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走向復(fù)合加工 發(fā)動機曲軸加工的必定趨勢
來源:軸承網(wǎng) 時間:2017-10-29
曲軸加工技能設(shè)備現(xiàn)狀
當(dāng)前；國內(nèi)曲軸陳腐出產(chǎn)線大都由通常機床和專用機床組成；出產(chǎn)功率和主動化程度相 對較低.粗加工設(shè)備通常選用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸；工序質(zhì)量安穩(wěn)性差；簡單發(fā)生較大的加工應(yīng)力；難以到達(dá)合理的加工余量.精加工遍及選用MQ8260等通常曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光；通常靠人工操作；加工質(zhì)量不安穩(wěn)、尺度一致性差.
舊式出產(chǎn)線一個首要的特色就是通常設(shè)備太多；按加工球墨鑄鐵曲軸來核算；一條出產(chǎn)線有35～40臺設(shè)備.筆者曾考查過國內(nèi)某一鍛鋼曲軸出產(chǎn)線；粗加工選用通常外銑加工主軸頸和連桿頸；然后數(shù)控精車主軸頸和連桿頸；再經(jīng)過多道工序的磨削方轉(zhuǎn)入精加工工序.所以這條出產(chǎn)線設(shè)備達(dá)60多臺；招致產(chǎn)物周轉(zhuǎn)線長、場所占用面積大；其出產(chǎn)功率徹底是靠多臺設(shè)備分化工序和余量來進(jìn)步的.
而當(dāng)今的汽車發(fā)動機曲軸制作業(yè)面對的卻是以下幾個問題：
多種類、小批量出產(chǎn)，
交貨期大大縮短，
下降出產(chǎn)成本，
難切削材料的呈現(xiàn)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(huán)境；需要少用或不必切削液；即完結(jié)干式切削或準(zhǔn)干式切削，
正是依據(jù)以上狀況；在進(jìn)入21世紀(jì)以來；高速、高精、高效的復(fù)合加工技能及配備在汽車曲軸制作業(yè)中得到了敏捷的運用；出產(chǎn)功率得到了很大進(jìn)步；因而發(fā)動機曲軸出產(chǎn)線中出產(chǎn)設(shè)備數(shù)量得以削減.筆者曾在某一轎車發(fā)動機曲軸出產(chǎn)線看到；全線設(shè)備(包含熱處理、外表強化)只要13臺設(shè)備左右；產(chǎn)物周轉(zhuǎn)線短、加工功率高、易于質(zhì)量操控辦理.
曲軸復(fù)合加工技能的開展
20世紀(jì)80年代后期；德國BOEHRINGER公司和HELLER公司開發(fā)出了完善的曲軸車－車?yán)瓩C床；該加工工藝是將曲軸車削工藝與曲軸車?yán)に囃隄M聯(lián)系；出產(chǎn)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(jìn)行精磨；省去粗磨工序.因而；曲軸車－車?yán)庸すに囀钱?dāng)前國際上曲軸粗加工中盛行的加工工藝之一.
20世紀(jì)90年代中期呈現(xiàn)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(nèi)銑與CNC高速曲軸外銑比照；內(nèi)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(huán)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(dá)350m/min)、切削時刻較短、工序循環(huán)時刻較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽數(shù)高、換刀次數(shù)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(chǎn)線見到德國BOEHRINGER公司兩臺設(shè)備；其間1臺為數(shù)孔曲軸車－車?yán)瓩C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(jù)教授分析；曲軸車－車?yán)瓩C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(fā)動機曲軸描繪制作的柔性數(shù)控銑床；該設(shè)備運用工件反轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動操控技能；能夠一次裝夾不改動曲軸反轉(zhuǎn)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(fù)合材料一體化布局床身；工件兩頭電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)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(tǒng)；經(jīng)過輸入零件的基本參數(shù)即可主動生成加工程序；能夠加工長度在450～700mm、反轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)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?yán)に嚭透咚偻忏姡贿B桿頸選用高速外銑；并且傾向于高速隨動外銑；悉數(shù)選用干式切削.因為國外此類設(shè)備價格昂貴；產(chǎn)物加工成本很高；國內(nèi)一些機床出產(chǎn)廠家(如青海第二機床制作有限責(zé)任公司)相繼開發(fā)出了數(shù)控曲軸車床、數(shù)控高速曲軸銑床；數(shù)控曲軸車?yán)瓩C床等專用機床.
曲軸精加工選用國內(nèi)數(shù)控磨床磨削狀況已適當(dāng)遍及；產(chǎn)物加工精度已有適當(dāng)程度的進(jìn)步.為滿意曲軸日益進(jìn)步的加工需要；對曲軸磨床提出了很高的需要.現(xiàn)代曲軸磨床除了要有很高的靜態(tài)、動態(tài)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(wěn)的加工精度；為此；對曲軸磨床的工序才能系數(shù)規(guī)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(xiàn)代驅(qū)動和操控技能、丈量操控、CBN(立方氮化硼)砂輪和領(lǐng)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(fā)明了條件.一種稱之為連桿頸隨動磨削的工藝.正是表現(xiàn)了這些新技能歸納運用的詳細(xì)效果.這種隨動磨削工藝可顯著地進(jìn)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(jìn)行隨動磨削時；曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；并在一次裝夾下磨削一切連桿頸.在磨削過程中；磨頭完結(jié)往復(fù)搖擺進(jìn)給；盯梢著偏疼反轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工.要完結(jié)隨動磨削；X軸除了有必要具有高的動態(tài)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(jié)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(dá)120～140m/s的磨削速度；磨削功率很高.
用于曲軸復(fù)合加工的機床
說到復(fù)合加工技能；就不得不說到復(fù)合加工機床；復(fù)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(fù)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(xiàn)已不再將通常的加工中間稱之為復(fù)合加工機床了.復(fù)合機床應(yīng)具有工序集成功用；多種加工集成功用.從制作業(yè)所在的環(huán)境看；復(fù)合加工機床將一直是要點開發(fā)的機床產(chǎn)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(jìn).
曲軸連桿頸隨動磨削機原理圖
在曲軸復(fù)合加工機床中；奧地利WFL公司出產(chǎn)的臥式車銑復(fù)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(shù)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(biāo)功用于一身；在一臺具有雙主軸的車銑復(fù)合加工中間上能夠?qū)ηS進(jìn)行徹底加工；加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序.當(dāng)前國內(nèi)也推出了類似的復(fù)合機床；在CIMT2005時刻；沈陽數(shù)控機床有限責(zé)任公司展出的CKZ80-5車銑加工中間就是一臺復(fù)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(jié)閉環(huán)操控.該加工中間備有48～96工位刀庫可完結(jié)主動換刀；一次裝卡可進(jìn)行車、銑、鉆、鏜、攻絲等的加工.
在曲軸精加工方面；也呈現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床；即一次裝夾磨削悉數(shù)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(chǎn)的此類數(shù)控磨床都是比擬老練的設(shè)備.這里扼要分析一下日本TOYADA工機開發(fā)出產(chǎn)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(chǎn)需要而描繪的數(shù)控曲軸磨床；運用工件反轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動操控技能；能夠一次裝夾而不改動曲軸反轉(zhuǎn)中間即可完結(jié)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(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)操控；運用TOYADA工機出產(chǎn)的GC50 CNC操控系統(tǒng)；磨削軸頸圓度精度可到達(dá)0。002mm，選用CBN砂輪；磨削線速度高達(dá)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(jìn)步為高效、高速加工開展供給了可能性；除了高速鋼、硬質(zhì)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(fā)明了條件.
為習(xí)慣曲軸加工高速化、高功率、干式切削的需要；當(dāng)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(jù)加工的需要；為進(jìn)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(xué)氣相堆積)技能不斷移風(fēng)易俗；由單層開展成多層、千層、復(fù)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(zhì)合金材料來替代曩昔的高速鋼材料.當(dāng)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?jǐn)偟矫總�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(jù)德國NAXOS磨床廠的材料顯現(xiàn)；選用CBN砂輪加工時刻通常可縮短50%；而加工費用可節(jié)省50%以上.
結(jié)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(yè)已有適當(dāng)程度的運用，合適于多種類、小批量的復(fù)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(jìn)步為高效、高速、復(fù)合加工開展供給了技能保證.
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