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走向復合加工 發動機曲軸加工的必定趨勢
來源:軸承網 時間:2017-10-29
曲軸加工技能設備現狀
當前；國內曲軸陳腐出產線大都由通常機床和專用機床組成；出產功率和主動化程度相 對較低.粗加工設備通常選用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸；工序質量安穩性差；簡單發生較大的加工應力；難以到達合理的加工余量.精加工遍及選用MQ8260等通常曲軸磨床進行粗磨、半精磨、精磨、拋光；通常靠人工操作；加工質量不安穩、尺度一致性差.
舊式出產線一個首要的特色就是通常設備太多；按加工球墨鑄鐵曲軸來核算；一條出產線有35～40臺設備.筆者曾考查過國內某一鍛鋼曲軸出產線；粗加工選用通常外銑加工主軸頸和連桿頸；然后數控精車主軸頸和連桿頸；再經過多道工序的磨削方轉入精加工工序.所以這條出產線設備達60多臺；招致產物周轉線長、場所占用面積大；其出產功率徹底是靠多臺設備分化工序和余量來進步的.
而當今的汽車發動機曲軸制作業面對的卻是以下幾個問題：
多種類、小批量出產，
交貨期大大縮短，
下降出產成本，
難切削材料的呈現使加工難度明顯增加；加工中提出了許多需要處理的課題；如硬切削，
為保環境；需要少用或不必切削液；即完結干式切削或準干式切削，
正是依據以上狀況；在進入21世紀以來；高速、高精、高效的復合加工技能及配備在汽車曲軸制作業中得到了敏捷的運用；出產功率得到了很大進步；因而發動機曲軸出產線中出產設備數量得以削減.筆者曾在某一轎車發動機曲軸出產線看到；全線設備(包含熱處理、外表強化)只要13臺設備左右；產物周轉線短、加工功率高、易于質量操控辦理.
曲軸復合加工技能的開展
20世紀80年代后期；德國BOEHRINGER公司和HELLER公司開發出了完善的曲軸車－車拉機床；該加工工藝是將曲軸車削工藝與曲軸車拉工藝完滿聯系；出產功率高、加工精度好、柔性強、主動化程度高、換刀時刻短；獨特合適有沉割槽曲軸的加工；加工后曲軸可直接進行精磨；省去粗磨工序.因而；曲軸車－車拉加工工藝是當前國際上曲軸粗加工中盛行的加工工藝之一.
20世紀90年代中期呈現的新式CNC高速曲軸外銑機床使曲軸粗加工工藝又上了一個新臺階.CNC曲軸內銑與CNC高速曲軸外銑比照；內銑存在以下缺陷：不簡單對刀、切削速度較低(通常不大于160m/min)、非切削時刻較長、機床出資較多、工序循環時刻較長.而CNC高速曲軸外銑具有以下長處：切削速度高(可高達350m/min)、切削時刻較短、工序循環時刻較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽數高、換刀次數少；加工精度更高、柔性更好.因而；CNC高速曲軸外銑將是曲軸粗加工的開展方向.
筆者在江蘇南亞主動車有限公司菲亞特轎車曲軸出產線見到德國BOEHRINGER公司兩臺設備；其間1臺為數孔曲軸車－車拉機床；別的1臺為CNC高速曲軸外銑；親自體會了一次“削鐵如泥”的感受.據教授分析；曲軸車－車拉機床獨特合適于軸頸有沉割槽、平衡塊旁邊面不必加工的曲軸，而高速外銑則不能加工軸向有沉割槽的曲軸.該銑床為德國BOEHRINGER公司的VDF 315 OM-4高速隨動外銑床；它是德國BOEHRINGER公司專為汽車發動機曲軸描繪制作的柔性數控銑床；該設備運用工件反轉和銑刀進給伺服連動操控技能；能夠一次裝夾不改動曲軸反轉中間；并隨動盯梢銑削曲軸的連桿軸頸.VDF 315 OM-4高速隨動外銑選用復合材料一體化布局床身；工件兩頭電子同步旋轉驅動；具有干式切削、加工精度高、切削功率高級特色，該銑床運用SIEMENS 840D CNC操控系統；經過輸入零件的基本參數即可主動生成加工程序；能夠加工長度在450～700mm、反轉直徑在380mm以內的各種曲軸；連桿軸頸直徑差錯為±0。02mm.
由上能夠看出；曲軸粗加工比擬盛行的工藝是：主軸頸選用車拉工藝和高速外銑；連桿頸選用高速外銑；并且傾向于高速隨動外銑；悉數選用干式切削.因為國外此類設備價格昂貴；產物加工成本很高；國內一些機床出產廠家(如青海第二機床制作有限責任公司)相繼開發出了數控曲軸車床、數控高速曲軸銑床；數控曲軸車拉機床等專用機床.
曲軸精加工選用國內數控磨床磨削狀況已適當遍及；產物加工精度已有適當程度的進步.為滿意曲軸日益進步的加工需要；對曲軸磨床提出了很高的需要.現代曲軸磨床除了要有很高的靜態、動態剛度和很高的加工精度外；還需要有很高的磨削功率和更多的柔性.這些年；更需要曲軸磨床具有安穩的加工精度；為此；對曲軸磨床的工序才能系數規則了Cp≥1。67；這意味著需要曲軸磨床的實踐加工公役要比曲軸給定的公役小一半.跟著現代驅動和操控技能、丈量操控、CBN(立方氮化硼)砂輪和領先的機床部件的運用；為曲軸磨床的高精度、高效磨削加工發明了條件.一種稱之為連桿頸隨動磨削的工藝.正是表現了這些新技能歸納運用的詳細效果.這種隨動磨削工藝可顯著地進步曲軸連桿頸的磨削功率、加工精度和加工柔性.在對連桿頸進行隨動磨削時；曲軸以主軸頸為軸線進行旋轉；并在一次裝夾下磨削一切連桿頸.在磨削過程中；磨頭完結往復搖擺進給；盯梢著偏疼反轉的連桿頸進行磨削加工.要完結隨動磨削；X軸除了有必要具有高的動態功用外；還有必要具有滿意的盯梢精度；以保證連桿頸所需要的形狀公役.CBN砂輪的運用是完結連桿頸隨動磨削的重要條件.因為CBN砂輪耐磨性高；在磨削過程中砂輪的直徑幾乎是不變的；一次修整可磨削600～800條曲軸.CBN砂輪還能夠選用很高的磨削速度；在曲軸磨床上通常可選用高達120～140m/s的磨削速度；磨削功率很高.
用于曲軸復合加工的機床
說到復合加工技能；就不得不說到復合加工機床；復合加工機床的界說也是隨年代改動的.曩昔將加工中間稱為復合加工機床；但因東西交流加工的種類受到限制；并且也走不出切削加工的范疇；如今現已不再將通常的加工中間稱之為復合加工機床了.復合機床應具有工序集成功用；多種加工集成功用.從制作業所在的環境看；復合加工機床將一直是要點開發的機床產物之一；功用不斷擴大；會向著“一臺機床成為一個小工廠”的方向跨進.
曲軸連桿頸隨動磨削機原理圖
在曲軸復合加工機床中；奧地利WFL公司出產的臥式車銑復合加工中間具有必定的代表性.WFL公司提出了“一次裝卡；悉數竣工”的概念.M40G該車銑中間集成了雙主軸車削中間；五軸加工中間；深孔鏜、銑、鉆和三坐標功用于一身；在一臺具有雙主軸的車銑復合加工中間上能夠對曲軸進行徹底加工；加工后的曲軸可直接轉入精加工工序.當前國內也推出了類似的復合機床；在CIMT2005時刻；沈陽數控機床有限責任公司展出的CKZ80-5車銑加工中間就是一臺復合機床；代表了我國同類機床的最高水平.該機床五軸中X、Y、Z、B軸選用直線光柵尺或圓度光柵尺檢測；可完結閉環操控.該加工中間備有48～96工位刀庫可完結主動換刀；一次裝卡可進行車、銑、鉆、鏜、攻絲等的加工.
在曲軸精加工方面；也呈現了工序集成的CBN數控磨床；即一次裝夾磨削悉數曲軸主軸頸和連桿軸頸；此類磨床通常配雙砂輪頭架.日本TOYADA工機、德國勇克(JUNKER)、德國NAXOS等出產的此類數控磨床都是比擬老練的設備.這里扼要分析一下日本TOYADA工機開發出產的GF70M-T曲軸磨床的功用：該機床是為了滿意多種類、低成本、高精度、大批量出產需要而描繪的數控曲軸磨床；運用工件反轉和砂輪進給伺服聯動操控技能；能夠一次裝夾而不改動曲軸反轉中間即可完結一切軸頸的磨削；包含隨動盯梢磨削連桿軸頸，選用靜壓主軸、靜壓導軌、靜壓進給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環操控；運用TOYADA工機出產的GC50 CNC操控系統；磨削軸頸圓度精度可到達0。002mm，選用CBN砂輪；磨削線速度高達120m/s；配雙砂輪頭架；磨削功率極高.
曲軸加工中刀具材料多元化
切削刀具功用的進步為高效、高速加工開展供給了可能性；除了高速鋼、硬質合金以外；超硬材料的開展起到了重要的效果.PCD、PCBN尷尬加工材料的切削、干切削、硬切削等的加工發明了條件.
為習慣曲軸加工高速化、高功率、干式切削的需要；當前很多選用涂層刀具.涂層的材料從TiN開展為Al2O3、TiC、ZrO2等；依據加工的需要；為進步耐高溫的功用；又開展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等.如今PVD(物理氣相堆積)、CVD(化學氣相堆積)技能不斷移風易俗；由單層開展成多層、千層、復合涂層；如今又開展成納米涂層，深油孔的加工選用槍鉆加工替代通常加長高速鋼鉆頭；鉆孔和攻絲用硬質合金材料來替代曩昔的高速鋼材料.當前曲軸的精加工也逐漸開始運用CBN砂輪加工；CBN砂輪價格昂貴；但因為加工功率和耐用度高；分攤到每個工件上的刀具費用反而比選用價格低廉的通常砂輪要低.據德國NAXOS磨床廠的材料顯現；選用CBN砂輪加工時刻通常可縮短50%；而加工費用可節省50%以上.
結語
以上首要從曲軸機械加工方面論說了曲軸加工的開展；由此可得出以下定論：曲軸多刀車削工藝將逐漸退出歷史舞臺；雖然這一時期較長，高速高效加工在曲軸制作業已有適當程度的運用，合適于多種類、小批量的復合加工技能是往后曲軸加工的一個開展方向，切削刀具功用的進步為高效、高速、復合加工開展供給了技能保證.
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