某型号发动机缸盖在粗加工挺杆孔、水堵孔等通孔时产生圆环状铝屑，导致后续压装气门导管和安装缸盖时压伤缸盖。本文对通孔结构、加工刀具以及加工过程进行分析，提出通过改进加工刀具刀刃外形来消除不易排除的圆环状铝屑，取得了较理想的效果。

金属在机械加工过程中会产生切屑，这些切屑的存在会给正常生产以及操作者的安全带来影响。如果零件内部切屑没有被及时清理干净而随之带到下一工位，会对下一工位的机床夹具、刀具以及零件本身造成影响，严重时会导致零件报废甚至加工刀具断裂。因此，机械加工过程中的切屑形式十分关键，应尽量得到易于清理排除的切屑。

在发动机制造领域中，铝合金缸盖由于结构复杂且硬度低，加工过程中产生的大块铝屑容易卡在缸盖内部，清洗机无法将它们冲洗出来。当缸盖在压装导管的时候压到铝屑时，会造成缸盖压伤；发动机安装缸盖时，敲打跌落到密封面上的铝屑会造成发动机泄漏。因此，如何避免大块铝屑的产生，使得清洗机能将铝屑彻底清洗出来，在缸盖的加工过程中非常重要。

铝屑导致工件报废

某型号发动机缸盖加工流程为：毛坯上线→粗加工顶面、前后端面，加工水堵孔→粗加工下底面，精加工进排气面，加工定位孔→加工火花塞孔，粗加工气门导管及座圈孔→加工气门挺杆孔，精加工气门导管及座圈孔→预清洗→水道及油道试漏→压装气门导管及座圈→精加工顶面及前后端面，精加工顶面安装孔→精加工前后端面安装孔→加工缸体安装孔，精加工挺杆孔→中间清洗→安装凸轮轴盖并拧紧→精加工底面，精加工火花塞孔→精加工气门座圈及导管孔→精加工凸轮轴孔→最终清洗→压装试漏→目视下线。

在生产现场，加工水堵孔以及粗加工气门挺杆孔的时候会出现圆环状的大块铝屑，如图1所示。圆环状铝屑加工完后掉落在缸盖的水腔里面，由于体积较大很难被清洗机中从水腔中洗出。当缸盖在发动机装配线上被安装时，有部分铝屑被压在缸盖与缸体的安装面之间，造成发动机密封不严而泄漏。图2中的圆环状铝屑加工完后会卡在缸盖挺杆孔间，预清洗机很难将其清洗出，在压装气门导管时被压装机压杆压在缸盖上，造成缸盖压伤报废。某年1～6月份因此原因而造成报废的缸盖数量统计如表1所示。

圆环状铝屑产生原因

1. 缸盖水堵孔和挺杆孔结构以及加工要求

根据缸盖毛坯图样及加工工艺，缸盖的水堵孔和挺杆孔结构及加工要求如表2所示。

由表2可知，水堵孔和挺杆孔的结构和加工要求都具有以下特点：毛坯铸造成形后为通孔，端部不平，在下端部存在拔模斜角；孔径较大，对孔径尺寸和孔壁表面粗糙度要求较高，不宜使用钻头加工，需使用铰刀钻孔。

2. 加工刀具

加工缸盖水堵孔使用刀具为T125（刀号），粗加工挺杆孔使用刀具为T156（刀号），刀具结构如图3所示（详见蓝色圆圈标记处的结构）。T125及T156刀具加工参数如表3所示。

3. 铝屑产生过程分析

我们多次改变刀具的加工参数进行验证，都未能取得理想的效果，仍然会产生圆环状铝屑。观察圆环状铝屑，铝屑一面为加工过的亮面，另一面为毛坯面，且中间较厚，边缘较薄。检查发现，圆环状铝屑大部分掉落在缸盖水腔内。分析铝屑产生原因：由于水堵孔和挺杆孔存在拔模斜角，当刀具加工到孔末端时，直角刀片将末端铝屑挤落形成圆环状铝屑。图4分析了直角刀具加工水堵孔和挺杆孔时的切削过程。

加工刀具的改进

由以上分析可知，只要能避免水堵孔和挺杆孔的加工过程中孔底部较薄处材料被刀具挤掉，则能避免圆环状铝屑的产生。于是，在加工刀具的刀刃上增加倒角，将直角刀刃改为斜角刀刃（见图4），这样在水堵孔和挺杆孔被加工到底部时就不会出现材料整块被挤掉，而是沿着刀刃角度逐步被切除，形成易于被清理排除的铝屑。改进后的刀具如图5所示，详见蓝色圆圈标记处的结构。

实施效果验证

使用改进后的刀具加工缸盖水堵孔和挺杆孔，其加工出来的切屑形态如图6所示，十分容易被清洗掉。

刀具改进后，在气门导管压装工位造成缸盖压伤的问题得到很大改善，连续6个月的压伤数量统计结果如表5所示。

由图6和表5可知，将原来的直角刀具更改为倒角刀具后，加工水堵孔和挺杆孔等大直径通孔可将末端材料逐渐切除，避免在加工到末端时挤落材料形成圆环状铝屑。车间每月因此造成的压伤缸盖数量大幅减少。

结语

缸盖水堵孔和挺杆孔铸造结构复杂，因铸造工艺要求存在拔模斜角，在粗加工加工到末端时会出现整块材料被刀具挤落的圆环状铝屑。这些圆环状铝屑体积大且较硬，清洗机很难将其清洗出来，给后续加工和安装造成不利影响。通过改变传统加工刀具的刀刃形状，使用带角度的刀刃加工，可以将圆环状铝屑转变为易于清理和排除的铝屑形态，从而大大减少了缸盖的压伤报废。