基于活塞加工的機加刀具質量的研究

姜新穎，喬樹平

濱州渤海活塞有限公司（山東濱州 256600）

1 引言

活塞機加工刀具的刃磨質量直接影響活塞的加工質量。影響刀具質量的因素有：直線度、圓周度、R弧、光潔度、材料等，這些因素都會直接影響到活塞的加工質量，因此需要改進刃磨工藝，消除這些刀具質量的影響因素，使刀具質量達到活塞加工的要求。

2 影響活塞機加工刀具質量的因素

（1）影響刀具直線度的因素。

a.加緊刀具兩側的夾板（見圖1）是否平滑：如果夾板不平滑，直接影響刀具的直線度、對稱度。

b.刀具的裝夾方式：刀具的標準裝夾方式（見圖2）直接影響刀具的直線度、刀具的后角、副角的大小，從而影響活塞加工的光潔度。

c.刀盒（見圖3）、刀架（見圖4）與砂輪（見圖5）是否存在角度誤差：如果砂輪與刀盒、刀架存在角度誤差，直接影響刀具的對稱度以及刀具后角和副角的大小、R弧的大小。

圖1 加緊刀具兩側的夾板

圖2 刀具的標準裝夾方式

圖3 刀盒

圖4 刀架

d.砂輪表面是否平整：砂輪的質量直接影響刀具的直線度和各幾何角度，以及刀具的光潔度，從而影響活塞的粗糙度（見圖6、圖7）。

圖5 砂輪

圖6 表面高洼不平的砂輪（金屬粘合劑砂輪）

圖7 標準砂輪

e.砂輪的邊角是否有大的圓弧角：砂輪的圓弧角過大（見圖8），影響刀具在活塞鐵槽的深度，造成抗刀、易產生崩刀現象；以及影響刀具直線度，造成直線度不平穩，從而影響活塞的直線度及波紋度。

圖8 砂輪的圓弧過大，刃磨不到刀具的底部

f.刃磨刀具時吃刀量大小：吃刀量過大，易造成砂輪不平，影響刀具的直線度，每次刃磨刀具吃刀量在0.01～0.02mm，如圖9所示。

圖9 每次刃磨刀具吃刀量在0.01～0.02mm

（2）影響刀具圓周度的因素。

a.投影儀是否調正：刃磨刀具時，投影儀是否調正，是重中之重，投影儀是確定刀具幾何角度的關鍵因素。如果投影儀調正時，刀具的兩側直線及R弧是均勻分布的（見圖10）。

圖10 刀具的兩側直線及R弧均勻分布

b.磨刀車的圓轉盤與主軸是否有間隙：圓轉盤（見圖11）與主軸是否一致，決定了刀具直線度是否平整，刀具直線度越好，加工活塞時，越不容易產生抗刀現象。

圖11 圓轉盤

c.刃磨過程中手動旋轉過快，沒有均勻刃磨起整個R弧來：在刀具刃磨過程中，手動旋轉過快，易造成刀具崩口（見圖12），R弧處不圓滑，光潔度不達標。

圖12 刀具崩口

d.砂輪是否平整、高點是否找的正確:砂輪高點盡量在外側（見圖13），如果砂輪高點在內側，易造成刃磨雙斜PCBN（氮化硼）刀具時，刃磨不到根部。砂輪高點找的是否準確，對刀具圓周角至關重要。

圖13 砂輪高點

（3）影響刀具R弧大小的因素。

a.投影儀調整得是否精確：投影儀是刃磨刀具的根本，投影儀調整得是否準確，也就是刀具對應投影儀圖線時是否精確，決定了刀具R弧大小是否準確，是否符合刀具工藝要求（見圖14、圖15）。

圖14 刀具的兩側直線及R弧發布不均勻

圖15 刀具的兩側直線及R弧均勻分布

b.刃磨過程中，對刀是否準確，有無碰到刀的基準面：PCBN刀具、PCD刀具對刀時，如果不準確，直接影響到R弧的大小（見圖16）。

圖16 刃磨刀具時對刀

（4）影響刀的光潔度因素。

a.砂輪是否平整，刃磨過程中砂輪是否自行脫落：砂輪（見圖17、圖18）是刀具光潔度直接影響因素。

圖17 金屬砂輪

b.刀具各幾何角度是否刃磨到位：刀具（見圖19、圖20）各幾何角度是否準確，是否與刃磨工藝相符，直接影響到刀具的光潔度。

圖18 陶瓷結合劑金剛石砂輪

圖19 雙斜氮化硼刀具

圖20 PCD直槽刀具

c.停止砂輪擺動，精磨刀的R弧時，刀的旋轉頻率：刃磨刀具R弧時，如果手動旋轉次數越多、手動旋轉速度越慢，R弧處越光滑，光潔度會更好。精孔刀具（見圖21）的光潔度現在基本在Ra0.3μm以下。

圖21 精孔刀具

（5）刀具的材料。

刀具的材質決定了刀具的耐磨度、硬度、耐熱性、抗壓強度。材料、結構和幾何形狀是決定刀具切削性能的三要素，其中，刀具材料的性能起著關鍵作用，刀具材料性能優劣是影響活塞加工表面光潔度、切削加工效率、刀具壽命的基本因素。切削加工時，直接擔負切削工作的是刀具的切削部分，刀具切削性能的好壞大多取決于構成刀具切削部分的材料、切削部分的幾何參數以及刀具結構的選擇和設計是否合理。

3 結語

影響活塞幾何角度、表面粗糙度的因素很多，其中機加刀具的質量是重中之重。機加刀具的質量一直是個難攻克的問題，經過刃磨實踐摸索，解決了這一難題，為其它刀具的刃磨工藝創新改進提供了寶貴的經驗。