基于活塞加工的机加刀具质量的研究

姜新颖，乔树平

滨州渤海活塞有限公司（山东滨州 256600）

1 引言

活塞机加工刀具的刃磨质量直接影响活塞的加工质量。影响刀具质量的因素有：直线度、圆周度、R弧、光洁度、材料等，这些因素都会直接影响到活塞的加工质量，因此需要改进刃磨工艺，消除这些刀具质量的影响因素，使刀具质量达到活塞加工的要求。

2 影响活塞机加工刀具质量的因素

（1）影响刀具直线度的因素。

a.加紧刀具两侧的夹板（见图1）是否平滑：如果夹板不平滑，直接影响刀具的直线度、对称度。

b.刀具的装夹方式：刀具的标准装夹方式（见图2）直接影响刀具的直线度、刀具的后角、副角的大小，从而影响活塞加工的光洁度。

c.刀盒（见图3）、刀架（见图4）与砂轮（见图5）是否存在角度误差：如果砂轮与刀盒、刀架存在角度误差，直接影响刀具的对称度以及刀具后角和副角的大小、R弧的大小。

图1 加紧刀具两侧的夹板

图2 刀具的标准装夹方式

图3 刀盒

图4 刀架

d.砂轮表面是否平整：砂轮的质量直接影响刀具的直线度和各几何角度，以及刀具的光洁度，从而影响活塞的粗糙度（见图6、图7）。

图5 砂轮

图6 表面高洼不平的砂轮（金属粘合剂砂轮）

图7 标准砂轮

e.砂轮的边角是否有大的圆弧角：砂轮的圆弧角过大（见图8），影响刀具在活塞铁槽的深度，造成抗刀、易产生崩刀现象；以及影响刀具直线度，造成直线度不平稳，从而影响活塞的直线度及波纹度。

图8 砂轮的圆弧过大，刃磨不到刀具的底部

f.刃磨刀具时吃刀量大小：吃刀量过大，易造成砂轮不平，影响刀具的直线度，每次刃磨刀具吃刀量在0.01～0.02mm，如图9所示。

图9 每次刃磨刀具吃刀量在0.01～0.02mm

（2）影响刀具圆周度的因素。

a.投影仪是否调正：刃磨刀具时，投影仪是否调正，是重中之重，投影仪是确定刀具几何角度的关键因素。如果投影仪调正时，刀具的两侧直线及R弧是均匀分布的（见图10）。

图10 刀具的两侧直线及R弧均匀分布

b.磨刀车的圆转盘与主轴是否有间隙：圆转盘（见图11）与主轴是否一致，决定了刀具直线度是否平整，刀具直线度越好，加工活塞时，越不容易产生抗刀现象。

图11 圆转盘

c.刃磨过程中手动旋转过快，没有均匀刃磨起整个R弧来：在刀具刃磨过程中，手动旋转过快，易造成刀具崩口（见图12），R弧处不圆滑，光洁度不达标。

图12 刀具崩口

d.砂轮是否平整、高点是否找的正确:砂轮高点尽量在外侧（见图13），如果砂轮高点在内侧，易造成刃磨双斜PCBN（氮化硼）刀具时，刃磨不到根部。砂轮高点找的是否准确，对刀具圆周角至关重要。

图13 砂轮高点

（3）影响刀具R弧大小的因素。

a.投影仪调整得是否精确：投影仪是刃磨刀具的根本，投影仪调整得是否准确，也就是刀具对应投影仪图线时是否精确，决定了刀具R弧大小是否准确，是否符合刀具工艺要求（见图14、图15）。

图14 刀具的两侧直线及R弧发布不均匀

图15 刀具的两侧直线及R弧均匀分布

b.刃磨过程中，对刀是否准确，有无碰到刀的基准面：PCBN刀具、PCD刀具对刀时，如果不准确，直接影响到R弧的大小（见图16）。

图16 刃磨刀具时对刀

（4）影响刀的光洁度因素。

a.砂轮是否平整，刃磨过程中砂轮是否自行脱落：砂轮（见图17、图18）是刀具光洁度直接影响因素。

图17 金属砂轮

b.刀具各几何角度是否刃磨到位：刀具（见图19、图20）各几何角度是否准确，是否与刃磨工艺相符，直接影响到刀具的光洁度。

图18 陶瓷结合剂金刚石砂轮

图19 双斜氮化硼刀具

图20 PCD直槽刀具

c.停止砂轮摆动，精磨刀的R弧时，刀的旋转频率：刃磨刀具R弧时，如果手动旋转次数越多、手动旋转速度越慢，R弧处越光滑，光洁度会更好。精孔刀具（见图21）的光洁度现在基本在Ra0.3μm以下。

图21 精孔刀具

（5）刀具的材料。

刀具的材质决定了刀具的耐磨度、硬度、耐热性、抗压强度。材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中，刀具材料的性能起着关键作用，刀具材料性能优劣是影响活塞加工表面光洁度、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分，刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数以及刀具结构的选择和设计是否合理。

3 结语

影响活塞几何角度、表面粗糙度的因素很多，其中机加刀具的质量是重中之重。机加刀具的质量一直是个难攻克的问题，经过刃磨实践摸索，解决了这一难题，为其它刀具的刃磨工艺创新改进提供了宝贵的经验。