序图加工要求可知，左右缸面及 12 个气缸孔加工要求非常高。

   该工序加工内容原本由 2 台专机分 2 道工序完成。原缸套孔精镗专机设有两个镗头，加工时互相干扰，缸套孔尺寸   精度、圆柱度及表面粗糙度难以保证; 其精镗头轴向走刀，底面的0.3° ～ 0.5°mm斜面面、 mm 孔与底面的过渡圆角 R0. 50－0. 2mm不易保证，均采用手工刮削，生产效率低。

     2.数控专机设计及难点

    在最少的装夹下完成左右缸面的精铣、12 个气缸孔的精镗等工艺过程，并保证工件的加工精度和要求，是该专用机床的设计目标。为完成设计目标，在设计时必须解决以下 4 个难点问题: (1) 必须解决前文中提到的 6 大瓶颈问题; (2) 需解决机床各部件相互协调完成较为复杂动作的问题; (3) 由于机体质量达到 750 kg，需解决如何保证各部件有足够的承载能力问题;(4) 为了满足不同种类的 12V、16V 机体加工，需解决缩短机床调整、上下料等辅助时间等问题。

 3. 数控专机的布局与动作顺序综合考虑该专用机床整体刚性、空间结构和排屑性能等因素，采用立式单面布置。为确保整机稳定性和刚性，床身底面形状设计为 “L”形，而非一般机床所采用的 “I”形。机床各部件布局见图 2，其主要部件为数控移位滑台、数控进给滑台、强力铣削头、精镗头、连体斜立柱、夹具等。

    机床完成设计目标的动作顺序是: 按钮，定位面吹屑，人工推工件到机动滚道，按钮，隔料装置放行，工件进入夹具，滚道落下，液压插销，夹紧油缸夹紧工件，自动装置锁紧，气检检测，铣头主轴启动，数控滑台快进，工进 (铣削切削液启动)，加工完成后，铣头主轴停止 (铣削切削液停止)。

    数控滑台快进至镗孔一工位，镗头主轴启动，立式滑台快进，工进 (镗削切削液启动)，量仪导向柱碰触工件顶面后，压缩量仪，发出止口刀到位信号，进给滑台停止 (切斜面时，进给滑台和出刀伺服走插补)，止口刀横车止口端面，车到位后，滑台反向工进，镗出止口圆锥面。反镗时精镗刀已被斜块顶出到精镗位置，精镗刀精镗上下缸孔。加工完成后，镗削切削液停止，进给滑台快退回原位。

    按以上循环，数控滑台依次移到二、三、四、五、六工位，依次镗削 2、3、4、5、6 缸孔。数控滑台快退回原位，夹紧油缸放松工件，液压拔销，滚道升起，自动滚滚刀反转，工件退出夹具到机动滚道上，人工吊起工件，旋转工件，按照上述顺序依次铣削另一缸面、按钮，镗削 12、11、10、9、8、7 缸孔。数控滑台快退回原位，夹紧油缸放松工件，液压拔销，滚道升起，自动滚滚刀正转，带工件出夹具。进入工件下一循环。

     4.数控专机主要功能部件设计

    4.1数控移位滑台    数控移位滑台是为工件铣削进给提供动力和 6次定位进行镗孔起到输送和定位作用。靠滑台数控行走实施定位，并设有定位检测、纠错功能。

    为了保证图 1 中各缸套孔的位置精度，滑台定位后由液压锁紧装置锁紧滑台。为了保证滑台导轨有足够的承载能力，滑台导轨设计为硬导轨，和滑台座设计成一体，采用高性能铸铁材质，导轨表面采用超音频火，淬火后经导轨磨床磨削。滑台体采用高刚性、高强度设计，铸造后进行一次热时效处理，粗加工后进行一次热时效处理。为了提高滑台体精度，滑台体的阴导轨需进行贴塑或涂塑处理，与阳导轨配刮。滑台靠伺服电机通过弹性联轴器连接滚珠丝杠驱动移位。

    4.2数控进给滑台数控进给滑台是为镗头进给切削工件提供驱动。数控进给滑台设计与数控移位滑台设计基本相同。

    4.3强力铣削头强力铣削头采用西德 SFER 铣削头，其结构简图见图 3。其主轴前轴径为 ，前轴承为内孔1∶12锥度的双列圆柱滚子轴承与双向推力角接触球轴承组合。整个主轴系统精度高、刚性好。

    强力铣削头为滑台式，主轴中心低，增加了系统刚性; 具备自动让刀功能，可进行二次进给。为了增加铣削头的刚性，强力铣削头的导轨在铣削时液压锁紧。强力铣削头外部用同步齿形带传动，内部用斜齿轮传动，齿轮与主轴采用涨套无隙联接，传动平稳、噪声低。   

    为了确保灰尘不进入铣削头，铣头端部采用机械密封和气密封双重密封。   

    主轴电机采用变频电机，通过圆弧齿形带带动主轴运转。 

     4.5连体斜立柱   

     为了保证左、右缸面的高度、平行度等要求，考虑整体刚性等要求，采用连体式斜立柱，铣头和数控滑台并排安装在连体斜立柱上。为了降低加工过程的动平衡，立柱内腔设有配重，平衡铣头、滑台及镗头质量。  

    立柱体采用高性能铸铁，采用高刚性、高强度设计，铸造后进行一次热时效处理，粗加工后再进行一次热时效处理，以消除内应力、减小变形。4.6夹具    夹具由夹具体、定位机构、夹紧机构等组成。   

    定位机构。根据上机前的毛坯状态，定位机构采用一面两孔定位。夹具上安装等高定位块用于工件底面定位; 安装液压升降架，采用固定定位销，用于工件底面两定位销孔定位; 同时为提高定位精度、减轻变形，使用了卡帕斯辅助定位装置。为了剔除前工序底面精铣精度不合格的零件，保证当前工序的加工精度，确保当前工序定位可靠，在夹具的定位面设有定位前吹气装置，定位后气检装置。定位支承板上设有 3 个气检出口，连接气检机构，用于工件平面定位气检。   

     夹紧机构。采用翻板压紧结构。夹具体两侧设 6个压紧油缸，通过压板压紧在工件两侧面窗口处。夹紧机构采用楔铁自锁装置，保证夹紧可靠。夹具上工件两侧设计弹簧顶紧高油压锁紧的辅助抱紧结构，保证加工过程中工件不变形，保证工件加工平面度。

    4. 7刀辅具   

    铣刀采用进口精铣刀。该刀盘为盖帽结构，刀盘分为法兰连接体和刀盘两部分，检查刀盘时只需拆卸刀盘即可。刀片采用硬质合金可转位形式。采用定位芯轴连接刀盘和铣头主轴。立柱上设置旋转铣刀换刀托架装置。  

     镗杆外表安装 2 把半精镗缸孔刀，1 把半精镗止口孔刀，2 把孔口倒角刀，3 把可伸缩调整的精镗刀:镗杆内 3 滑块上分别安装 1 把止口车削和 2 把反镗孔刀。   

    镗杆内部有推杆，推杆上有斜齿面和刀块齿面啮合，当推杆在油缸推动下伸缩时，带动止口镗车横车止口端面; 推杆在靠近精镗缸孔处有斜面推动顶杆，用于推动可弹性变形的精镗刀。

    4. 8电气控制系统    为了提高加工过程中的控制精度，整机采用FANUC Oi mate 数控系统进行控制。进给轴采用伺服电机驱动。铣头主轴和镗头主轴均采用变频电机驱动。移动滑台采用伺服电机驱动。为了避免干扰，模块之间用光缆连接，设有工位坐标检测超差报警装置。

    4. 9液压系统    采用外置式单独液压站，叠加阀结构。液压站至机床采用空中走管。

    4. 10止口深度控制仪    为了有效控制缸孔的止口加工深度 ，采用马波斯 (MARPOSS) 量仪由 尺寸发令控制，去掉镗头与工件的死挡铁机械定位装置。

    4. 11冷却、排屑、润滑系统    为了降低加工中切削热的影响，机床采用大流量冷却液进行铁屑排除。冷却箱与自动排屑为一体结构。铁屑被冲到排屑器后，被提升到排屑小车。冷却液通过过滤，又被水泵打到冲屑管路中。 

       为了延长机床的精度及寿命，采用自动集中润滑系统润滑导轨、滚珠丝杠和夹具。

     5、结论 

      12V 柴油机机体精铣缸面、精镗气缸孔数控专机的设计，基于对目标工件工序要求的仔细分析，得出对机床动作及功能的要求，找出其设计要点和难点，通过对这些问题以及机床整体结构、功能部件结构设计进行分析和探讨，采用了来自生产一线的实际经验以及一系列新技术、新方法、新结构，使设计目标得以合理充分地实现。该专用机床经过近两年的实际应用验证，产品质量稳定性好，工作效率高。   

    该专机的成功开发，为发动机制造企业开拓新产品预留了很大的发展空间。