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走向复合加工 发动机曲轴加工的必定趋势
来源:轴承网 时间:2017-10-29
曲轴加工技能设备现状
当前；国内曲轴陈腐出产线大都由通常机床和专用机床组成；出产功率和主动化程度相 对较低.粗加工设备通常选用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈；工序质量安稳性差；简单发生较大的加工应力；难以到达合理的加工余量.精加工遍及选用MQ8260等通常曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光；通常靠人工操作；加工质量不安稳、尺度一致性差.
旧式出产线一个首要的特色就是通常设备太多；按加工球墨铸铁曲轴来核算；一条出产线有35～40台设备.笔者曾考查过国内某一锻钢曲轴出产线；粗加工选用通常外铣加工主轴颈和连杆颈；然后数控精车主轴颈和连杆颈；再经过多道工序的磨削方转入精加工工序.所以这条出产线设备达60多台；招致产物周转线长、场所占用面积大；其出产功率彻底是靠多台设备分化工序和余量来进步的.
而当今的汽车发动机曲轴制作业面对的却是以下几个问题：
多种类、小批量出产，
交货期大大缩短，
下降出产成本，
难切削材料的呈现使加工难度明显增加；加工中提出了许多需要处理的课题；如硬切削，
为保环境；需要少用或不必切削液；即完结干式切削或准干式切削，
正是依据以上状况；在进入21世纪以来；高速、高精、高效的复合加工技能及配备在汽车曲轴制作业中得到了敏捷的运用；出产功率得到了很大进步；因而发动机曲轴出产线中出产设备数量得以削减.笔者曾在某一轿车发动机曲轴出产线看到；全线设备(包含热处理、外表强化)只要13台设备左右；产物周转线短、加工功率高、易于质量操控办理.
曲轴复合加工技能的开展
20世纪80年代后期；德国BOEHRINGER公司和HELLER公司开发出了完善的曲轴车－车拉机床；该加工工艺是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完满联系；出产功率高、加工精度好、柔性强、主动化程度高、换刀时刻短；独特合适有沉割槽曲轴的加工；加工后曲轴可直接进行精磨；省去粗磨工序.因而；曲轴车－车拉加工工艺是当前国际上曲轴粗加工中盛行的加工工艺之一.
20世纪90年代中期呈现的新式CNC高速曲轴外铣机床使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶.CNC曲轴内铣与CNC高速曲轴外铣比照；内铣存在以下缺陷：不简单对刀、切削速度较低(通常不大于160m/min)、非切削时刻较长、机床出资较多、工序循环时刻较长.而CNC高速曲轴外铣具有以下长处：切削速度高(可高达350m/min)、切削时刻较短、工序循环时刻较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿数高、换刀次数少；加工精度更高、柔性更好.因而；CNC高速曲轴外铣将是曲轴粗加工的开展方向.
笔者在江苏南亚主动车有限公司菲亚特轿车曲轴出产线见到德国BOEHRINGER公司两台设备；其间1台为数孔曲轴车－车拉机床；别的1台为CNC高速曲轴外铣；亲自体会了一次“削铁如泥”的感受.据教授分析；曲轴车－车拉机床独特合适于轴颈有沉割槽、平衡块旁边面不必加工的曲轴，而高速外铣则不能加工轴向有沉割槽的曲轴.该铣床为德国BOEHRINGER公司的VDF 315 OM-4高速随动外铣床；它是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴描绘制作的柔性数控铣床；该设备运用工件反转和铣刀进给伺服连动操控技能；能够一次装夹不改动曲轴反转中间；并随动盯梢铣削曲轴的连杆轴颈.VDF 315 OM-4高速随动外铣选用复合材料一体化布局床身；工件两头电子同步旋转驱动；具有干式切削、加工精度高、切削功率高级特色，该铣床运用SIEMENS 840D CNC操控系统；经过输入零件的基本参数即可主动生成加工程序；能够加工长度在450～700mm、反转直径在380mm以内的各种曲轴；连杆轴颈直径差错为±0。02mm.
由上能够看出；曲轴粗加工比拟盛行的工艺是：主轴颈选用车拉工艺和高速外铣；连杆颈选用高速外铣；并且倾向于高速随动外铣；悉数选用干式切削.因为国外此类设备价格昂贵；产物加工成本很高；国内一些机床出产厂家(如青海第二机床制作有限责任公司)相继开发出了数控曲轴车床、数控高速曲轴铣床；数控曲轴车拉机床等专用机床.
曲轴精加工选用国内数控磨床磨削状况已适当遍及；产物加工精度已有适当程度的进步.为满意曲轴日益进步的加工需要；对曲轴磨床提出了很高的需要.现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚度和很高的加工精度外；还需要有很高的磨削功率和更多的柔性.这些年；更需要曲轴磨床具有安稳的加工精度；为此；对曲轴磨床的工序才能系数规则了Cp≥1。67；这意味着需要曲轴磨床的实践加工公役要比曲轴给定的公役小一半.跟着现代驱动和操控技能、丈量操控、CBN(立方氮化硼)砂轮和领先的机床部件的运用；为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工发明了条件.一种称之为连杆颈随动磨削的工艺.正是表现了这些新技能归纳运用的详细效果.这种随动磨削工艺可显着地进步曲轴连杆颈的磨削功率、加工精度和加工柔性.在对连杆颈进行随动磨削时；曲轴以主轴颈为轴线进行旋转；并在一次装夹下磨削一切连杆颈.在磨削过程中；磨头完结往复摇摆进给；盯梢着偏疼反转的连杆颈进行磨削加工.要完结随动磨削；X轴除了有必要具有高的动态功用外；还有必要具有满意的盯梢精度；以保证连杆颈所需要的形状公役.CBN砂轮的运用是完结连杆颈随动磨削的重要条件.因为CBN砂轮耐磨性高；在磨削过程中砂轮的直径几乎是不变的；一次修整可磨削600～800条曲轴.CBN砂轮还能够选用很高的磨削速度；在曲轴磨床上通常可选用高达120～140m/s的磨削速度；磨削功率很高.
用于曲轴复合加工的机床
说到复合加工技能；就不得不说到复合加工机床；复合加工机床的界说也是随年代改动的.曩昔将加工中间称为复合加工机床；但因东西交流加工的种类受到限制；并且也走不出切削加工的范畴；如今现已不再将通常的加工中间称之为复合加工机床了.复合机床应具有工序集成功用；多种加工集成功用.从制作业所在的环境看；复合加工机床将一直是要点开发的机床产物之一；功用不断扩大；会向着“一台机床成为一个小工厂”的方向跨进.
曲轴连杆颈随动磨削机原理图
在曲轴复合加工机床中；奥地利WFL公司出产的卧式车铣复合加工中间具有必定的代表性.WFL公司提出了“一次装卡；悉数竣工”的概念.M40G该车铣中间集成了双主轴车削中间；五轴加工中间；深孔镗、铣、钻和三坐标功用于一身；在一台具有双主轴的车铣复合加工中间上能够对曲轴进行彻底加工；加工后的曲轴可直接转入精加工工序.当前国内也推出了类似的复合机床；在CIMT2005时刻；沈阳数控机床有限责任公司展出的CKZ80-5车铣加工中间就是一台复合机床；代表了我国同类机床的最高水平.该机床五轴中X、Y、Z、B轴选用直线光栅尺或圆度光栅尺检测；可完结闭环操控.该加工中间备有48～96工位刀库可完结主动换刀；一次装卡可进行车、铣、钻、镗、攻丝等的加工.
在曲轴精加工方面；也呈现了工序集成的CBN数控磨床；即一次装夹磨削悉数曲轴主轴颈和连杆轴颈；此类磨床通常配双砂轮头架.日本TOYADA工机、德国勇克(JUNKER)、德国NAXOS等出产的此类数控磨床都是比拟老练的设备.这里扼要分析一下日本TOYADA工机开发出产的GF70M-T曲轴磨床的功用：该机床是为了满意多种类、低成本、高精度、大批量出产需要而描绘的数控曲轴磨床；运用工件反转和砂轮进给伺服联动操控技能；能够一次装夹而不改动曲轴反转中间即可完结一切轴颈的磨削；包含随动盯梢磨削连杆轴颈，选用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠(砂轮头架)和线性光栅闭环操控；运用TOYADA工机出产的GC50 CNC操控系统；磨削轴颈圆度精度可到达0。002mm，选用CBN砂轮；磨削线速度高达120m/s；配双砂轮头架；磨削功率极高.
曲轴加工中刀具材料多元化
切削刀具功用的进步为高效、高速加工开展供给了可能性；除了高速钢、硬质合金以外；超硬材料的开展起到了重要的效果.PCD、PCBN尴尬加工材料的切削、干切削、硬切削等的加工发明了条件.
为习惯曲轴加工高速化、高功率、干式切削的需要；当前很多选用涂层刀具.涂层的材料从TiN开展为Al2O3、TiC、ZrO2等；依据加工的需要；为进步耐高温的功用；又开展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等.如今PVD(物理气相堆积)、CVD(化学气相堆积)技能不断移风易俗；由单层开展成多层、千层、复合涂层；如今又开展成纳米涂层，深油孔的加工选用枪钻加工替代通常加长高速钢钻头；钻孔和攻丝用硬质合金材料来替代曩昔的高速钢材料.当前曲轴的精加工也逐渐开始运用CBN砂轮加工；CBN砂轮价格昂贵；但因为加工功率和耐用度高；分摊到每个工件上的刀具费用反而比选用价格低廉的通常砂轮要低.据德国NAXOS磨床厂的材料显现；选用CBN砂轮加工时刻通常可缩短50%；而加工费用可节省50%以上.
结语
以上首要从曲轴机械加工方面论说了曲轴加工的开展；由此可得出以下定论：曲轴多刀车削工艺将逐渐退出历史舞台；虽然这一时期较长，高速高效加工在曲轴制作业已有适当程度的运用，合适于多种类、小批量的复合加工技能是往后曲轴加工的一个开展方向，切削刀具功用的进步为高效、高速、复合加工开展供给了技能保证.
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