進(jìn)入21 世紀(jì)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在制造工藝、刀具等方面都發(fā)生了巨大的變化，與以前加工工藝有很多不同。領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)世紀(jì)的多刀車削工藝和手動(dòng)磨削工藝，由于加工精度低和柔性差等原因，將逐步退出歷史舞臺(tái)。高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備迅速進(jìn)入汽車及零部件制造業(yè)，曲軸的高效復(fù)合加工技術(shù)在行業(yè)內(nèi)已有相當(dāng)程度的應(yīng)用，這都將代表這一行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。
曲軸加工技術(shù)現(xiàn)狀
國內(nèi)舊式曲軸生產(chǎn)線多由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工多采用普通曲軸磨床粗磨－ 半精磨－ 精磨－拋光， 通常靠手動(dòng)操作， 加工質(zhì)量不穩(wěn)定， 尺寸一致性差。老式生產(chǎn)線一個(gè)主要的特點(diǎn)就是普通設(shè)備太多， 按加工球墨鑄鐵曲軸來算， 一條生產(chǎn)線35～ 40 臺(tái)設(shè)備。筆者曾考察過南方一條鍛鋼曲軸生產(chǎn)線，粗加工采用普通外銑加工主軸頸和連桿頸，然后數(shù)控精車主軸頸和連桿軸頸，再經(jīng)過多道工序的磨削方式轉(zhuǎn)入精加工工序。生產(chǎn)線設(shè)備更是多達(dá)60 多臺(tái)，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線長，場地占用面積大，生產(chǎn)效率完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來提高的。
然而當(dāng)今的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造業(yè)面臨著以下問題：
（1） 多品種、小批量生產(chǎn)。
（2）交貨期大大縮短。
（3）降低生產(chǎn)成本。
（4）難切削材料的出現(xiàn)使加工難度明顯增加，加工中提出了許多需要解決的課題，如硬切削。
（5） 為保護(hù)環(huán)境，要求少用或不用切削液，即實(shí)現(xiàn)干式切削或準(zhǔn)干式切削。
正是基于以上出現(xiàn)的新情況，在進(jìn)入21 世紀(jì)以來，高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備汽車制造業(yè)得到了迅速的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到了很大的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量才得以減少，筆者曾在一條轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線看到，全線僅有13 臺(tái)設(shè)備左右，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線短，加工效率高，易于質(zhì)量管理。
曲軸高效加工技術(shù)的進(jìn)展
20 世紀(jì)80 年代后期， 德國BOEHRINGER 公司和HELLER 公司相繼開發(fā)出了完善的曲軸車- 車?yán)瓩C(jī)床，該加工工藝是將曲軸車削工藝與曲軸車?yán)に囃昝澜Y(jié)合，生產(chǎn)效率高，加工精度好，柔性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，換刀時(shí)間短，特別適合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。因此，曲軸車－ 車?yán)庸すに囀悄壳皣H上曲軸粗加工中流行的加工工藝之一。
20世紀(jì)90年代中期國外又研發(fā)出來新型的CNC 高速曲軸外銑機(jī)床，使曲軸粗加工工藝又上了一個(gè)新臺(tái)階， CNC 曲軸內(nèi)銑與CNC 高速曲軸外銑對比，內(nèi)銑存在以下缺點(diǎn)：不容易對刀、切削速度較低（通常大于160m/min）、非切削時(shí)間較長、機(jī)床投資較多、工序循環(huán)時(shí)間較長。而CNC 高速曲軸外銑有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高（可高達(dá)350m/min）、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)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、柔性更好。因此，CNC 高速曲軸外銑將是曲軸粗加工的發(fā)展方向。
筆者在江蘇南亞自動(dòng)車有限公司菲亞特轎車曲軸生產(chǎn)線見到德國BOEHRINGER 公司兩臺(tái)設(shè)備加工狀況，一臺(tái)為數(shù)控曲軸車－ 車?yán)瓩C(jī)床， 另外一臺(tái)為CNC 高速曲軸外銑，切身體驗(yàn)了一次“ 削鐵如泥”的感覺。據(jù)專家介紹，曲軸車－ 車?yán)瓩C(jī)床特別適合于軸頸有沉割槽、平衡塊側(cè)面不用加工曲軸，而高速外銑則不能加工軸向有沉割槽的曲軸。下面簡要介紹一下VDF 315 OM － 4高速隨動(dòng)外銑床的加工性能： 該機(jī)床是德國BOEHRINGER 公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性數(shù)控銑床，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。VDF 315O M － 4 高速隨動(dòng)外銑采用復(fù)合材料一體化結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)， 具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)； 使用SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說明書在人機(jī)界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序， 可以加工長度450 ～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm 以內(nèi)的各種曲軸， 連桿軸頸直徑誤差為± 0.02mm。
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