一劍飄紅! R+ M$ D3 x1 @9 v# G( V/ O& W
大俠你好! V6 x) T7 Y% u3 s7 S
剛好，手邊有曲軸的資料,，發(fā)一下
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6 B) m- _' W4 i. |8 \* a+ r6 M( Q發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝的歷史發(fā)展演變
4 m) b$ |' B3 V20世紀(jì)70年代以前,，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低,、柔性很差,、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力,，難以達(dá)到合理的加工余量,。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力,。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量,，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝,，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光,。通常靠手工操作,，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高,。 20世紀(jì)70年代到80年代左右,，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工,，加工狀況有所改善,。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。 6 s( ?* @6 v. a5 {9 ]5 P @
20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝,，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工,，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑,。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床,，頭架和尾座同步傳動(dòng),，加工精度有一定的提高。 5 t9 P) [/ {+ i- X1 d+ x
1985年到1990年左右開(kāi)發(fā)出了曲軸車?yán)�,、車－車�(yán)に�,，該工藝具有精度高、效率高等�?yōu)點(diǎn),，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸,，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序,。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝,，尺寸的一致性得到改善。 # v( o- Z' _$ T @ A6 ]
20世紀(jì)90年代中期又開(kāi)發(fā)出CNC高速外銑,，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸,，比CNC車削、CNC內(nèi)銑,、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高,。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序,，CNC高速外銑只要一道工序就能完成,，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短,、工序循環(huán)時(shí)間較短,、切削力較小、工件溫升較低,、刀具壽命高,、換刀次數(shù)少、加工精度更高,、柔性更好,。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床,，采用靜壓主軸,、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置,，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證,，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度,。 |" v5 [2 w5 T$ r7 U. w7 B. Q
20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的CBN高速磨削,。英國(guó)LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢,，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間,。這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 # z0 a' X0 l h/ J" Q( I
進(jìn)入21世紀(jì)以后,，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中,。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能,。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(圖3為M40G型)能在曲軸硬化前“一次裝夾,，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序,；曲軸精加工方面,，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削),。
, V4 y- w6 \+ G* ^$ ^, E 由以上演變可以看出,，曲軸的加工工藝正向著高速、高效,、復(fù)合化方向發(fā)展,。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏姡B桿頸采用高速隨動(dòng)外銑,，全部采用干式切削,；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給,、自動(dòng)修正砂輪,、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能,。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢,；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置,。
' P0 z0 B3 |: _ 典型曲軸加工先進(jìn)裝備性能簡(jiǎn)介
& C" A+ D% g" `$ U' W& a$ w' o CNC高速隨動(dòng)外銑：現(xiàn)介紹一款型號(hào)為VDF315OM-4的高速隨動(dòng)外銑床的性能,。該機(jī)床是德國(guó)BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性數(shù)控銑床，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù),，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸,。采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng),，具有干式切削、加工精度高,、切削效率高等特點(diǎn),；使用SIEMENS840DCNC控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說(shuō)明書(shū)在人機(jī)界面上，通過(guò)輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序,，可以加工長(zhǎng)度450～700mm,、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為±0.02mm,。 + ^9 K! r2 A, k1 P
CNC車-車?yán)瓩C(jī)床：該設(shè)備一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削,，并在同一臺(tái)機(jī)床上完成車—車?yán)?車側(cè)端面)加工，加工效率高,，通過(guò)使用特殊卡盤(pán)和刀具系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)柔性加工,，且機(jī)床保養(yǎng)簡(jiǎn)便維護(hù)成本也較低，特別適用于平衡塊側(cè)面不需加工,、軸頸有沉割槽的曲軸,。其中拉削工藝可用高效的梳刀(圖5)車削工藝代替，梳刀加工通常放到該工序的最后工步,，通過(guò)微量的徑向進(jìn)給和縱向車削實(shí)現(xiàn)高速精加工,。 7 E! U4 a4 M$ X; k" c& n
曲軸止推面車滾專機(jī)：該設(shè)備用于對(duì)曲軸止推面精車滾壓加工，并具有以下技術(shù)特點(diǎn)：滾壓拋光止推面并在線測(cè)量,、滾壓拋光代替磨削加工,、可同時(shí)進(jìn)行車削加工、在刀盤(pán)上裝有滾壓拋光裝置,、可獲得更高精度,。目前性能較好的設(shè)備有德國(guó)赫根塞特(HEGENSCHEID)公司的曲軸止推面車滾專機(jī)等。
" X( |, p( k9 ~ CNC曲軸磨床：以德國(guó)埃爾溫勇克機(jī)器制造有限公司(JUNKER)的擺動(dòng)跟蹤系列磨床為例,，該設(shè)備采用了用于高速加工的CBN砂輪和使用油冷卻曲軸的組合,，適用于加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，質(zhì)量可靠,。主要性能有：在加工過(guò)程中檢測(cè)并修正軸頸圓度和尺寸,；帶有“學(xué)習(xí)功能”的控制系統(tǒng)，附加對(duì)圓度偏差和干擾量的自動(dòng)補(bǔ)償,，可進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母蓴_量是：溫度,，機(jī)械及動(dòng)力影響，磨削余量的變化,，材料以及金相結(jié)構(gòu)的變化,，砂輪的可切削性，機(jī)床的磨損狀況,；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾,，理論上的偏差為零；切入式磨削及擺動(dòng)式磨削,；對(duì)“敏感工件”的支撐,，在主軸上采用自動(dòng)對(duì)中心的三點(diǎn)式中心架；CNC控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用靜壓圓型導(dǎo)軌,，無(wú)爬行現(xiàn)象,，確保持久的高精確度(X軸導(dǎo)軌，進(jìn)給絲杠,，止推軸承),；減震抗扭轉(zhuǎn)床身，使用礦物的合成材料澆注而成,，具有良好的吸震抗彎功能,；砂輪軸適用于高達(dá)140m/s的磨削。 4 ?- K/ X4 @; \# I' ~
從以上所介紹的幾種先進(jìn)設(shè)備可以看出一個(gè)共同點(diǎn),，就是高速高效柔性化,，適合于當(dāng)今產(chǎn)品多品種、小批量的發(fā)展趨勢(shì),。由于曲軸加工不同于普通機(jī)械加工,，許多工序必須使用專用刀具，如上面介紹的內(nèi)銑,、車－車?yán)透咚偻忏�,，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復(fù)雜,，價(jià)格也比較昂貴,。如果產(chǎn)品變型要牽涉曲軸結(jié)構(gòu)的變化，就導(dǎo)致必須使用新的刀體來(lái)加工曲軸,，這就會(huì)影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和制造成本,，最終導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)在瓦爾特等刀具制造商已開(kāi)發(fā)出柔性化的曲軸制造專用刀具—模塊化刀具,。大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,，降低了制造成本。 |: h% S) B5 R9 m& g
" ~9 H# ~% f6 Q+ p4 Y& F' ]; J& } 曲軸敏捷柔性生產(chǎn)線(AFTL)方案探討 * n; U4 Y$ o0 [! V" ^
目前國(guó)內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(FlexibleTransferLine),，這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)是不僅可以加工同系列曲軸,，而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品,，真正具備柔性意義,。為進(jìn)一步提高高速柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，更快的適應(yīng)巿場(chǎng),，F(xiàn)TL下一步發(fā)展是敏捷柔性生產(chǎn)線AFTL(AgileFlexibleTransferLine),。其主要目的是：
) t3 x& o! |7 W. }! F- k a/ ^# S 滿足巿場(chǎng)變化的需求。不但滿足當(dāng)前產(chǎn)品的要求,，還應(yīng)考虙未來(lái)巿場(chǎng)需求,。 滿足生產(chǎn)方式的需求,。能滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)“多品種、大中批量,、高效率、低成本”的生產(chǎn)需求,。 8 ? k1 t) @+ L
符合“精益生產(chǎn)”的原則,。杜絕浪費(fèi)，用最少投資,、最大回報(bào)謀取利潤(rùn),。
: d2 R6 O4 m" l1 A 由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸自身結(jié)構(gòu)的特殊性，筆者認(rèn)為曲軸AFTL應(yīng)具備以下特點(diǎn)：由高速加工中心和高效專用機(jī)床(含少量組合機(jī)床)組成,。按工藝流程排列機(jī)床并由自動(dòng)輸送裝置連接,，采用柔性?shī)A具和高效專用刀具生產(chǎn)。為防止關(guān)鍵工序設(shè)備故障造成全線停產(chǎn),，可增設(shè)平行設(shè)備增補(bǔ),，亦能滿足大批量生產(chǎn)的需要。以下是其工藝流程(僅金屬加工部分)： 5 d6 x4 k0 k# Z! U) {
銑端面,、定總長(zhǎng),、鉆質(zhì)量中心孔、車大小端外圓→銑主軸頸及軸肩→銑連桿頸及軸肩→車?yán)鬏S頸及沉槽→車?yán)B桿頸及沉槽→槍鉆油孔→清洗→圓角滾壓→法蘭鉆孔攻絲→精磨主軸頸(CBN)→精磨連桿頸(CBN)→斜切磨小端→斜切磨法蘭端→車滾止推面,、銑鍵槽→動(dòng)平衡→砂帶拋光主軸,、連桿及法蘭外徑→清洗、冷卻→檢測(cè)分類,。/ p( T, B$ B3 X* E) u8 X
對(duì)上述工藝流程有幾個(gè)問(wèn)題探討如下： + s% F% P. I% T' K; d6 T2 E% m# g, _
曲軸質(zhì)量中心孔和幾何中心孔的選用,。3 i, F7 O$ c: S' p3 f
毛坯質(zhì)量好，加工余量小且加工余量分布均勻,。這時(shí)曲軸的質(zhì)量中心孔與幾何中心孔基本重合,，則不必花費(fèi)較高的經(jīng)費(fèi)購(gòu)置質(zhì)量定心設(shè)備而直接鉆幾何中心孔。,li>毛坯質(zhì)量較差,，加工余量大且加工余量分布不均勻,，要優(yōu)先選用質(zhì)量中心孔。因初始不平衡量較大,，如果鉆幾何中心孔,，質(zhì)量分布不均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,，損壞后續(xù)加工設(shè)備精度,。再者，采用幾何中心孔,，在進(jìn)行動(dòng)平衡時(shí),，初始不平衡量可能超出平衡機(jī)要求而無(wú)法平衡,。在這種情況下應(yīng)優(yōu)先選用質(zhì)量定心機(jī)。
v4 G/ v7 K. G8 I 曲軸粗加工機(jī)床的合理選用+ t4 v3 z1 w* r' _
: K, M% Y# g4 H. L- C2 u 選用原則 中
' G: ^. q( |/ G9 V m4 W6 n 先進(jìn)的金屬加工設(shè)備在曲軸制造中的重要性毋庸置疑,，它能夠可靠地保證尺寸精度和一致性,，適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)拍的要求，提高整體工藝水平,。但不能采取“拿來(lái)主義”,，也并不是設(shè)備越先進(jìn)越好，應(yīng)符合以下三個(gè)原則：1)符合工藝性原則,，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu),，能滿足尺寸精度和一致性的要求。2)符合經(jīng)濟(jì)性原則,，采用招標(biāo)的形式降低成本,。3)符合設(shè)備管理和維修性原則，考察設(shè)備生產(chǎn)商售后服務(wù)質(zhì)量,，設(shè)備易損件是否能夠隨時(shí)采購(gòu)等,。 4 \8 t" j. a4 t
8 F) o3 t2 M7 t7 r5 T; c% |7 x 國(guó)內(nèi)曲軸制造企業(yè)對(duì)引進(jìn)設(shè)備存在一些誤區(qū)，比如認(rèn)為設(shè)備越先進(jìn),、昂貴越好,。其實(shí)如果使用不當(dāng)，先進(jìn)設(shè)備起不到應(yīng)有的作用,，造成浪費(fèi),。下面以CNC高速外銑、CNC內(nèi)銑,、CNC車-車?yán)暮侠斫M合為例來(lái)介紹,。 ! e6 n. p: }2 t+ g' z
曲軸平衡塊側(cè)面需加工，主軸頸加工應(yīng)優(yōu)先選用CNC內(nèi)銑或CNC高速外銑,，連桿頸的加工用CNC高速外銑,。如果毛坯是鍛鋼毛坯，CNC內(nèi)銑更有利于斷屑,。不宜采用CNC車-車?yán)�,，由于平衡塊側(cè)面是斷續(xù)車削，曲軸轉(zhuǎn)速又很高(約1000r/m),，崩刀現(xiàn)象很嚴(yán)重,。 2 y! U& Q- z- q5 B
曲軸平衡塊側(cè)面不需加工，主軸頸加工選用CNC車-車?yán)容^合理,，加工精度高,。由于連桿頸軸線不在一條中心線上，如六拐曲軸,，用車-車?yán)庸ぞ陀幸恍┞闊�,，CNC高速外銑就比較合理,。
2 n/ X* G6 M# N( W3 Y) r5 n 軸頸有沉割槽的曲軸，此時(shí)CNC車-車?yán)w現(xiàn)出其優(yōu)越性,，若軸向有沉割槽,，CNC高速外銑和CNC內(nèi)銑不能加工，而車-車?yán)芗庸ぁ?nbsp; 以上設(shè)備應(yīng)采用獨(dú)立雙刀盤(pán),、模塊化刀具系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)柔性化加工,。
- |9 R) J5 G$ | F$ X 曲軸圓角滾壓強(qiáng)化
7 c5 U: U# A3 p+ {6 ? 曲軸的圓角滾壓強(qiáng)化，主要是為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度,。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，球鐵曲軸經(jīng)圓角滾壓后壽命可提高120-230%,；鍛鋼曲軸經(jīng)圓角滾壓后壽命可提高70-130%,。因此這種強(qiáng)化手段受到各曲軸生產(chǎn)廠家的高度重視。目前國(guó)外轎車曲軸幾乎全部采用滾壓強(qiáng)化工藝,。采用這種設(shè)備應(yīng)注意柔性化,，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的加工。
5 E) U- z$ J0 r& h; g. `5 A- k. U1 m 曲軸砂帶拋光 |
( C: E) _7 R0 H0 t. L0 H: }5 [ 采用砂帶拋光可同時(shí)拋光主軸頸,、連桿頸,、法蘭、圓角及至推面,，由曲軸軸向竄動(dòng)實(shí)現(xiàn)圓角及止推面的拋光,。拋光后的表面粗糙度至少提高一級(jí)精度以上。為實(shí)現(xiàn)曲軸多品種,、變型產(chǎn)品的加工,，可采用獨(dú)立拋光頭、分多工步加工實(shí)現(xiàn)柔性化,。 ; J, R2 o$ }/ S) E, W
曲軸的清洗 ' L, V {2 b! v: `) p
曲軸通常采用二次清洗,，第一次清洗安排在槍鉆油孔之后，去除油孔內(nèi)的鐵屑和曲軸表面的潤(rùn)滑油,，為下道工序提供清潔的半成品,。第二次清洗安排在砂帶拋光之后，選用定點(diǎn)定位專用清洗機(jī)對(duì)油孔,、法蘭螺孔等用專用噴嘴清洗,。 $ U, g* S: C2 O' X6 {; Q0 ^, A
曲軸的精加工 4 \3 J* v6 N! C6 b
曲軸精磨主軸頸和精磨連桿頸工序應(yīng)選用單砂輪、獨(dú)立雙砂輪CBN數(shù)控磨床,，不易選用多砂輪一體化磨床,，雖效率高，但不能適應(yīng)多品種柔性化需要,。 |
樓主: 一劍飄紅
發(fā)表于 2007-11-12 20:19:06
