年產(chǎn)20萬(wàn)支的曲軸生產(chǎn)線,，應(yīng)用了哪些加工新技術(shù),？

jiajoin

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一條僅有17道工序的曲軸生產(chǎn)線,、通過19臺(tái)設(shè)備,、U形線布局,，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)時(shí)間1.3min,，配備6臺(tái)機(jī)械手，操作工僅8名,，年產(chǎn)1.6T/1.8T兩種渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸20萬(wàn)支,。

”

高速的曲軸加工產(chǎn)線是如何做到的？其顯著特點(diǎn)是采用了近年來(lái)興起的曲軸加工新技術(shù),，如打質(zhì)量中心孔,、高速外銑、使用數(shù)控曲軸磨床等,，簡(jiǎn)化工藝流程,，同時(shí)大量采用CNC控制技術(shù)及機(jī)械手,，形成了自動(dòng)生產(chǎn)線，縮短了單件產(chǎn)品加工時(shí)間,，從而直接提高生產(chǎn)效率,。

▲曲軸工作形態(tài)

曲軸加工工藝流程

乘用車渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工的典型工藝流程：動(dòng)平衡、打質(zhì)量中心孔→車第5主軸頸→車法蘭→粗加工主軸頸,、連桿頸及軸肩→鉆油道孔及倒角→粗磨主軸頸,、連桿頸軸頸、側(cè)壁及沉割槽→清洗,、吹干→圓角滾壓→精車,、滾光止推面+精車小端→精車法蘭端面及凹槽→精磨主軸頸、連桿頸,、小端→加工兩端螺紋孔,、銷孔及鉸法蘭端中心孔→精磨曲軸法蘭端→曲軸動(dòng)平衡去重→砂帶拋光主軸頸、連桿頸及法蘭外頸→自動(dòng)檢查,、作標(biāo)記→曲軸最終清洗,。

▲曲軸工藝流程示例

先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

1.動(dòng)平衡、打質(zhì)量中心孔

曲軸加工過程中的定位基準(zhǔn)為中心孔,，按其加工位置可分為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔,，利用V形塊或其他方式找出曲軸主支承軸頸的幾何中心，在此中心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔,。利用專用的測(cè)試設(shè)備測(cè)量出曲軸的質(zhì)量中心,，在此中心上加工出的中心孔稱為質(zhì)量中心孔。當(dāng)采用幾何中心孔進(jìn)行后續(xù)的車,、磨加工時(shí),，工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，會(huì)影響加工質(zhì)量,，而且加工后剩余的動(dòng)不平衡量較大,，在動(dòng)平衡工序中需多次反復(fù)測(cè)量和去重才能達(dá)到技術(shù)要求，效率低,，影響生產(chǎn)節(jié)拍,，造成半成品廢品率的增加和定位元件的損耗,。采用質(zhì)量中心孔就能解決這類問題,，提高循環(huán)節(jié)拍。

圖1 曲軸質(zhì)量中心測(cè)量機(jī)

圖1所示為COMAU SYMES10型曲軸質(zhì)量中心測(cè)量機(jī),，曲軸放置在設(shè)備的鼠籠中,，與鼠籠一起旋轉(zhuǎn)，測(cè)量出鼠籠與零件一起的不平衡量為M,，鼠籠的不平衡量（M1）是已知的,，零件的不平衡量M2＝M－M1,。

通過專用的計(jì)算公式，設(shè)備可通過M2自動(dòng)算出曲軸的平衡軸的坐標(biāo)位置,，將測(cè)量結(jié)果傳輸至COMAUSDC700L型全自動(dòng)曲軸兩端加工中心,，其測(cè)量不確定度≤40μm，可以測(cè)量多個(gè)品種的曲軸,，零件品種可自動(dòng)識(shí)別,， 循環(huán)時(shí)間為1.2min，設(shè)備簡(jiǎn)單可靠,。

2.高速外銑粗加工曲軸

高速外銑粗加工曲軸主軸頸,、連桿頸及軸肩，比CNC車削,、CNC內(nèi)銑,、車－ 車?yán)�的生產(chǎn)效率高且質(zhì)量穩(wěn)定。如CNC車－車?yán)�工藝加工連桿軸頸要二道工序,，而CNC高速外銑只要一道工序就能完成,，高速外銑粗加工曲軸的顯著特點(diǎn)為：切削速度可達(dá)350m/min、切削時(shí)間短,、工序循環(huán)時(shí)間短,、切削力較小、工件溫升低,、刀具壽命高,、換刀次數(shù)少、加工精度更高,、柔性更好,，是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。

圖2

NILES-SIMMONS N20曲軸外銑機(jī)床（見圖2）可同時(shí)加工曲軸主軸頸,、連桿頸,，機(jī)床采用雙刀主軸，各個(gè)主軸的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立,，每個(gè)主軸帶一個(gè)刀盤,，每個(gè)刀盤的加工程序及其參數(shù)均獨(dú)立。將零件放置到輔助上料裝置上,，輔助上料裝置將零件放置到加工區(qū)域,；卡盤夾緊零件法蘭，頂尖從后部頂緊,；零件旋轉(zhuǎn),，左右兩個(gè)刀盤在刀具主軸上按照一定速度旋轉(zhuǎn)同時(shí)沿徑向前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工主軸頸和連桿頸,。床身（W/Z軸）直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌,、橫向拖板（U/X軸）直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌,。數(shù)控控制系統(tǒng)采用SINUMERIK840D sl的技術(shù)數(shù)據(jù), 銑削操作模塊化微處理器數(shù)控連續(xù)軌跡控制，集成PLC與數(shù)字完整的解決方案SINAMICS S120,。

3.數(shù)控曲軸磨床的應(yīng)用

粗磨主軸頸,、連桿頸軸頸、側(cè)壁及沉割槽,。數(shù)控曲軸磨床可一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸,，此類磨床一般配雙砂輪頭架，可滿足多品種,、成本,、高精度、大批量生產(chǎn),，應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動(dòng)控制技術(shù),， 可以一次裝夾而不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心即可完成所有軸頸的磨削，包括隨動(dòng)跟蹤磨削連桿軸頸,；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)控制系統(tǒng),，磨削軸頸圓度精度高,，且磨削效率極高。

JUCRANK 6S 10-10數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖3）用于粗磨曲軸的主軸頸和連桿頸及沉割槽,。設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起,，然后放置到設(shè)備內(nèi)部的預(yù)支撐塊上；夾具自動(dòng)夾緊零件,；零件旋轉(zhuǎn),，兩個(gè)砂輪前進(jìn)，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng),，同時(shí)磨削主軸頸和連桿頸,，加工完畢后，砂輪后退,，零件停止旋轉(zhuǎn)后,，夾具松開，機(jī)械手抓取零件,，放置到下料滾道上,。X/Z軸定位精度為0.004mm；重復(fù)定位精度為0.002mm,；采用了MARPOSS自動(dòng)直徑量?jī)x和軸向量?jī)x,，確保直徑和軸向尺寸的精度監(jiān)控,。

圖3

精磨主軸頸,、連桿頸和小頭端,。使用JUCENTER 6L CRANK數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖4）精磨曲軸的主軸頸和連桿頸，帶有兩個(gè)工位,， 第一個(gè)工位精磨曲軸的連桿軸頸和第二個(gè)工位精磨曲軸的主軸頸,，設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起，然后放置到設(shè)備內(nèi)部第一個(gè)工位的預(yù)支撐塊上,，第一工位的夾具自動(dòng)夾緊零件,，零件旋轉(zhuǎn)，第一個(gè)工位對(duì)應(yīng)的砂輪前進(jìn),，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng),，磨削連桿頸；加工完畢后,，砂輪后退,，零件停止旋轉(zhuǎn)后，夾具松開,。機(jī)械手抓取零件,，放置到第二個(gè)工位的預(yù)支撐塊上；二工位的夾具自動(dòng)夾緊零件,，零件旋轉(zhuǎn),，第二個(gè)工位對(duì)應(yīng)的砂輪前進(jìn)，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng),，磨削主軸頸,；加工完畢后，砂輪后退,，零件停止旋轉(zhuǎn)后,， 夾具松開。機(jī)械手抓取零件,， 放置到下料滾道上,， 開始下一個(gè)加工循環(huán)。X/Z軸定位精度為0.004mm,；重復(fù)定位精度為0.002mm,。

圖4

4.數(shù)控臥式車床的廣泛應(yīng)用

DANOBAT NA750型曲軸止推面精車機(jī)床配備自動(dòng)檢測(cè)裝置， 零件完成夾緊后,， 測(cè)頭自動(dòng)檢測(cè)止推面寬度,，確定其中心線，以此為加工基準(zhǔn),，并根據(jù)上一件曲軸的加工情況進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以中心線為加工基準(zhǔn)、等余量地對(duì)止推面兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行精車加工，車削完畢后自動(dòng)檢測(cè)止推面寬度,，同時(shí)完成小端及溝槽的加工,。車削完成后，車刀退回,，滾光頭伸出,，同時(shí)滾光止推兩端面。滾光時(shí),，滾光面具備良好的潤(rùn)滑,。NA500型精車法蘭端面及凹槽機(jī)床配備自動(dòng)檢測(cè)裝置，零件完成夾緊后,，測(cè)頭自動(dòng)檢測(cè)止推面至法蘭端面距離,。X軸定位精度0.022mm、重復(fù)定位精度0.006mm,，Z軸定位精度0.008mm,、重復(fù)定位精度0.004mm。

5.曲軸砂帶拋光機(jī)的應(yīng)用

采用GRINDMASTER曲軸砂帶拋光機(jī)對(duì)曲軸的油封頸,、主軸頸,、連桿頸進(jìn)行拋光，拋光時(shí)先對(duì)工件進(jìn)行噴淋清洗,，再采用砂帶包住零件的方式進(jìn)行拋光,。拋光時(shí)有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，最后的拋光方向和發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同（從飛輪側(cè)看）,；拋光完后,，進(jìn)行甩干脫油的工作，設(shè)備需自帶拋光液處理系統(tǒng),。

6.曲軸圓角滾壓機(jī)

關(guān)于HEGENSCHEIDT MFD7895型曲軸滾壓機(jī),，其控制系統(tǒng)采用西門子PLC S7-300，機(jī)床安裝了9個(gè)滾壓?jiǎn)卧�,，這些單元是用來(lái)對(duì)曲軸進(jìn)行滾壓和校直的,，最大滾壓力30kN；脈沖式滾壓連桿頸,，減小工件變形,；通過整合在滾壓?jiǎn)卧�中的壓力傳感器和位置傳感器及滾壓深度傳感器，實(shí)現(xiàn)滾壓壓力的檢測(cè)監(jiān)控,；滾壓后自動(dòng)檢測(cè)主軸頸跳動(dòng)并通過滾壓進(jìn)行校直,；配備斷刀檢測(cè)裝置；電子測(cè)量探頭對(duì)曲軸的所有主軸頸進(jìn)行徑向跳動(dòng)測(cè)量,；通過激光頭探測(cè)連桿頸的最高點(diǎn),，識(shí)別零件的品種,。

7.曲軸油孔加工機(jī)床

HORKOS Imql曲軸油道孔及倒角加工機(jī)床，采用3個(gè)工步對(duì)油道孔進(jìn)行加工,，銑平面→鉆油道孔→倒角,，克服原來(lái)設(shè)備一道鉆孔工步的質(zhì)量不穩(wěn)定、斷刀頻繁以及人工倒角等缺點(diǎn),，設(shè)備與工序能力值一次合格，循環(huán)時(shí)間低于1.3min,。

8.曲軸動(dòng)平衡去重機(jī)

COMAU SYME S10測(cè)量與校正曲軸動(dòng)平衡機(jī)由測(cè)量工位,、氣動(dòng)回轉(zhuǎn)傳輸裝置、鉆孔校正工位組成,；平衡測(cè)量,，測(cè)量和顯示不平衡量，自動(dòng)分解計(jì)算鉆孔數(shù)據(jù),，鉆孔校正,、不平衡量復(fù)檢等動(dòng)作全部為自動(dòng)。測(cè)量工位的測(cè)量不確定度≤1g·cm,，校正工位的最大鉆削進(jìn)給速度≥500mm/min,。

隨著乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化以及性能高效化,， 作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心零件的曲軸,，其制造工藝也將發(fā)生較大的變化，高速,、高效,、柔性、復(fù)合化的技術(shù)是曲軸制造發(fā)展的主要方向,，先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線一定是生產(chǎn)線短,、效率高、人員少,、生產(chǎn)過程穩(wěn)定,、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)線。

（來(lái)源jiajuxia）

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arter_2006

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麥田守望者bj

學(xué)習(xí)了，謝謝

山中漁人

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jiangsuwanhua

活到老,，學(xué)到老