專利名稱：大功率中速柴油機連桿齒形加工方法及其專用加工刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大馬力中速柴油機連桿齒形加工方法及其 專用加工刀具。
背景技術(shù)：
連桿是柴油機的核心部件，如圖1 圖3所示，柴油機連桿包括連桿體1與連桿蓋2， 然后通過齒形咬合(如圖1中I及II處及圖2、圖3所示)后用連桿螺栓碼合而成，因此連 桿齒形的加工精度要求非常高，而對于大功率中速柴油機連桿碼合后其齒形面接觸面積必須 達到80%，且齒形面要求Ral.6或以上粗糙度。
現(xiàn)有技術(shù)中，大功率中速柴油機連桿齒形加工方法主要有以下幾種1、強力磨削；2、 滾齒+互研；3、線切割+互研。用強力磨削的加工方法效率高，質(zhì)量好，但必須采用數(shù)控強 力緩進給磨床及配合成型砂輪一起使用，其價格高昂，而且維護困難，維修所需周期長，往 往會成為制約企業(yè)生產(chǎn)的瓶頸，并且由于是強力磨削，磨削面可能出現(xiàn)裂紋，故每件工件均 必須表面探傷檢査。用滾齒加工的方法質(zhì)量較差， 一般還需通過連桿體與連桿蓋的齒形互研， 這樣就使得其效率較低，且滾齒專用設(shè)備和專用成型滾刀的價格也很昂貴；至于線切割因成
本高、效率低不太適合批量生產(chǎn)。因此，研發(fā)一種效率和質(zhì)量可以和強力磨床媲美，而成本
卻大大降低，設(shè)備維護簡單的連桿齒形加工方法意義非淺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柴油機連桿齒形加工方法，其加 工質(zhì)量好、效率高、成本低，加工出的柴油機連桿的連桿體及連桿蓋的齒形形狀一致性好， 配對碼合后接觸面積大，接觸到點均勻。
本發(fā)明的第二個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種柴油機連桿齒形加工過程中所 用的專用刀具，該專用刀具具有高耐磨性、性能穩(wěn)定且制作成本低廉，制作周期短，改進成 本低。
為了達到上述第一個技術(shù)目的，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的-一種柴油機連桿齒形加工方法，通過銑削加工方法對柴油機連桿的連桿體及連桿蓋齒形 進行銑削加工。
所述的柴油機連桿的銑削加工的具體加工步驟是(1) 選用專用銑削刀具按照產(chǎn)品圖紙的連桿材料及齒形參數(shù)設(shè)計專用的銑削刀具；
(2) 選用專用夾具按照連桿蓋和連桿體配對銑削加工方式，利用前工序加工的基準面和 孔設(shè)計制造專用夾具；
(3) 制定連桿體及連趕蓋的齒形銑削方案確定粗銑、半精銑、精銑的銑削刀具，根據(jù)不 同銑削刀具的剛性、材料、涂層合理安排切削余量、主軸轉(zhuǎn)速以及進給速度，同時編制數(shù)控 工步卡、調(diào)刀卡和程序單；
(4) 選用與銑削刀具配合使用的夾頭刀柄和夾套根據(jù)銑削方案所使用銑削刀具準備相應(yīng) 的高精度強力夾頭刀柄和夾套；確認機床重定位精度約在0. 01 mm以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速在5000rpni 以上；
(5) 上機試切削按照振動、粗糙度及銑削刀具磨損的實際情況來調(diào)整和改進切削余量、 工藝工步及切削速度，進行粗銑、半精銑、精銑，精銑完成，確保粗糙度應(yīng)在Ral.6以上；
(6) 去除毛刺、將進行齒形銑削后的連桿體及連桿蓋配對碼合，齒形面著色檢驗，所述連 桿體及連桿蓋配對碼合后二者的接觸面積必須達到80%。
為了達到上述第二個技術(shù)目的，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種柴油機連桿齒形加工方法的專用刀具，該專用刀具為對柴油機連桿體及連桿蓋的齒 形進行銑削加工的銑削刀具，該銑削刀具具體為切削刃旋轉(zhuǎn)切削形成的型線與連桿齒形型線
完全一致的成型球頭錐銑刀，所述成型球頭錐銑刀的刀頭槽型為35°螺旋形，共有兩個切削 刃，所述切削刃與刀柄同軸度0.01mm。
所述成型球頭錐銑刀的周齒參數(shù)是徑向前角為6。、刃帶寬度《0.5mra、第一后角為8 o的圓弧鏟背。
所述成型球頭錐銑刀的端齒參數(shù)是端刃前角為6°、蝶形角為1.0°、端刃中心方式為 一切削刃過中心、齒隙角為35°、第一后角為6°、第二后角為13°、第一后角寬0.2ran。
所述成型球頭錐銑刀包括由性能穩(wěn)定、高耐磨性的超細微粒硬質(zhì)合金(例如M612)制 成的刀體及涂覆于刀體表面的TiAlN涂層，具體是在切削刃部位涂有TiAlN涂層，通過硬質(zhì) 合金M612配合TiAlN涂層，使得成型球頭錐銑刀具有很高的耐磨性能，其性能穩(wěn)定，且其 價格低廉，通常是由五軸數(shù)控磨床磨削而成，并由專業(yè)的廠家進行涂層，以確保其較高的耐 磨性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(l)本發(fā)明由于使用銑削的加工方法用于加工柴油機連桿的連桿體及連桿蓋，由于專用的 銑削刀具的高耐磨性，機床的高定位和重定位精度，加工出的齒形形狀幾乎完全一致，并間距均勻，精銑的齒表面粗糙度在Ra0.8 1.6之間，達到或超過產(chǎn)品圖紙要求，經(jīng)碼合著色 檢驗，接觸到點均勻，其面積達到80%以上；另因采用高轉(zhuǎn)速、高進給的加工方式以及合理 的切削余量、走刀次數(shù)，其加工效率也非常高?？傮w來說，用銑削方式加工連桿齒形的質(zhì)量 和效率完全可以和強力磨床媲美，其效率甚至超過強力磨床。
(2) 本發(fā)明中所用的加工機床為通用的立式或臥式加工中心、數(shù)控銑床等，這在機械加工
廠很常見，減少了專用磨齒或滾齒設(shè)備的昂貴投入，且通用機床的維護簡單，維修成本低。 另外，數(shù)控加工中心可實現(xiàn)柔性加工，例如可方便的加工出連桿體與連桿蓋的結(jié)合面不在同 一平面內(nèi)的連桿齒形，同一款成型刀還可方便的加工同角度但深淺不同、齒間距不同的齒形， 而這些對于專用磨齒或滾齒機床是難于實現(xiàn)的。
(3) 本發(fā)明中的專用加工刀具為專用成型球頭錐銑刀，由于專用成型球頭錐銑刀是由性能 穩(wěn)定、高耐磨性的超細微粒硬質(zhì)合金(例如M612)刀體及在其切削刃部位涂覆于刀體表面 的TiAlN涂層制成，而該種專用硬質(zhì)合金涂層刀具制造技術(shù)在目前屬于很成熟的技術(shù)，其價 格低廉，定購周期短，而且由于工廠里柴油機的連桿產(chǎn)品多樣化，且其齒形不一，因此，不 需像專用成型滾刀、專用成型砂輪進行一次性大筆投入，刀具投入風(fēng)險較小，改進容易。
(4) 本發(fā)明中使用的機床為通用數(shù)控機床，又因其使用的專用刀具制造周期短，因此齒形 加工反應(yīng)迅速，節(jié)省了大量的準備及試制時間。
綜上所述，采用該種銑削方式加工連桿齒形，其質(zhì)量和效率與強力磨床相當(dāng)，優(yōu)于滾齒 或線切割，完全能達到產(chǎn)品圖紙要求；而且其前期投入比磨齒、滾齒低，且加工成本低，大 約是是磨削加工的1/5，因此柴油機連桿齒形的該種銑削加工方法頗具有市場競爭力，能為 大多數(shù)大中型柴油機制造企業(yè)所采用。


下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細的說明-
圖1是本發(fā)明所述柴油機連桿結(jié)構(gòu)示意圖2是上述圖1中I處連桿體及連桿蓋的齒形示意圖3是上述圖1中II處連桿體及連桿蓋的齒形示意圖4是本發(fā)明中成型球頭錐銑刀結(jié)構(gòu)示意圖5是上述圖4的俯視圖6是本發(fā)明中柴油機連桿齒形銑削加工過程示意圖； 圖7是本發(fā)明中齒形銑削夾具主視圖； 圖8是上述圖7的俯視圖；圖9是上述圖7的側(cè)視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的柴油機連桿齒形加工方法，主要是用銑削加工的方法替代現(xiàn)有技術(shù)中的強 力磨削加工方法及滾齒加工方法，其具體的加工步驟是
(1) 按照如圖2及圖3所述的柴油機連桿的連桿體1及連桿蓋2的材料及齒形參數(shù)設(shè)計專 用銑削刀具，該銑削刀具為成型球頭錐銑刀3 (如圖4、圖5所示)，其刀體材料選用性能穩(wěn) 定、高耐磨性的超細微粒硬質(zhì)合金，例如M612硬質(zhì)合金，且在其切削刃部位涂有TiAlN 涂層，槽型為35°螺旋形，切削刃與刀柄同軸度0.01mm，共有兩個切削刃，其中一切削刃 過中心，所述成型球頭錐銑刀3的周齒參數(shù)可以是徑向前角為6°、刃帶寬度《0.5mm、第 一后角為8°的圓弧鏟背；成型球頭錐銑刀3的端齒參數(shù)是端刃前角為6° 、蝶形角為1.0°、 端刃中心方式為一切削刃過中心、齒隙角為35。、第一后角為6°、第二后角為13。、第一后 角寬0.2mm。該專用的銑削刀具由專業(yè)廠家制造并涂層。
(2) 按連桿蓋2和連桿體1配對銑削方式，利用前工序加工的基準面和孔設(shè)計制造專用夾 具4 (如圖7 9所示)，要求連桿體1與連桿蓋2對拆放置后將蓋水平旋轉(zhuǎn)180°安裝，以 確保連桿體1和連桿蓋2的齒形完全一致，方便加工。
(3) 制定齒形銑削方案(如圖6所示)。①確定粗銑、半精銑、精銑的銑削刀具圖中A 是采用直徑為05的立銑刀進行銑削加工、B是采用04球頭銑刀進行銑削加工、C是采用① 3球頭銑刀進行銑削加工，前述的立銑刀及球頭銑刀均為通用的標準硬質(zhì)合金涂層刀具，其 目的是高效的、盡可能多的粗加工去除連桿齒形材料；D為本發(fā)明所述的用于加工連桿體及 連桿蓋齒形的成型球頭錐銑刀3，即為上述第1點中所述的專用刀具，其目的是高效、高精 度、低成本精加工連桿齒形。②根據(jù)不同銑削刀具的剛性、材料、涂層合理安排切削余量、 主軸轉(zhuǎn)速以及進給速度，同時編制數(shù)控工步卡、調(diào)刀卡和程序單。
(4) 根據(jù)銑削方案所使用刀具準備好相應(yīng)的通用高精度強力夾頭刀柄和夾套；根據(jù)機床使 用要求選定立式加工中心作為加工機床，即機床重定位精度約在0.01mm以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速在 5000rpm以上。
(5) 上夾具、碼工件、試切，按照振動、粗糙度及銑削刀具磨損的實際情況來調(diào)整和改進 切削余量、工藝工步及切削速度，進行粗銑、半精銑、精銑，精銑工序完成后，確保粗糙度 應(yīng)在Ral.6以上。
(6) 去除毛刺、將進行齒形銑削后的連桿體及連桿蓋配對碼合，齒形面著色檢驗，所述連 桿體及連桿蓋配對碼合后二者的接觸面積必須達到80%以上，完全達到圖紙要求。本發(fā)明用一種銑削加工方法替代現(xiàn)有的常用的強力磨削加工方法，連桿齒形加工質(zhì)量 好，效率高，而且由于專用成型球頭錐銑刀3的耐磨性好，每把成型球頭錐銑刀3可加工6
對連桿齒形，其使用壽命長，加工成本低廉，易于推廣采用。
本發(fā)明并不局限于上述實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變型不脫離本發(fā)明的精神 和范圍，倘若這些改動和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖 包含這些改動和變型。
權(quán)利要求
1. 大功率中速柴油機連桿齒形加工方法，其特征在于通過銑削加工方法對柴油機連桿的連桿體及連桿蓋齒形進行銑削加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率中速柴油機連桿齒形加工方法，其特征在于具體加工 步驟是(1) 選用專用銑削刀具按照產(chǎn)品圖紙的連桿材料及齒形參數(shù)設(shè)計專用的銑削刀具；(2) 選用專用夾具按照連桿蓋和連桿體配對銑削加工方式，利用前工序加工的基準面和 孔設(shè)計制造專用夾具；(3) 制定連桿體及連趕蓋的齒形銑削方案確定粗銑、半精銑、精銑的銑削刀具，根據(jù)不 同銑削刀具的剛性、材料、涂層合理安排切削余量、主軸轉(zhuǎn)速以及進給速度，同時編制數(shù)控 工步卡、調(diào)刀卡和程序單；(4) 選用與銑削刀具配合使用的夾頭刀柄和夾套根據(jù)銑削方案所使用銑削刀具準備相應(yīng) 的高精度強力夾頭刀柄和夾套；確認機床重定位精度約在0. 01 mm以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速在5000rpm 以上；(5) 上機試切削按照振動、粗糙度及銑削刀具磨損的實際情況來調(diào)整和改進切削余量、 工藝工步及切削速度，進行粗銑、半精銑、精銑，精銑完成，確保粗糙度應(yīng)在Ra1.6以上；(6) 去除毛刺、將進行齒形銑削后的連桿體及連桿蓋配對碼合，齒形面著色檢驗，所述連 桿體及連桿蓋配對碼合后二者的接觸面積達到80%以上。
3. 用于大功率中速柴油機連桿齒形加工的專用刀具，其特征在于該專用刀具是對柴油 機連桿體及連桿蓋的齒形進行銑削加工的銑削刀具，該銑削刀具具體為切削刃旋轉(zhuǎn)切削形成 的型線與連桿齒形型線完全一致的成型球頭錐銑刀，所述成型球頭錐銑刀的刀頭槽型為35° 螺旋形，共有兩個切削刃，所述切削刃與刀柄同軸度0.01mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用刀具，其特征在于所述成型球頭錐銑刀的周齒參數(shù)是 徑向前角為6°、刃帶寬度《0.5皿、第一后角為8。的圓弧鏟背。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的專用刀具，其特征在于所述成型球頭錐銑刀的端齒參數(shù)是端刃前角為6°、蝶形角為1.0°、端刃中心方式為一切削刃過中心、齒隙角為35°、第一后 角為6°、第二后角為13°、第一后角寬0.2mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用刀具，其特征在于所述成型球頭錐銑刀包括由性能穩(wěn)定、 高耐磨性的超細微粒硬質(zhì)合金制成的刀體及在其切削刃部位涂覆有TiAlN涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開柴油機連桿齒形加工方法及其專用加工刀具。該柴油機連桿齒形加工方法是通過銑削加工方法對柴油機連桿的連桿體及連桿蓋齒形進行銑削加工，其銑削加工方法加工質(zhì)量好，加工效率高，加工出的連桿的連桿體及連桿蓋的齒形形狀一致性好，配對碼合后接觸面積大，接觸到點均勻。專用刀具是對柴油機連桿體及連桿蓋的齒形進行銑削加工的銑削刀具，其具體為切削刃旋轉(zhuǎn)切削形成的型線與連桿齒形型線完全一致的成型球頭錐銑刀，所述成型球頭錐銑刀的刀頭槽型為35°螺旋形，共有兩個切削刃，切削刃與刀柄同軸度在0.01mm以內(nèi)，刀具材料為性能穩(wěn)定、高耐磨性的超細微粒硬質(zhì)合金，切削刃部分采用TiAlN涂層。該專用刀具的特點是具有高耐磨性，性能穩(wěn)定，制造周期短且成本低廉。
文檔編號B23C5/02GK101412121SQ20081021924
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者李建清, 李雄寶 申請人:廣州柴油機廠