摘要：缸体、缸盖是发动机的核心零部件，端面铣削在这两个零部件加工中占据重要位置，缸体、缸盖的顶底面和前后面都有较高的粗糙度和平面度要求，达不到要求会对发动机的性能、质量造成很大的影响。

　　2015年我厂在端面铣削过程中接连发生工件接刀痕严重、工件崩边的现象，工艺人员对此类现象了解的不够透彻，由此引发本文对端面铣削的深入研究与探讨，提出对端面铣削加工现象的优化解决方案。

加工现象技术分析

1. 加工现象

　　铣削是非常普通的加工方式。铣削属于断续切削，刀齿不断切入切出工件，切屑厚度和切削面积不断变化，冲击载荷较大，易发生振动，切削力在不断变化。切削力处于稳定状态时接刀痕并不明显，粗糙度、平面度都不会有太大变化。通常所指的接刀痕为痕迹明显、肉眼可辨，导致粗糙度、平面度超过工艺技术要求的刀痕。崩边一般发生在铸铁加工中，切削振动大，造成加工部位边缘的掉渣现象（见图1）。

图  1

2. 接刀痕问题

　　（1）接刀痕产生的位置。切削力突变造成很大振动，就会产生明显的接刀痕。

　　接刀痕产生位置：①两次走刀的交接处会产生接刀痕。②刀具沿加工路径进给过程中，刀具再次经过已加工表面区域时，会产生微小的接刀痕迹，造成切削纹路发生些许变化，肉眼觉察不到，不影响加工质量，通常可忽略。③刀齿切入或切出工件的位置也会产生接刀痕。刀齿切入时，载荷突然急剧增大，产生较大振动；刀齿切出工件的瞬间，是一个卸载的过程，整个系统的弹性变形能瞬时释放，产生较大振动。故切入、切出过程均会产生较严重的刀痕，切出过程产生的刀痕比切入过程产生的刀痕严重。

　　（2）接刀痕产生的条件主要有以下几种：

　　切削参数：加工余量大、进给速度快，导致被加工表面挤压变形大，容易产生接刀痕。

　　刀具的安装误差：刀片安装误差较大，会产生接刀痕。由于我厂调刀人员，从未经过专业的调刀培训，专业素养及调刀经验参差不齐，调刀控制手段及标准不足，控制端面跳动的一致性有差别，不是每盘刀都能达到规定的换刀频次。例：新缸体OP210序，精铣前后面，Ra=3.2μm，平面度0.1mm，换刀频次800台，生产线反馈一盘新刀，有时加工1个班200台，接刀痕就很明显，而经验丰富的调刀人员调的端面铣刀确能达到规定的换刀频次，得到生产线工人的认可，既节约了换刀时间，又降低了成本。

　　主轴跳动很大：机床主轴与刀具系统连接刚性不足，高转速下，产生的巨大离心力会加速主轴轴承的磨损，同时引起机床加过过程中的急剧振动，切削表面会形成特别明显的刀痕。例：1.3缸体OP50序，后油封面加工，粗糙度3.2，平面度0.1，2015年设备改造前，主轴跳动大导致刀痕较深，平面度不符合工艺要求，严重影响了工件的质量。平面度不合格，会导致发动机后油封部位渗漏机油。当时主轴维修困难，我厂为了应对生产，重新匹配了两次走刀的加工余量，同时降低进给速度，暂时以牺牲刀具寿命为代价，完成了剩余的生产任务。

　　刀具磨损：毛坯硬度的不均匀会造成刀具过早磨损，刀具一旦到达急剧磨损阶段（见图2），切削力必然急剧增大，造成振动，刀痕自然明显很多，影响工件质量及表面粗糙度。一般情况下，刀具磨损是产生接刀痕的主要原因。例：天内的铸铁粗加工（见图3），正态切削，刀具磨损到急剧磨损阶段后，振动噪声变大，刀痕纹路清晰，手摸较明显。

图  2     

图  3

工件未夹紧：如果夹紧力不足，会导致工件松动，加工中产生震颤，产生接刀痕。

3. 崩边问题

　　新缸体OP50序，2015年2月设备厂家为保节拍、提高生产效率，对设备进行了维护，但在3月和4月刀片的换刀频次由100台降至40台，40台后继续加工，缸体左右凸台面发生崩边现象。刀具寿命偏低，刀具单台费用两个月居高不下。

　　伊斯卡样本表明，该刀片适用于铸铁加工，切削速度范围100～400m/min，而本工序切削速度为301m/min。铸铁加工，刀具磨损，导致横向切削力加大，造成铣刀盘即将切出工件的瞬间，将工件上留存的最后一点加工余量挤掉，工件表面发生崩边现象。刀具磨损越早，崩边现象发生的概率越大。解决办法如下：

　　（1）优化切削速度。

　　将切削速度由301m/min降至163m/min，为弥补节拍的不足，同时调整了进给速度。依据金属切削原理：合理速度内，切削速度降低20%，刀具寿命提高50%。降低切削速度后，该刀具单台费用由12元/台降至6元/台，按年产3万台缸体计算，年可节约资金18万元。此时换刀频次达到100后，崩边现象才会产生，保证了质量，同时也节约了频繁换刀的时间。

　　（2）刀盘结构优化。原刀盘（见图4）主偏角为90°，刀具在离开缸体边缘时的切削力全部为横向切削力，过大的拉力使工件边缘最后的加工余量剥落，造成表面崩边情况。

　　为了近一步降低成本，提高刀具寿命。我厂现地现物，利用现有资源，转序再利用开展降成本工作。原刀盘直径为Φ80mm，标准刀盘。利用曲轴OP10序刀盘（见图5）替换原刀盘。

图  4        

图  5

　　两刀盘基本参数如附表所示。