发动机气缸体的形状结构复杂，技术要求高，加工工艺过程复杂、工序多，所需的刀具要求高、品种数量多。本文针对气缸体加工中气缸体接合面，特别是双金属结合面的加工、气缸缸孔加工以及曲轴轴承孔加工，介绍了三菱公司所设计的具有特色的加工工艺及优秀刀具。

气缸体是发动机的主体，它将气缸盖、曲轴箱等连接为一体，是安装活塞、连杆、曲轴以及其他重要零件和附件的支承骨架。其工作条件恶劣，需要承受大负荷的力和热，所以该部件应具有足够的强度和刚度、耐磨耐疲劳以及变形量小等特点，以保证各运动零件相互位置正确，运转正常，振动与噪声小；耐磨耐疲劳的特性则可以延长其工作寿命。因此，对于材料的品质以及其各主要表面的加工质量、尺寸精度、形状精度和相互位置精度要求都很高。其主要加工表面有：上表面（和气缸盖接合）、下表面（通过油垫和曲轴箱接合）、前后面、缸孔、轴承盖座面、装上轴承盖与轴承后形成的曲轴孔以及作为工艺基准的平面和孔，主要的加工方法为铣、镗和钻等。因为该部件的形状结构复杂，技术要求高，所以工艺过程复杂、工序多，所需的刀具要求高、品种数量多，本文为大家介绍三菱公司针对气缸体不同部位加工所设计的具有特色的加工工艺及优秀刀具。

图1  带PCD切削刃的面铣刀

气缸盖接合面加工

气缸体的制造材料通常为铸铁，随着汽车轻量化的不断发展，近来铝制气缸体也得到了广泛使用。为保证铝合金缸体孔壁具有足够的耐磨性，降低活塞运动中的摩擦因数，缸孔均采用内镶灰铸铁气缸套的办法。因此就形成了缸体上表面与缸盖的接合面是双金属表面，如果是V形缸体，则上表面有左、右两面为不同金属，这两种金属一个塑性较好，另一个脆性大些，铝合金切屑易黏附在刀具上，使加工表面恶化，一旦磨损很易生成毛刺，一般刚性差、易颤振；铸铁则较脆易崩口。如果加工后两者不在同一平面上，会直接影响到燃烧室的密封程度，从而影响发动机的性能。那么如何选择合适的刀具和工艺来保证严格的平面度以及表面粗糙度要求？如何消除孔口及边缘部分的崩口、毛刺？

为解决这些问题，三菱公司考虑到气缸盖接合面铝材面积较大，所以选择对铝加工切削性能好、切屑黏附性小的PCD（金刚石）刀片；对铸铁切削性能好的CBN（立方氮化硼）因对铝屑的黏附性大，未被选用。三菱公司同时优化设计了精加工所用带PCD刀片面铣刀的前角、主副偏角以及刀尖圆弧半径等，以均衡对两种金属的挤压力和弹性变形。该面铣刀刀尖振摆可以通过楔块微细调整（见图1），实际生产中经过调整的铣刀连续加工上千个表面，未出现有关缺陷且气密性良好，因而获得了客户的肯定。

此外，气缸体为了散热，结构上有很多冷却孔，加工中极易残存切屑，而使发动机冷却性能恶化，而要除去大量的切屑常费时费力，增加成本。为此，三菱公司开发了可同时解决切屑处理、冷却孔积屑以及粉尘问题的吸引并集屑的铣刀附加结构。该结构通过利用离心力、工厂压缩空气的或专门的吸尘器技术的方式，解决以上的问题，客户可根据需要选用，从而达到改善生产环境、降低加工成本的目的。而铸铁制的缸体可应用如图2所示的装CBN（立方氮化硼）刀片的面铣刀，其中多齿数可进行大进给粗加工，以获得较高的加工质量和生产效率。

图2  带CBN切削刃的精加工用面铣刀

气缸缸孔加工

为保证缸孔与活塞有合适的间隙，缸孔的精度要求很高，三菱公司采用了如图3所示的镗铣刀，即多刃镗刀。粗加工用的镗铣刀刀片选用性价比高的硬质合金材料并带CVD涂层，刀片具有能降低切削负荷的断屑槽。半精加工和精加工采用往复都可以加工的复合镗铣刀，镗铣刀往下时，相当于推镗以进行半精加工，回复时复合镗头中拉杆向上拉动联杆机构使精加工刀头伸出，一面旋转一面向上进行精加工相当于拉镗；这种镗铣刀具有与专机配合的外径伸出调整机构，调节拉杆抽出量即可补偿精加工刃的磨损；此机构还可与专机内测定系统相联系，使加工精度和刀具寿命能达到均衡；另外，这种刀具还带有减振器可防止加工中多种因素引起的颤振。半精加工和精加工刀片选用切削速度高，耐磨性好，能长期保持高精度加工的CBN材料。

图3  多刃镗铣刀

曲轴轴承孔加工

气缸体上有支承曲轴的轴承座，在其上安装轴承盖，装配后形成支承曲轴轴承的孔，该孔对工艺精度和直线度等要求非常高，曲轴安装进去，再与连杆和其他动力输出零部件连接在一起后，就可以旋转工作了。加工这个多支承的非连续的长孔必须采用高刚性的长镗刀（杆）来加工，因为长径比大常被称为线镗刀，该刀具通常使用在专机上，以进行半精镗和精镗加工。线镗刀分为两种：一是将半精加工的圆刀头和可调整精加工刀夹组合在一起用拉镗的方式进行加工，为提高刚性与抗振性镗杆中心插入硬质合金棒；二是既装可调整加工轴承孔径的刀夹并装上可加工轴承座端面的刀架，装上刀具后，可同时加工轴承孔和轴承座端面。为综合考虑镗杆的刚性和回转平衡性，三菱公司精心设计了线镗（杆）刀在径向和轴向的断面结构形状，精心设计各轴承座孔加工用小镗刀伸出量的可调结构。铸铁气缸体和轴承盖接合在一起加工问题不大，铝合金气缸体和铸铁轴承盖接合在一起又会碰到双金属加工问题，轴承座在下面承载较大，需和轴瓦贴合更好，因此该方法适用于铸铁加工。