進入21 世紀以後,發動機曲軸在製造工藝、刀具等方麵都發生了巨大的變化,與以前加工工藝有很多不同。領(lǐng)導了近半個世紀的多刀車削工藝和手動磨削工藝,由於加工精度(dù)低和柔性差(chà)等原(yuán)因(yīn),將逐步退出曆(lì)史舞台(tái)。高效(xiào)複合加(jiā)工技術及裝備迅速進入汽車及零部件製造業,曲軸的(de)高效複合加工技術在行業內已有相當程度的應用,這都將代表這一行業的未來發展趨勢。
曲軸加工技術現狀
國(guó)內舊式曲(qǔ)軸生產線多(duō)由(yóu)普通機床和專用機床組成,生產效率和(hé)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(zhóu)主軸頸及連杆軸頸,工序質量穩定性差,容(róng)易產生較大(dà)的加工(gōng)應力,難以達到合理的加工餘量(liàng)。精加工多采(cǎi)用普通曲軸磨床粗磨- 半(bàn)精磨- 精磨-拋光, 通常靠手動操作(zuò), 加工質量不穩定, 尺(chǐ)寸一致性(xìng)差。老(lǎo)式生產線一(yī)個主要的特點就(jiù)是普通設備太多(duō), 按加工球墨鑄鐵曲軸來算, 一條(tiáo)生產線35~ 40 台設備。筆者曾考察過南方一條鍛鋼曲軸生產線,粗加工采用普(pǔ)通外(wài)銑加工主軸頸和連杆頸,然後(hòu)數控精車主軸頸和連杆軸(zhóu)頸,再經過多道工序的(de)磨削方式轉入精加工工序。生(shēng)產線設備更是多達60 多台,產(chǎn)品周轉線長,場地占用麵積大,生產效率完全是靠多台設備分(fèn)解工序和餘量來提高的。
然而當今的發動機曲(qǔ)軸製造業麵臨(lín)著以(yǐ)下問(wèn)題:
(1) 多(duō)品種、小批量生產。
(2)交貨期大大(dà)縮短。
(3)降低生產成本。
(4)難切削(xuē)材料(liào)的出現(xiàn)使加工難度明顯增加,加工中提出(chū)了許多(duō)需要解決的課題,如硬切削。
(5) 為保護環境,要(yào)求少用或不用切削液,即實現幹式切削(xuē)或準幹式(shì)切削。
正(zhèng)是基於以上出現的新情況,在進入21 世紀以來,高效複(fù)合加工技術及裝(zhuāng)備汽車製造業得到了迅速的應用,生產效率得到了(le)很大的提高,發動機曲軸生產線生產(chǎn)設備數量才得以減少,筆者曾在一條轎車發動機曲軸生產線看到,全線僅有13 台設備左右,產品周(zhōu)轉線短,加工效率高,易於質量管理。
曲軸高效加工技術的進展
20 世紀80 年代後期, 德國BOEHRINGER 公司(sī)和HELLER 公(gōng)司相繼開發(fā)出了完善的曲軸車- 車(chē)拉機床,該加工工藝是將曲軸車削工藝與曲(qǔ)軸車拉工藝完美結合,生產效率(lǜ)高,加工精度好,柔性強,自動化(huà)程度高(gāo),換刀時間短,特別適合有沉割槽曲軸的加工,加工後(hòu)曲軸可(kě)直接進行精磨,省去粗磨工序。因此(cǐ),曲(qǔ)軸車- 車拉加工工(gōng)藝(yì)是目前國際上曲軸(zhóu)粗加工中流行的加工工藝之一。
20世紀90年代中期國外又研發出(chū)來新型的CNC 高速曲軸(zhóu)外銑(xǐ)機床,使曲軸粗加工工藝又上了一個新台階, CNC 曲軸內銑與CNC 高速曲軸外(wài)銑(xǐ)對(duì)比,內銑存(cún)在以下缺點:不容易對刀、切削速度較低(通常大於160m/min)、非切削時間較長、機床投資較多、工序循環時間較(jiào)長。而CNC 高(gāo)速曲軸(zhóu)外銑有(yǒu)以下優點:切削速度(dù)高(可高達350m/min)、切削時間較短、工序循環時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具(jù)壽命高、換刀次數少、加工精度更高、柔性更(gèng)好。因此,CNC 高速(sù)曲軸外銑(xǐ)將是曲軸粗(cū)加工(gōng)的發展方向。
筆(bǐ)者在江蘇南亞自動(dòng)車(chē)有限公司菲亞特轎車曲軸生產線見到德國BOEHRINGER 公司兩台(tái)設備加工狀況,一台為數控曲軸車- 車拉機床, 另外(wài)一台為CNC 高速曲軸外銑(xǐ),切(qiē)身體驗(yàn)了一次“ 削(xuē)鐵如泥”的感覺。據專家介(jiè)紹,曲(qǔ)軸車- 車(chē)拉機床特別適合於軸頸有沉割槽、平衡塊側麵不用加工曲軸,而高速外銑則不能加工軸向有沉割槽的曲軸。下麵(miàn)簡要介紹一(yī)下VDF 315 OM - 4高速隨動外銑床的加工性能: 該機床是德國BOEHRINGER 公司專為汽車發動機曲軸設計製造的柔性數控銑床,該設備應用(yòng)工件回轉和銑刀進給伺服連動控製技術,可以一次裝夾(jiá)不改變曲軸回(huí)轉(zhuǎn)中心隨動跟蹤銑削曲軸的連杆軸頸。VDF 315O M - 4 高速隨動外銑采用複合材料(liào)一體化(huà)結構床身,工件兩(liǎng)端電子同步旋轉驅動, 具有幹式切削、加工精度高、切削效率高等特點; 使用SIEMENS 840D CNC 控製係統,設備操作說明書在人機界麵(miàn)上,通過輸入零件的基本參數即可自動生成加工程序, 可(kě)以加工(gōng)長度450 ~700mm、回轉直徑在380mm 以內(nèi)的各種曲軸, 連杆軸頸直徑誤差(chà)為± 0.02mm。
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