曲軸孔的加工工藝

曲軸孔的加工工藝

1孔系的加工和裝配發(fā)動(dòng)機(jī)殼體是典型的多孔體零件，其主要加工特點(diǎn)是平面和孔系，加工技術(shù)復(fù)雜。曲軸孔作為發(fā)動(dòng)機(jī)骨架缸體上的重要孔系,它的加工質(zhì)量好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度和整機(jī)性能,需要依靠設(shè)備精度、工裝夾具的可靠性和加工工藝的合理性等來(lái)保證。常見的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速達(dá)6000r/min以上。曲軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)曲軸孔的加工提出了較高的工藝要求,曲軸孔的表面粗糙度低,尺寸精度高,形狀精度和位置精度高,需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行持續(xù)研究和改進(jìn),使加工質(zhì)量和效率都得到有效提升。2軸系半精銑加工軸系本文主要研究F型和B型兩種型號(hào)缸體曲軸孔的加工,缸體材料均為HT250。F型、B型兩種缸體曲軸孔加工要求如表1所示。曲軸孔是由缸體曲軸孔半圓面和瓦蓋半圓面組合而成。需要先分別粗加工缸體曲軸孔半圓面和瓦蓋,然后合瓦蓋,用螺栓擰緊之后進(jìn)行整體半精鏜、精鏜加工曲軸孔,如圖1和圖2所示。這樣,半精加工和精加工在合瓦蓋之后進(jìn)行,可以很好地保證曲軸孔的加工精度。目前缸體都是批量生產(chǎn),缸體加工主要在自動(dòng)化生產(chǎn)線上進(jìn)行;F、B兩種型號(hào)缸體主要采用柔性生產(chǎn)線加工。由于缸體的鑄造余量較大,在上線之前需要先對(duì)曲軸孔半圓面進(jìn)行粗加工?？梢圆捎么帚娀蛘叽昼M加工,去掉鑄造硬皮和多余金屬,留加工余量2~3mm,然后在生產(chǎn)線上進(jìn)行粗鏜曲軸孔半圓面,留加工余量0.7mm;在進(jìn)行合瓦蓋工序之后進(jìn)行半精鏜加工,留加工余量0.3mm;最后進(jìn)行精鏜曲軸孔,直到滿足加工要求。3調(diào)頭銑孔與長(zhǎng)孔加工技術(shù)的應(yīng)用傳統(tǒng)加工曲軸孔的方法是在專用加工機(jī)床上采用組合鏜刀,每個(gè)刀片對(duì)應(yīng)相應(yīng)的加工位置,對(duì)曲軸孔進(jìn)行精加工,加工時(shí)需要對(duì)鏜刀采用輔助支撐,這種加工方法一般不能應(yīng)用于加工中心上。缸體柔性生產(chǎn)線主要采用加工中心,在實(shí)際加工過(guò)程中,由于曲軸孔屬于大深徑比孔,孔長(zhǎng)在400mm以上,采用刀具從缸體一端鏜進(jìn)的方法加工時(shí),由于鏜桿呈懸臂狀態(tài),且懸伸量往往較長(zhǎng),剛性差,容易引起振動(dòng),難以保證被鏜孔的尺寸精度和形位精度。調(diào)頭鏜孔工藝能很好地解決上述問(wèn)題。所謂調(diào)頭鏜孔,就是在臥式加工中心上,刀具分別從零件兩端面先后鏜進(jìn)的長(zhǎng)孔加工方法,采取工件一次裝夾、工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°的調(diào)頭鏜削工藝,該方法的實(shí)質(zhì)是減少進(jìn)刀的長(zhǎng)度。調(diào)頭鏜孔避免了輔助支承和對(duì)鏜軸回轉(zhuǎn)速度的限制,可以提高切削速度;鏜桿懸伸短,剛性好,可提高鏜孔精度,而且方便工人操作。由于加工時(shí)兩次鏜孔的軸線不可能絕對(duì)重合,工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°的分度誤差、工作臺(tái)移動(dòng)誤差及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)的直線度誤差等,均可直接導(dǎo)致孔軸線的同軸度誤差,因此,控制調(diào)頭鏜孔的同軸度誤差是控制加工精度的關(guān)鍵。為了保證加工精度,需要提高加工設(shè)備的精度,要求工作臺(tái)、主軸的定位精度和重復(fù)定位精度很高。另外,我們可以在工藝上采取措施來(lái)消除或減少這些影響同軸度的不利因素,以提高調(diào)頭鏜孔的同軸度精度。采用高精度、高效率的加工中心與調(diào)頭鏜孔工藝結(jié)合起來(lái),加工各種長(zhǎng)孔和同軸孔系,能更好地發(fā)揮調(diào)頭鏜孔工藝方法的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于加工精度要求更高的曲軸孔,還需要采用珩磨加工工藝,即刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)入曲軸孔內(nèi),反復(fù)進(jìn)行珩磨加工。珩磨加工工藝為:粗珩用于去除余量,消除精鏜痕跡,提高孔的形狀精度,降低孔的表面粗糙度;精珩用于進(jìn)一步提高孔的尺寸精度、形狀精度,降低表面粗糙度,在缸孔表面形成均勻的交叉網(wǎng)紋;平頂珩磨用于去除網(wǎng)紋溝痕尖峰,形成平頂表面,建立孔表面的平頂網(wǎng)紋結(jié)構(gòu),提高孔表面的支撐率。曲軸孔珩磨為臥式加工,考慮F和B型缸體曲軸孔的精度要求,不需要對(duì)曲軸孔進(jìn)行珩磨,無(wú)需選用珩磨設(shè)備。4優(yōu)質(zhì)刀具的選擇傳統(tǒng)加工工藝中,曲軸孔加工刀具是一種帶有多個(gè)刀片的組合鏜刀,加工時(shí)需要對(duì)鏜刀采用輔助支撐,這種刀具屬于專用刀具,成本較高。依照傳統(tǒng)工藝組成的生產(chǎn)線柔性化很低,已經(jīng)不適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要。針對(duì)曲軸孔的調(diào)頭鏜孔加工工藝,需要選用合適的刀具,優(yōu)質(zhì)刀具不僅可以提高零件加工質(zhì)量,還能提高加工效率,降低生產(chǎn)成本。F和B兩種型號(hào)缸體的材料為鑄鐵,鑄鐵件加工一般選用硬質(zhì)合金刀具,也可以選擇CBN材質(zhì)刀具。粗鏜刀一般選用兩個(gè)刃或者四個(gè)刃,精鏜刀一般選用單刃;直徑較大的孔加工,為了提高加工效率,精鏜加工可以選擇優(yōu)質(zhì)的兩刃鏜刀。采用調(diào)頭鏜工藝加工曲軸孔,可以選擇通用的粗鏜刀和精鏜刀,所選用鏜刀懸伸盡量小,加工時(shí)抗振性要好。5c65h介紹曲軸孔加工可以采用曲軸孔專用機(jī)床或者數(shù)控加工中心,考慮企業(yè)生產(chǎn)線柔性化的需求,加工設(shè)備多選用臥式加工中心,如沈陽(yáng)機(jī)床的高精度高速臥式銑鏜加工中心HMC63h。HMC63h采用630mm×630mm回轉(zhuǎn)雙交換工作臺(tái)、德國(guó)進(jìn)口高速電主軸、高速進(jìn)給系統(tǒng)和快速換刀系統(tǒng),大大提高了加工效率,減少了輔助時(shí)間。主軸轉(zhuǎn)速范圍10~12000r/min,X、Y、Z軸定位和重復(fù)定位精度分別為6μm、4μm,回轉(zhuǎn)精度±6″,回轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度±4″。該產(chǎn)品工作臺(tái)可以旋轉(zhuǎn),可在一次裝夾中完成零件多個(gè)工作面的銑、鏜、鉆等工序,尤其適合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等箱體類高速高效加工。該臥式加工中心可以很好地實(shí)現(xiàn)曲軸孔的調(diào)頭鏜削加工,不僅能夠保證曲軸孔的加工精度,還能提高加工效率。6合理的切削用量發(fā)動(dòng)機(jī)缸體切削參數(shù)的選擇包括切削速度、進(jìn)給量和切削深度等的選擇。由于加工中所使用的設(shè)備都是具有較高精度的加工中心,為保證切削加工的效率,可以適當(dāng)選擇較大的切削用量。根據(jù)粗、精加工工藝的不同來(lái)選擇鏜削用量,合理的切削參數(shù)不但能夠保證被加工件的精度,同時(shí)能夠提高機(jī)床效率,延長(zhǎng)刀具的壽命。表2是B型號(hào)缸體曲軸孔加工現(xiàn)行的切削參數(shù)?，F(xiàn)行切削參數(shù)主要是依據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)加工狀況以及生產(chǎn)安排而定的,粗加工時(shí)選用較大的切削深度和相對(duì)較低的切削速度;精加工時(shí)選用較小的切削深度,切削速度要大一些,進(jìn)給量要適當(dāng)小一些。切削參數(shù)除了與刀具、被切削材質(zhì)、切削液等有關(guān)系外,與機(jī)床本身的性能也有很大的關(guān)系。為了提高生產(chǎn)效率,在保證工件加工精度的前提下,需要對(duì)各切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。7加工技術(shù)的應(yīng)用曲軸孔是缸體中的關(guān)