缸蓋是發動機的關鍵基礎件之一，它的高速、高效切削涉及到機床、刀具、材料等多方面。要實現缸蓋的高速、高效切削，必須有科學、先進、合理的加工工藝，包括正確選擇毛坯，合理確定工藝基準，安排精益的工藝路線，設置恰當的工藝參數，有效而可靠地控制產品質量等。
　　
　　切削技術的飛速發展使機械加工走向了高速、高效切削，而高速加工中心的使用更加速了這一進程。最近，我們在鑄造鋁合金缸蓋平面加工上進行了高速切削，取得了較好的效果。
　　
　　零件結構及精度分析
　　
　　缸蓋是發動機的關鍵基礎件之一，其上表面是罩蓋安裝面，下表面與缸體上表面配合，左右分別是進排氣面，前面是前罩蓋，后面是變速器，六個表面都是配合表面，要尺寸準確，相互垂直，既要有好的平面度，更要有低的表面粗糙度。缸蓋上既有進排氣道，又有油路、水道，更密布有燃燒室、進排氣門導管孔、座圈孔、挺柱孔、火花塞孔及凸輪軸安裝孔。六個大平面的平面度允差0.05mm，相互垂直、平行允差0.08mm，尺寸公差0.1mm，表面粗糙度 Ra1.6，上下平面的銑削范圍Smax＝392×265.5mm2。從以上的分析可見：缸蓋是結構復雜，內腔多、壁厚薄、剛性差的箱體件；六個平面精度高，形狀、位置要求嚴格，平面加工范圍大；而壁厚薄、剛性差更增加了加工難度。
　　
　　缸蓋的高速、高效切削涉及機床、刀具、材料等多方面，在機床、刀具、零件材料確定之后，把各方面有機地串聯在一起的就是加工工藝。因此欲實現缸蓋的高速、高效切削必須有科學、先進、合理的加工工藝：正確選擇毛坯；合理確定工藝基準；安排精益的工藝路線；工藝參數恰當；有效而可靠地控制產品質量。
　　
　　我們公司缸蓋的加工設備是德國HELLER公司的高速加工中心，主軸最高轉速16000r/min，X、Y、Z軸進給速度可在1～6000mm /min內隨意調節，快進速度60m/min，B軸轉速（360×1°旋轉分度工作臺）40r/min，主軸最大功率20/30kW，最大扭矩95 /143Nm，X、Y、Z線性軸定位精度0.0021mm，重復定位精度0.00125mm，可見機床的功率、扭矩、主軸轉速、進給速度，以及定位精度完全可以滿足產品加工的要求，圖1為我們的缸蓋生產線。
　　刀具的選用
　　
　　刀具是機械加工中最關鍵、活躍的因素，它敏感地影響到加工質量和加工效率，應慎重選擇。通過現場的實際加工，缸蓋平面加工刀具我們選擇了肯納公司的KSCM-AluMill高速面銑刀。KSCM-AluMill高速面銑刀由鋼制刀盤和鋁制刀體組成，在保證足夠剛性的前提下減輕了重量，且雙金屬結構減少了振動；PCD刀片具有高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦系數，非常適用于鋁合金的高速切削；該刀具具有高金屬去除率，低加工毛刺的特點，有利于提高加工效率。通過幾個月的加工實踐，KSCM-AluMill高速面銑刀加工效果良好。
　　
　　毛坯、基準和加工余量
　　
　　缸蓋的材料是鑄造鋁合金，ZL107有良好的鑄造性，鑄件外觀狀態好、致密性好且精度高，適宜做復雜的零件，同時又具有良好的加工性，適于機械加工。考慮到缸蓋內部既有油路又有水路，形狀和結構復雜，機加工序多、周期長，且機加過程中不允許有大量的毛坯報廢，因此要求鑄件控制燃燒室表面不允許有任何鑄造缺陷，鑄件不允許有裂紋、冷格、縮孔、疏松及澆不足。為提高強度，我們增加了必要的加強筋，鑄件公差按GB/T6414-CT7級。同時，我們與毛坯廠家協商，在毛坯出廠前進行預加工，滲漏檢測，不合格毛坯不出廠。從而提高了進入生產線的毛坯質量和加工效率，減少了機械加工的毛坯廢品，增加了成品合格率。
　　
　　按六點定位原理，缸蓋底面上的三個凸臺為毛坯定位基準，三凸臺上表面和側面為高度和寬度方向的基準；進氣側2～3進氣道中隔的對稱中線為長度方向基準（實際定位面是2～3進氣道側面）；為確保定位基準的精度，鑄件要控制三個凸臺定位表面的平面度和共面性，同時以此三個基準控制毛坯的孔系和面系的鑄造位置；精基準為一面兩銷，實現了加工中的基準統一。提高毛坯精度，減小加工余量，是實現高速、高效切削的措施之一，在缸蓋的面系加工中，我們將加工余量（單面）控制在3mm之內。
　　工藝路線
　　
　　工藝路線不僅會影響產品質量，而且對生產效率和生產成本也會產生影響，因此必須合理安排。確定工藝路線的原則為：1. 保證產品符合設計圖樣要求，且質量穩定。2. 有利于發揮設備與工藝系統的效能，方便操作，物流合理。3. 盡量做到生產周期短、效率高、成本低。缸蓋平面加工的具體工藝路線安排如下：
　　
　　1. 以毛坯基準定位，完成頂面及二定位銷孔的加工，形成頂面的一面二銷的工藝基準；同時完成前后面及前后面上的孔系加工；最后以較小的余量對頂面進行精加工，以確保頂面有高的平面度和低的表面粗糙度；前、后面和頂面一次加工完成，提高了相互間的垂直精度。尤其要注意的是，由于缸蓋內腔多、壁厚薄、剛性差，且是毛坯定位，因此要避免出現安裝、定位變形；壓緊點要合理，壓緊力要適當，避免壓緊變形。
　　
　　2. 以頂面及其上的二銷孔定位，加工底面及二定位銷孔，形成底面的定位基準，同時加工底面孔系。本工序結束前以較小加工余量對底面及定位銷孔進行一次精加工，確保底面的平面度、與頂面的平行度，以及較好的尺寸精度和較低的粗糙度。
　　
　　3. 以底面及其上的二定位銷孔為基準，加工兩側面，控制兩側面的平面度、垂直度、位置度和表面粗糙度，加工兩側面的孔系。
　　
　　工藝參數、加工精度
　　
　　缸蓋六個平面，粗銑及精銑，切削速度V＝2500～3000m/min，每齒進給量Fz＝0.12～0.15mm/z、進給速度 Vf＝11.5～15m/min。加工后對零件進行檢測，平面度誤差最大不大于0.02mm，最小僅0.0034mm，上下面平行誤差最大為 0.05mm，上下面、前后面相互垂直誤差僅為0.03mm，表面粗糙度Ra0.8。可以說，缸蓋的平面加工完全滿足產品的精度要求，平面度最大誤差僅為公差的40%，上下平面的平行度誤差較大也僅是公差的62.5%。
　　
　　欲確保平面加工質量，刀具必須鋒利，且切削角度合適，盡量減少軸向加工抗力，否則將產生振動，加工表面會出現振紋，破壞加工精度，使表面粗糙度變壞。其次，要切削適當余量，尤其是修光刃修光余量，應能保證充分修掉精銑刀痕，使加工表面的平面度更好，粗糙度更低。為確保平面加工的質量，還應著眼于影響加工的整個系統。例如，我們在缸蓋加工中，曾發生第一凸輪軸孔在鎖瓦槽位置有較深劃痕（見圖2），檢查刀具，既沒有切削瘤，切削刃也沒有豁口，最后發現切削液的濾紙變了，新濾紙薄且濾孔較大，濾過的切削液出現了很多以前沒有的顆粒，從而說明換濾紙使切削液過濾效果變差，刀具擠壓切削液中的顆粒將孔劃傷。劃痕之所以出現在鎖瓦槽處，是因為該處切削液有回流積存了較多顆粒。更換濾紙后，切削液中的顆粒沒有了，凸輪軸的內孔劃痕也不見了，如圖3所示。
　　
　　結語
　　
　　目前，長城汽車已經實現了缸蓋的平面高速、高效加工，但這僅僅是第一步，就缸蓋加工而言，還有凸輪軸孔加工，氣門座圈孔、導管孔加工等，要解決的問題還有很多，要學習的東西更多。接受新事物，學習新知識，是我們一貫的態度。讓我們著眼全局，注重細節，切實搞好高速、高效加工，降低成本，努力為企業創造更大的效益。