活塞環槽外口毛刺的控制研究

摘 要：三角銼和砂紙結合使用是去除環槽外口毛刺既經濟又簡單有效的控制方法，通過對最佳控制節點的有效選取，將毛刺的控制集中在一道工序上進行，使控制環節簡化。通過控制方案設計和試驗方案設計，驗證了三角銼和砂紙結合使用對槽側外口毛刺控制的有效性。

關鍵詞：活塞 環槽毛刺 控制研究

活塞鑄鐵環槽槽側外口毛刺的存在導致活塞與活塞環的配合產生較大側隙，造成發動機竄氣、油耗增加、輸出功率降低及活塞環機械疲勞斷裂等失效模式的發生，在活塞鑄鐵環槽的加工實踐中，嚴格控制活塞鑄鐵環槽槽側外口毛刺大小是改善發動機相關性能的重要措施， 也是當前工藝工程工作者面臨的的當務之急。

1 毛刺控制節點選取

為了對機加工過程中環槽外口毛刺進行防控研究，需要首先梳理和分析下鑲鐵環活塞的機加工工藝流程。鑄鐵鑲環活塞加工成型多數采用流水線形式，如圖1所示，一個完整的機加工流水制程一般包含粗加工和精加工兩個環節，粗加工環節主要是車削活塞毛坯大部分鑄造余量，給后續半精車及精車提供較小且均勻的加工余量，提升精加工精度和減小精刀磨損。

鑲鑄鐵環槽活塞成型加工中，與鑄鐵環槽成形有關的工序包括精加工外圓、車鐵環槽及半精加工外圓和粗加工外圓及頂面等三道工序，因粗加工外圓及頂面序放在精加工環槽序以前，其對槽側外口毛刺的形成沒有影響，因此車鐵環槽及半精加工頭外圓序與精加工外圓序就是槽側外口毛刺防控的重要節點，但因車鐵環槽及半精加工頭外圓序采用濕切加工法，需封閉加工，無法介入控制，則精車外圓工序就成為了鑄鐵環槽外口毛刺控制的唯一可行節點。

2 毛刺控制方案設計

毛刺是殘留在加工后表面的切屑，發生在刀具出刀及切削刃離開工件階段。去除毛刺即是去除殘余切屑，針對加工過程中產生的活塞鑄鐵環槽外口毛刺，我們采用手工打磨去毛刺法，選用工具為三角銼+砂布，如圖2（b）所示，砂布僅包裹三角銼的一部分（上部）。

打磨過程中，按照自下而上順序，如圖2（a），先使用三角銼去除粗大毛刺，然后再使用砂紙面拋光打磨，打磨時間3-5S為宜，打磨力度要掌握適度，過輕打磨不足以去除毛刺，過重打磨會造成外口倒角過大且會劃傷槽側表面。

3 控制方案的效果研究

為驗證手工打磨對槽側外口毛刺的防控效果，文章制定了有針對性的驗證試驗方案，通過試驗結果的比對來驗證其有效性。

試驗目的：驗證原始狀態下槽側毛刺水平和對存在的毛刺進行打磨處理后的效果。

試驗條件：加工過程中嚴格執行工藝參數;使用的PCD外圓刀已加工活塞30只，PCBN刀為新刀;三角銼、砂紙全新。

試驗方案：

方案①：用PCD車刀正常加工外圓，槽側外口毛刺不打磨，按照加工順序對活塞編號1#～20#;

方案②：精車外圓工序，先用PCBN刀具半精車鐵環外圓并保留0.05mm加工余量，之后再用PCD刀具精車外圓，按照制造次序編號活塞21#～40#。

檢測設備：輪廓儀，設備精度為0.001mm;

檢測要求：測量試件環槽外口毛刺寬度及高度，并標記出檢測方位。其中5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#、40#需測量長軸和短軸兩個方向。

在符合方案①、②條件下，測得試件結果如表1所示，從檢測結果分析，槽側外口毛刺寬度基本大于0.3mm，高度基本大于0.015mm，均大于產品圖紙設計規范值要求;對比方案①和方案②，方案②要求下外口毛刺高度、寬度與方案①要求下外口毛刺高度、寬度水平相差不多，如圖3所示。

方案③：在完成方案①和方案②加工的產品中，取5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#、40#試件用三角銼+砂布去毛刺，再檢測原測量部位（長、短軸兩個方向）毛刺尺寸。

按方案③要求，測量試驗數據如表2所示，從試驗數據分析出，三角銼+砂布打磨可有效去除環槽槽側外口毛刺，并使其大小控制在圖紙要求范圍內。

4 結語

三角銼對槽側外口粗大毛刺清理效果明顯、效率較高，但打磨面粗糙度欠佳，配合使用砂紙進一步拋光打磨后，可解決三角銼打磨造成的表面不良問題。兩者配合使用，既保證了毛刺去除效率也保證了外口的最終表面尺寸和質量。

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