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曲軸加工工藝是如何演變的

2022-09-03

1)20世紀70年代以前,發動機曲軸的粗加工方法是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。用這種方法,加工精度低,靈活性差,加工質量的穩定性低,容易產生較大的內應力,因此很難達到公平的加工余量。粗加工后一般需要回火釋放應力。所以粗加工除了過去的彎曲變形外,還需要給后續的精加工留下較大的加工余量。曲軸精加工采用普通磨削工藝,一般使用MQ8260曲軸磨床進行粗磨-半精磨-精磨-拋光。通常采用手工操作,加工質量不穩定,廢品率高。

2)70-80年代對曲軸進行了數控車削和數控銑削粗加工,改善了加工條件。精加工還是基于普通磨床的磨削工藝。

3)80年代中期,數控內銑技術再次出現。數控內銑的性能指標高于數控外銑,特別是對于鍛鋼曲軸,內銑更有利于斷屑。半自動曲軸磨床多用于精加工,頭架和尾座同步驅動,加工精度有了一定進步。

4)1985-1990年,開發曲軸車削和車削-車削工藝(圖1為雙刀車削-車削工藝)。該工藝具有精度高、效率高的優點,特別適用于平衡塊側面有沉頭槽(包括軸向沉頭槽)的曲軸。加工后,曲軸可以直接精磨,省去了粗磨工序。曲軸精加工中使用了少數數控磨床,尺寸一致性有所提高。

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5)90年代中期,發展了數控高速外銑(圖2為雙刀盤高速外銑),對于平衡塊側要加工的曲軸,比數控車削、數控內銑、車-車具有更高的生產效率。另外,數控車-車工藝加工連桿軸頸需要兩道工序,數控高速外銑只需一道工序即可完成,具有以下優點:切削速度高(可達350m/min),切削時間短,循環時間短,切削力小,工件溫升低,刀具壽命長,換刀次數少,加工精度高,柔性好。因此,數控高速外銑將是曲軸軸頸和連桿軸頸粗加工的發展方向。采用數控磨床進行精加工,采用靜壓主軸、靜壓導軌、靜壓進給絲杠(砂輪頭架)、直線光柵閉環控制等控制裝置,使所有尺寸公差和形位公差都能得到可靠保證。數控砂帶拋光機廣泛用于精加工,精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一個等級的精度。


90年代發展起來的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產的曲軸磨床,磨削速度高達120m/s,通過剝皮從毛坯到精磨只需幾分鐘。這將導致磨削代替其他粗加工工藝的新局面。

6)進入21世紀后,復合加工技術進入曲軸制造業。復合機床應具有工序集成和多工序集成的功能。奧地利WFL公司生產的臥式車銑復合加工中心(圖3中的M40G)可以在淬火前“一次性裝夾加工全部曲軸”,加工好的曲軸可以直接轉入精加工工序;在曲軸精加工方面,也出現了一體化工藝的CBN數控磨床,即一次性磨削所有曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動跟蹤磨削)。

從以上演變可以看出,曲軸的加工技術正朝著高速、高效、復合的方向發展。目前比較流行的粗加工技術是主軸頸采用車削-車削技術和高速外銑,連桿軸頸采用高速隨動外銑,并且都采用干切削;采用數控磨床進行精加工,具有自動進給、砂輪自動校正、尺寸和圓度自動補償、自動分度、兩端電子同步驅動等功能。主軸頸和連桿頸可以一次裝夾全部磨削;帶尺寸控制裝置的數控砂帶拋光機用于超精加工。


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