懸臂式鏜孔VS線鏜孔,，哪個(gè)加工曲軸更有優(yōu)勢(shì)？

一往冇前

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體屬于典型的多面多孔的箱體類零件,，加工工藝復(fù)雜,。曲軸孔作為發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的重要孔系，它的加工質(zhì)量好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度和整機(jī)性能,，需要依靠設(shè)備精度,、工裝夾具的可靠性和加工工藝的合理性等來(lái)保證。

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸工序分析

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發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸孔的加工一般包括三個(gè)工序：

粗鏜曲軸孔半圓—精鏜曲軸孔—鉸珩曲軸孔,。精鏜曲軸孔是為了形成正確的幾何形狀,，這道工序尤為重要。

目前精鏜曲軸孔的主要方式有：CNC+懸臂式鏜刀,、CNC+線鏜刀加工曲軸孔以及線膛專機(jī)等,。某公司的兩個(gè)基地分別采用前兩種加工方式對(duì)曲軸孔進(jìn)行精加工，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)懸臂式鏜刀和線鏜刀加工曲軸孔的優(yōu)劣,。

表1 精加工曲軸孔尺寸要求

某工廠的B系列發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)曲軸孔精加工的控制尺寸如表1所示,。任何一個(gè)尺寸控制不好，都可能造成曲軸安裝困難,，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩異常甚至曲軸抱死,。研究缸體曲軸孔加工工藝及設(shè)備能力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有至關(guān)重要的作用,，對(duì)企業(yè)選擇加工方式,、制定應(yīng)對(duì)措施有一定借鑒作用。

曲軸孔精鏜現(xiàn)狀

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前期項(xiàng)目中,，某工廠采用“CNC+懸臂式組合鏜刀”的方式加工曲軸孔,。如圖1所示，短刀加工第5、第4兩檔曲軸孔作為導(dǎo)向,，為保證各檔曲軸孔之間有較高的同軸度,，長(zhǎng)刀需和短刀同方向進(jìn)刀加工第三、二,、一這三檔曲軸孔,。

在加工過(guò)程中，短刀先加工出兩檔曲軸孔,，長(zhǎng)刀沿著短刀鏜刀進(jìn)刀位置進(jìn)刀加工,，并以前面加工好的前兩檔作為長(zhǎng)刀體上導(dǎo)向條的支撐孔，通過(guò)刀具自定位保證各曲軸孔之間的位置度,。這種加工方式柔性高,，同一臺(tái)CNC可加工多個(gè)特征，夾具相對(duì)簡(jiǎn)單,。

圖1

這種加工方式工藝簡(jiǎn)單,，柔性高，但有兩個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致加工不穩(wěn)定：第一,，以短刀加工的前兩個(gè)孔作為長(zhǎng)刀的導(dǎo)向,，則長(zhǎng)刀的位置度就會(huì)受前兩孔加工質(zhì)量的影響，因此前兩孔的直徑需要嚴(yán)格控制,，稍大將起不到導(dǎo)向作用,，偏小則會(huì)引起長(zhǎng)刀導(dǎo)向條被刮傷報(bào)廢；第二,，長(zhǎng)刀導(dǎo)體重切懸臂過(guò)長(zhǎng),，遠(yuǎn)端下沉，導(dǎo)致遠(yuǎn)端曲軸孔位置度不好（見圖2）,，曲軸孔垂直方向波動(dòng)大,，導(dǎo)致曲軸孔位置度Cpk能力較差。

圖2 曲軸孔垂直方向位置

圖3是收集的近一年來(lái)的曲軸孔Cpk能力,。從圖中可以看出,，受刀具懸臂過(guò)長(zhǎng)影響，垂直方向的位置波動(dòng)大,，導(dǎo)致曲軸孔過(guò)程能力較低,，偶有不達(dá)標(biāo)的情況，這就存在很大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),。

圖3 曲軸孔Cpk能力

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工藝的改進(jìn)

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1.采用新的加工方式

基于前期項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的加工方式缺陷,，改用“CNC+線鏜刀”的方式加工曲軸孔。這種加工方式所采用的CNC帶有導(dǎo)套,，即在刀具遠(yuǎn)端夾具上有一個(gè)導(dǎo)套,，導(dǎo)套上有一個(gè)鍵,，線鏜刀（圖4）上有一個(gè)與之相配合的鍵槽。加工時(shí),，線鏜刀先偏心進(jìn)刀并與導(dǎo)套配合,，然后采用退刀“拉鏜”的方式精鏜曲軸孔。加工中,，導(dǎo)套和鏜刀一起旋轉(zhuǎn)并支撐鏜刀刀頭,。這種鏜刀的刀片呈一條直線，所以這種鏜刀也被稱為“線鏜刀”,。這種CNC柔性較高,，但是夾具相對(duì)復(fù)雜，需要頂升和下降機(jī)構(gòu),，以便刀具的偏心進(jìn)刀,。

圖4 線鏜刀

2.兩種加工方式的對(duì)比

如表2所示， CNC+懸臂式鏜刀與CNC+線鏜刀的加工方式各有優(yōu)勢(shì),。

表2

3.曲軸孔位置度Cpk的對(duì)比

如圖5所示,，對(duì)比兩種加工方式下的曲軸孔位置度Cpk能力，懸臂式的能力值有不達(dá)標(biāo)的情況,，而線鏜刀能力值均達(dá)到目標(biāo)值且整體比前者要好,。

如圖6所示,，對(duì)比刀柄遠(yuǎn)端曲軸孔垂直方向的加工情況,，線膛工藝單方向波動(dòng)較小，而懸臂式波動(dòng)較大,，可見線鏜工藝的加工過(guò)程,、加工數(shù)據(jù)由于刀具遠(yuǎn)端有軸承導(dǎo)套支撐而變得更加穩(wěn)定，Cpk數(shù)值更高,。線鏜刀加工曲軸孔的穩(wěn)定性良好,，其曲軸孔位置度的能力比懸臂式鏜刀要高出不少，這也很好地解決了曲軸孔位置度Cpk能力較差的現(xiàn)狀,。

線膛工藝加工中的常見問題淺析

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采用線鏜刀加工工藝后,，曲軸孔位置度能力提升明顯，同時(shí),，在驗(yàn)收設(shè)備過(guò)程及正式生產(chǎn)過(guò)程中,，此臺(tái)設(shè)備也新增了故障模式。線膛工藝的機(jī)床夾具如圖7所示,，其夾具新增的軸承,、托盤油缸等是故障的主要發(fā)生點(diǎn)。

圖7

針對(duì)問題故障,，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如表3所列,。線膛加工工藝的故障模式主要與夾具升降機(jī)構(gòu),、偏心進(jìn)刀等相關(guān)聯(lián)。每次故障后需要確認(rèn)刀具的遠(yuǎn)端跳動(dòng),、調(diào)整刀具的進(jìn)刀位置,、刀具和軸承導(dǎo)套的配合尺寸等，所以在驗(yàn)收及正式生產(chǎn)兩年時(shí)間內(nèi),，故障時(shí)間相對(duì)其他CNC來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng),。

表3

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線鏜工藝是一把鏜刀一次進(jìn)刀加工，線鏜刀加工曲軸孔的位置度與懸臂式加工曲軸孔相比,，有了很大的提升,。這種提升得益于線鏜刀這種加工方式的三大優(yōu)點(diǎn)：線鏜刀一刀10個(gè)直線分布的刀片、5檔曲軸孔同時(shí)加工而且遠(yuǎn)端有軸承導(dǎo)套支撐鏜刀,。軸承導(dǎo)套支撐鏜刀刀頭很大程度上解決了CNC加工曲軸孔的共性問題——刀具懸伸長(zhǎng)導(dǎo)致刀具跳動(dòng)大,。這些都使得曲軸孔的加工過(guò)程更加穩(wěn)定、可控,，避免了批量超差的情況,，減少了追溯、隔離工作,。

當(dāng)然,，線膛工藝也存在一些問題，如在調(diào)整過(guò)程中所需的停線等待時(shí)間較長(zhǎng),；如需調(diào)整加工坐標(biāo)時(shí),，只能通過(guò)定位銷、定位面的調(diào)整來(lái)精調(diào),；因軸承導(dǎo)套需與刀具配合,，若兩者配合異常會(huì)導(dǎo)致刀具與導(dǎo)套相撞。

曲軸孔的加工是缸體生產(chǎn)線工藝策劃的關(guān)鍵,，需要保證曲軸孔的各項(xiàng)加工精度,。在保證產(chǎn)品技術(shù)要求的前提下，選擇一種適合自身的生產(chǎn)模式,。各個(gè)企業(yè)自身的實(shí)際情況不同,，在滿足現(xiàn)在生產(chǎn)需求和未來(lái)生產(chǎn)變化的情況下，應(yīng)該結(jié)合多方因素綜合考慮,，合理策劃,，采取合適的加工工藝，使其盡可能發(fā)揮最大價(jià)值,，以降低生產(chǎn)成本,，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

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