進入21 世紀以(yǐ)後,發動機曲軸在製造工(gōng)藝、刀具等方麵都發生了巨大的變化,與以前(qián)加工(gōng)工藝有很多不同。領導了近半個世(shì)紀(jì)的多(duō)刀(dāo)車削工(gōng)藝(yì)和手動磨削工藝,由(yóu)於加工精度低和柔性差等原(yuán)因,將逐步退出曆史舞台。高效複合加工(gōng)技術及裝備迅速進入汽車及零部(bù)件製(zhì)造業,曲軸的(de)高效複合(hé)加工技術在行業(yè)內(nèi)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(jiā)工技術現狀
國內舊式曲軸(zhóu)生產(chǎn)線多由普通機床和專用機床組成,生產效率和自動化程度相對較(jiào)低。粗加工設備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連杆軸頸,工序質量穩定性差,容易產生較大的加工(gōng)應力,難以達到合理的加工餘量。精(jīng)加工多采用普通曲軸磨床粗磨- 半精磨- 精磨-拋光, 通常靠手(shǒu)動操作(zuò), 加工質量不穩(wěn)定, 尺寸一(yī)致性差。老式生產線一個主要的特點就是普通設備太多, 按加工球墨鑄(zhù)鐵曲軸來算, 一條生產線35~ 40 台設備。筆者曾考察過南方一條鍛鋼曲軸(zhóu)生產線,粗加工采用普通(tōng)外銑加工主(zhǔ)軸頸和連杆頸(jǐng),然(rán)後數控精車主軸頸和連杆軸(zhóu)頸,再經過多道工序的磨削方式轉入精加工工序。生產線設備更是多達(dá)60 多台,產品周轉線長,場地占用麵積大,生產效率完全是靠多台設備分解工序和餘量來提高的。
然(rán)而當今的發動機曲軸製造業麵臨著以下問題:
(1) 多品種、小批量生產。
(2)交貨期大大縮短。
(3)降低生產成本(běn)。
(4)難切削材料的出現使加工難度明顯增加,加工中提出(chū)了許(xǔ)多需要解決(jué)的課題,如硬切削。
(5) 為保(bǎo)護環境(jìng),要求(qiú)少用或不用切削液,即實現(xiàn)幹式切削或準(zhǔn)幹式切削。
正(zhèng)是基於以上出現的新情況,在進入21 世紀以來,高效複合加工技術及裝備汽車製造業得到了迅速(sù)的應用,生產效率得到了很大的提高,發動機曲(qǔ)軸生產線生產設備數量才得以(yǐ)減少,筆者曾在一條轎車發(fā)動機曲軸生產線看到(dào),全線僅有13 台設備左右,產品周轉線短,加工效率高,易於質(zhì)量管理。
曲軸高效加工(gōng)技術的進展
20 世紀80 年代後期, 德國BOEHRINGER 公司和HELLER 公司相繼開發(fā)出了完善的曲軸車- 車拉機床,該加工工藝是將曲軸車(chē)削工藝與(yǔ)曲軸車拉(lā)工藝完美(měi)結合(hé),生產效率高,加(jiā)工(gōng)精度好,柔性強(qiáng),自(zì)動化(huà)程度高,換刀時間短,特別適合有沉割槽曲軸的加工,加工後曲軸可直接(jiē)進(jìn)行精磨,省去粗磨工序。因此,曲(qǔ)軸車- 車拉加工工藝是目前國際上曲軸(zhóu)粗(cū)加工中流行的加工工藝之一。
20世紀90年(nián)代中期國外又研發出來新型(xíng)的CNC 高速曲軸外銑機床,使曲軸粗加工工藝又上了一個新台階, CNC 曲軸內銑(xǐ)與CNC 高速曲(qǔ)軸外銑對比,內銑存在以下缺點(diǎn):不容易對刀、切削速度較低(通常大(dà)於160m/min)、非切削時間較長、機床投資較(jiào)多、工序循環時(shí)間較長。而CNC 高速曲(qǔ)軸外銑有以下優點:切(qiē)削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環時間(jiān)較短、切削力較小、工件溫升(shēng)較低、刀(dāo)具(jù)壽命高、換刀次數少、加工精度更高、柔性更好。因此(cǐ),CNC 高速(sù)曲(qǔ)軸外銑將是(shì)曲軸粗加工的發展方向。
筆者在江蘇南亞(yà)自動(dòng)車有限公司菲亞特轎車曲(qǔ)軸生產線見到德國BOEHRINGER 公司兩台設備加工狀況,一台為(wéi)數(shù)控曲軸車- 車拉機床, 另外一台為CNC 高(gāo)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(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(zhóu)。下麵簡要(yào)介紹一下VDF 315 OM - 4高速隨動外(wài)銑床的加工性能: 該機床是德國BOEHRINGER 公司(sī)專為汽(qì)車發動機曲軸設計製造的柔性數控銑床,該設備應(yīng)用(yòng)工件回轉和(hé)銑刀進給伺服連動控製技術,可以一(yī)次裝夾不改變曲軸回轉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一體化結構床身,工件兩(liǎng)端電子(zǐ)同(tóng)步旋轉(zhuǎn)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(bèi)操作說(shuō)明書在人機界麵上,通過輸入(rù)零件(jiàn)的基本參數即可自動生成加工程(chéng)序, 可以加工長度450 ~700mm、回(huí)轉直徑在380mm 以內的各(gè)種(zhǒng)曲軸, 連杆軸頸直徑誤差為± 0.02mm。
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