孔、精镗、珩磨等多道工序才能加工完成.多次加工往往需要多次定位.多次定位设备的动力头的位置一致性对两孔垂直度产生较大的影响.例如,气缸孔扩孔和精镗两道工序都是采用曲轴箱定子安装面、定子面螺栓沉孔定位.如果后序精镗刀和前序扩孔刀位置度差别较大,则容易造成两次加工中心同轴度偏大,两孔垂直度变大,甚至造成镗孔单边.
１.3 夹具原因
１.3.1 夹具夹紧力的偏小.机械加工过程中,巨大切削力会直接对工件产生冲击力和振动、加工过程中如果出现夹紧力不够、工件夹不稳,则容易造成加工精度超差.
１.3.2 夹具的磨损.曲轴箱是批量生产的产品,夹具频繁和工件接触,容易导致夹具磨损,当磨损量到达一定的极限时,夹具对工件就不能产生有效的夹紧作用 .这样必然对加工精度造成影响.
１.3.3 定位夹具的清洁度.定位夹具既有固定夹紧的作用,同时也有定位作用.如果定位夹具清洁度不够,必将影响工件的加工精度.例如,曲轴箱缸孔、轴孔加工.缸孔、轴孔钻孔和精镗两道工序均采用定子安装面和定子安装面沉孔定位.前序钻孔时,定位夹具上没有杂质,定子安装面能有效地与定位面贴合,如图1.但后序精镗两孔时,其中某些定位面有杂质,这样便变相地将定子安装面抬高如下图2.前序加工中心线和后序加工中心线成一个角度,造成两孔垂直度超差.
1.4 刀具原因
机械加工过程中,刀具直接与工件作用,进行切削.刀具的材料、结构、参数、性能等因素对工件加工都起到重要作用.刀具的材料决定刀具的用途和使用功能,同时也决定了刀具的使用寿命,耐用程度.刀具的参数是决定了刀具的加工性能的主要因素,前角、后角,顶角、螺旋角、刃长等参数都对加工精度产生影响.随着机械加工技术的发展,许多刀具都采用了组合刀具形式,一把刀杆往往安装几个刀头.一个工步便能完成零件几个结构的加工,随着刀具的组合形式的发展,刀体体积、质量分布、结构设计日趋复杂.刀具的刚性、动平衡等性能对刀具的影响也越来越大.
１.4.1 刀具磨损.曲轴箱是批量生产的产品.刀具容易磨损,磨损后刀具分布不均,切削加工时受力不同,容易导致加工精度超差.如两孔钻屑加工时,钻头一侧切削刃磨损,而另一侧完好,必然导致两侧切削能力的不同,受力也有所不同,随着钻削深度的加深,孔中心线也容易随之偏斜.导致两孔垂直度超差.
１.4.2 刀杆的变形.由于曲轴箱加工结构复杂、生产数量多.曲轴箱加工往往采用多工位组合机床设备加工.在设备维修、或调换刀具、更换设备零件等情况下常有一些失误操作,导致动力头带动刀杆碰撞工件,引起刀杆变形.由于某些原因,设备操作者未将碰撞后的刀杆更换,致使工件加工后的精度超差.
１.5 加工工艺参数设计原因
曲轴箱两孔钻、镗、珩磨等加工时,工艺设定的切削速度、进给速度、加工余量等参数,加工两孔的加工精度都有影响.特别是钻两孔工序,钻削量大,作用力大,如果进给速度设置过大,就会产生振动,影响加工品质.
１.6 加工工艺设计和流程设计原因
曲轴箱产品设计完成初,工艺设计者根据产品的结构来设计加工工艺和加工工艺流程.设备设计者又根据加工工艺和工艺流程来设计设备,工步设定、工件定位和装夹、刀具的选择以及清洗冷却的设计等因素都会对加工件精度产生影响.如,曲轴箱缸孔加工,钻屑加工量大.采用一次性钻屑完成或两次钻屑分步完成,再或是一次钻孔后再扩孔完成.三种不同的工艺,必然有不同的精度.当然,设计者也应结合考虑相应的工艺成本.
１.7 其他原因
包括温度、振动、动力稳定等其他随机因素.人员因素也是其中之一.机械加工时,加工部位的散热程度；切屑液润滑、清洁、冷却程度；机床工作时,本身的振动,动力头轨道的平整度、直线度；加工过程中动力的稳定性等等.这些因素都会对零件的加工精度产生影响.
总之,引起曲轴箱两孔垂直度超差的原因有很多.曲轴箱材料不均匀、工装夹具的磨损、刀具的磨损、设备的清洁度是众多因素中的主要原因.加大对这些因素的检测控制,能大大减少精度超差现象的出现.
２ 减少曲轴箱两孔垂直度超差现象的措施
2.1 加强来料检验控制
对曲轴箱来料的进行严格检验控制.从曲轴箱本体上取出检测样块,对样块进行化学元素检验分析.对比各元素控制标准,见表1,确保来料各元素含量符合标准.
取本批曲轴箱同一炉样件,对样件进行机械性能分析.根据铸铁的用途,结合影响机械加工的重要机械性能.重点对抗拉强度和硬度进行检验.
在确保元素含量、机械性能符合标准同时,尽量要求材料生产厂家提高铸铁件组织的均匀性、碳化物含量的合理分布、合金元素的科学配置等,提高铸件加工性能,保证曲轴箱两孔垂直度加工精度.
2.2 确保工装、夹具的稳定性、可靠性
曲轴箱加工流程较复杂,从毛坯到成品要经过多道工序.多次定位装夹,特别是批量生产的产品.这就要求工装、夹具具有较高的一致性、稳定性和可靠性.
确保定位的有效性.定位部位磨损在加工中时有出现,当磨损量超过一定范围时,定位工装就会失去它的定位作用.例如,用于加工定位定子面安装沉孔的定位销.随着加工定位次数的增多和上下料的撞击.定位销容易磨损、变形、甚至产生较大的弯曲.对曲轴箱加工两孔时的精度产生影响.及时更换夹具,能大大减少不合格品的产生,提高零件精度.
保证装夹的有效性.加工时产生的巨大作用力不可避免,装夹稳定才能保证加工品质.曲轴箱缸孔钻削加工工序,加工余量较大,加工过程冲击力也较大,工件加工时易振动,依靠原本的夹爪难以解决这个问题,如图3.经过改进装夹方式,轴承加工部位上方加入一个环形压紧夹爪.彻底解决了因加工余量大,加工过程中压紧不完全的问题,如图4.
2.3 刀具的正常使用和改进
对于刀具在机加工过程中容易磨损问题.一是尽量采购质量较好的刀具,尽量避免刀具使用过程中的单边磨损严重、切削刃崩裂等现象的出现,曲轴箱是铸铁件,尽量采用合金钢和高速钢材料刀具加工.二是应加强刀具使用管理,要求设备管理者定时对刀具的使用情况进行检查,让刀具尽可能处于正常使用状态.三是改进刀具的一些结构,保持其加工合理性.例如,加工内径较小的轴孔时,钻头横刃较长会导致定心差,影响轴孔垂直度.将横刃改短后,这个问题能得到很好的解决.
因某些过失操作造成的刀杆碰伤,中心线偏斜,而没有及时发现,导致两孔精度超差问题.可在设备上加入红外线感应系统,当刀具动力头进给时,红外线感应到刀具前方有金属物体,立即停止进给运动.避免撞刀现象发生.
２.4 合理地选择加工工艺参数
有研究表明,机械加工工件的精度与加工时的切削余量、进给速度、切削速度有密切的联系.切削余量加大会导致加工时加长,加工部位热量的增加,并加大排屑的难度.切削速度的增大会加大刀具与工件间的作用力,加大刀具的磨损,降低刀具的寿命,并影响加工精度.进给速度的增加,会加大刀具的背吃刀量,也会加大刀具与工件的相互作用力,对刀具产生较大的挤压,若刀具刚度不足,极易造成制造精度降低.因而,根据实际加工情况,合理设置加工参数,能大大地改善零件的加工精度.例如,曲轴箱缸孔,粗钻时切削速度78.5m/min,粗镗切削速度为93m/min,粗镗切削速度为150m/min.根据粗钻、粗镗、精镗工艺不同的加工余量和走刀量,设定不同的转速,根据工艺流程顺序和加工工艺特点,转速逐级提升.对延长刀具寿命和提高加工精度都大有裨益.
２.5 其他措施
目前,曲轴箱加工未实现全程自动化,每道工序仍采用人工上、下料方式.而上、下料对工件的定位起到至关重要作用,所以,生产者的素养也是影响曲轴箱两孔精度的原因之一,提高生产者职业素养,也非常重要.曲轴箱两孔垂直度精度要求较高,采用精密度高的检测工具也是控制、提高零部件精度的重要手段.
３ 结语
曲轴箱是冰箱压缩机泵体中的重要零部之一,加工结构复杂.缸孔、轴孔垂直度是曲轴箱关键的工艺参数.来料、设备、刀具、工装夹具等是影响这一工艺参数的关键因素,通过对这几方面的控制和改进,能很好地控制曲轴箱两孔垂直度精度,提高压缩机性能.
【参考文献】
［１］机械加工技术手册[M].北京出版社,1986,1．
［２］林文焕,陈本通.机床夹具设计[M].国防工业出版社,1987,8．
［３］吴林禅.金属切削原理与刀具[M].机械工业出版社,1987,8．
［责任编辑：王静］
总结：本文是一篇关于加工刀具论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
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