隨著發(fā)動機日益向輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化、性能優(yōu)質(zhì)化方向發(fā)展，發(fā)動機曲軸制造技術(shù)和工藝發(fā)生了很大的變化。在當今市場產(chǎn)品嚴重同質(zhì)化的情況下，為提高產(chǎn)品競爭力，近年來發(fā)動機曲軸加工采用了不少特種工藝，以增強企業(yè)的競爭優(yōu)勢。
先進的曲軸加工生產(chǎn)線一般都比較短，但效率高、產(chǎn)量大，加工出的曲軸質(zhì)量好且很穩(wěn)定。如美國底特律Ford發(fā)動機廠曲軸生產(chǎn)線只有17道工序，占地面積6967m2，但年產(chǎn)V8發(fā)動機球鐵曲軸53.5萬件。其先進技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個方面：一是大量采用了CNC控制技術(shù)，形成柔性生產(chǎn)線；二是應(yīng)用了許多先進的高速、高效、柔性加工技術(shù)，簡化了工藝過程，提高了加工質(zhì)量，同時也縮短了單件加工時間。另外，為適應(yīng)降低成本等需要，近年來發(fā)動機曲軸加工采用了很多特種工藝，相比之下，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)線還存在較大差距。
先進加工技術(shù)及裝備
1、鉆質(zhì)量中心孔技術(shù)
曲軸屬于細長類零件，加工過程中主要定位基準是兩端中心孔，按其加工位置可分為兩種:一種是利用雙V型塊或其它方式找出曲軸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；另一種是利用專門的質(zhì)量定心機測出曲軸的質(zhì)量中心，在此中心上加工出的中心孔稱為質(zhì)量中心孔。由于毛坯的幾何形狀誤差和質(zhì)量分布不勻等原因，一般兩者并不重合。
國內(nèi)生產(chǎn)線中多采用幾何中心孔，但是利用幾何中心孔作定位中心進行車加工或磨加工時，工件旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生離心力，不僅影響加工質(zhì)量，降低定心元件的使用壽命，而且在加工后剩余的動不平衡量較大?；谶@種原因，國外大都采用質(zhì)量中心孔，利用專門設(shè)計的測試設(shè)備來測試質(zhì)量中心，然后加工出中心孔，并且可將銑兩端長度和加工質(zhì)量中心孔合并為一道工序，采用CNC技術(shù)控制，加工效率很高。但需要注意的是，若毛坯彎曲變形嚴重或質(zhì)量嚴重分布不均勻，采用質(zhì)量中心孔仍不能徹底解決上述問題。因此，筆者認為曲軸的質(zhì)量中心孔和幾何中心孔應(yīng)按毛坯質(zhì)量的好壞合理選用：如果毛坯質(zhì)量好，加工余量小且加工余量分布均勻，這時曲軸的質(zhì)量中心孔與幾何中心孔會基本重合，不必花費較高的經(jīng)費購置質(zhì)量定心設(shè)備；如果毛坯質(zhì)量較差，加工余量大且加工余量分布不均勻，則優(yōu)先選用質(zhì)量中心孔。
2、數(shù)控車-車拉技術(shù)
車拉技術(shù)在國外大量用于半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸。其加工形式可分為3種：直線車拉、內(nèi)環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車拉和外環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車拉。
圖1 雙刀盤車-車拉機床
3、數(shù)控高速外銑技術(shù)
對于平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，CNC高速外銑技術(shù)比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車-車拉的生產(chǎn)效率更高。以四拐曲軸為例，CNC車-車拉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即可完成（應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進給伺服連動控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸）。
CNC高速外銑的優(yōu)點包括：切削速度高（可高達350m/min）、切削和工序循環(huán)時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高且柔性更好，因此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。
4、CNC內(nèi)銑技術(shù)
CNC內(nèi)銑加工性能指標高于普通外銑加工，尤其對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑，剛性特別好。數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝是目前國際上曲軸連桿頸粗加工先進的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工，內(nèi)銑工藝更是首選。
5、數(shù)控磨削技術(shù)
曲軸傳統(tǒng)的磨削工藝均采用磨削線速度為35m/s的普通曲軸磨床，砂輪進給和修整為手動進給，軸徑和臺肩的磨削余量大，砂輪耐用度低，需技術(shù)工人精工細作才能磨出精品。目前，曲軸磨削采用多種磨削方式來加工，圖２為曲軸CBN磨削。
圖2 曲軸CBN磨削
曲軸磨削可采用的技術(shù)有單序加工和復(fù)合加工等工藝。采用單序加工方式加工磨削效率很高，磨削后軸頸的跳動量容易控制，砂輪一次修整完畢后能保證各軸頸尺寸的一致性。缺點是柔性差，只能加工一個系列產(chǎn)品。加工曲軸前端和后端的有寬砂輪組合磨削等。例如，磨削四拐曲軸主軸頸采用的工藝有五砂輪磨削（如圖３），磨削四拐曲軸連桿頸采用的工藝有雙砂輪磨削（如圖４）。
圖3 五砂輪磨削主軸
圖4 雙砂輪磨削連桿頸
復(fù)合加工是指一次裝夾磨削所有主軸頸和連桿軸頸，磨削連桿軸頸采用先進的擺動跟蹤磨削技術(shù)，這種磨削方式最大的優(yōu)點是柔性化好。復(fù)合加工有兩種可以采用的工藝：順序磨削主軸軸頸及連桿軸頸（如圖５）和同步磨削主軸軸頸及/或連桿軸頸（如圖６）。
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