談起曲軸銑端面打中心孔機床,就要從曲軸的加工工藝談起,完成曲軸的加工首先就是要確定加工基準,這個基準貫穿曲軸加工的大多數(shù)加工工序。因此,銑端面打中心孔機床在曲軸加工中的作用是非常重要的,提高每道工序的加工效率和減少裝夾時間,成為眾多曲軸加工提高效率的重要手段。
談起曲軸的加工工藝,首先就是確定曲軸的材質(zhì)以及特點:
曲軸屬細長桿件,主要由主軸頸、連桿頸、油封軸頸、齒輪軸頸組成,在主軸頸、連桿頸上有油孔,兩端有螺紋孔。根據(jù)發(fā)動機的結(jié)構(gòu),曲軸主要有直列和V型曲軸,上圖為直列曲軸,主軸頸用于支撐整個曲軸,連桿頸與連桿相連,帶動連桿活塞做上下往復(fù)運動根據(jù)發(fā)動機的工作狀況。
曲軸常用材料有:球墨鑄鐵、合金鋼。對于汽油機曲軸和小型柴油機曲軸,由于功率較小,曲軸毛坯一般采用球墨鑄鐵和優(yōu)質(zhì)碳素鋼,常用材料有:QT700-2、45鋼等;中、重型柴油機曲軸毛坯一般采用合金鋼,常用材料有:48MnV、35CrMo等。
曲軸是發(fā)動機中的重要零件,由于曲軸具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差、技術(shù)要求高的特性,因此加工工藝難度大,而其加工質(zhì)量又直接影響到發(fā)動機的技術(shù)性能和壽命,且曲軸屬細長桿件零件,在加工中極易產(chǎn)生變形,這就需要在進行加工工藝設(shè)計時,根據(jù)曲軸的材料、技術(shù)要求、生產(chǎn)能力等要求,綜合、全面考慮加工方案。
了解銑端面打中心孔機床在曲軸加工的重要作用,那么就要了解曲軸加工的工藝流程
1)曲軸主軸頸及連桿頸外銑加工
現(xiàn)在的數(shù)控外銑機床,采用了模塊化設(shè)計,使外銑數(shù)控機床具備可變形的多種不同的結(jié)構(gòu),從而適應(yīng)曲軸品種規(guī)格變化的需要。在進行曲軸零件加工時,由于圓盤銑刀本身結(jié)構(gòu)的影響,刀刃與工件始終是斷續(xù)接觸,有沖擊。因此,機床整個切削系統(tǒng)中控制了間隙環(huán)節(jié),降低了加工過程中因運動間隙產(chǎn)生的振動,從而提高了加工精度和刀具的的使用壽命。
外銑機床可由兩個外銑刀盤組成,刀盤在做主運動切削的同時還可以上下擺動,從而適應(yīng)于加工連桿頸的需要。此時,曲軸轉(zhuǎn)動,連桿頸繞主軸頸中心轉(zhuǎn)動,銑刀盤隨連桿頸旋轉(zhuǎn)而上下擺動,實現(xiàn)隨動切削。由于兩銑削頭可沿著主軸軸心線移動,從而完成對曲軸每個主軸頸和連桿頸的銑削。
2)曲軸主軸頸及連桿頸磨削
目前隨著機床制造技術(shù)的發(fā)展,連桿頸的磨削則采用跟蹤磨削法。跟蹤磨削法是以主軸頸中心線為回轉(zhuǎn)中心,一次裝夾依次完成曲軸連桿頸的磨削加工(也可用于主軸頸磨削),磨削連桿軸頸的實現(xiàn)方式是通過CNC控制砂輪的進給和工件回轉(zhuǎn)運動兩軸聯(lián)動,來完成曲軸加工進給。跟蹤磨削法采用一次裝夾、在一臺數(shù)控磨床上依次完成曲軸主軸頸和連桿頸的磨削加工,能有效地減少設(shè)備費用,降低加工成本,提高加工精度和生產(chǎn)效率。
3)曲軸主軸頸、連桿頸圓角滾壓機床
近年來,滾壓機床應(yīng)用越來越多,主要是為了提高曲軸的疲勞強度。據(jù)統(tǒng)計資料表明,球墨鑄鐵曲軸經(jīng)圓角滾壓后的曲軸壽命可提高120%~230%;鍛鋼曲軸經(jīng)圓角滾壓后壽命可提高70%~130%。滾壓的旋轉(zhuǎn)動力來源于曲軸的旋轉(zhuǎn),帶動滾壓頭中的滾輪轉(zhuǎn)動,而滾輪的壓力是由油缸實施的。
滾壓力的大小直接影響到滾壓的效果。力大則在短時間內(nèi)就會滾壓出規(guī)定的深度,但由于壓力過大,除了易使?jié)L壓輪破損外,更易使曲軸整體產(chǎn)生彎曲變形。為此,油缸的壓力是可變的、可調(diào)的,在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中的任一角度都可隨時變化,靠液壓伺服閥控制,實現(xiàn)脈沖滾壓。
在滾壓過程中,因滾壓輪薄、硬度高,在壓力作用下超過一定的時間會破損,因此,滾壓頭具有滾壓輪破損檢測報警功能。由于在滾壓過程中曲軸的高速旋轉(zhuǎn),受滾壓力的作用及滾壓臂的隨動負載的影響,盡管脈沖滾壓能保證曲軸在滾壓過程中的變形很小,但曲軸還是有變形存在。
因此,滾壓機床采用了在線檢測技術(shù),測頭可在任意位置對曲軸進行彎曲變形檢測,若變形超差,確定變形方向,通過專家系統(tǒng)控制,使?jié)L壓油缸的力根據(jù)變形方向而變化,從而達到校直的目的,一般需19~21KN的校直力。在滾壓加工過程中,為了控制滾壓力的大小,在滾壓臂最易產(chǎn)生變形的位置安裝了一個應(yīng)變儀,通過滾壓臂受張力產(chǎn)生變形的大小,來監(jiān)控滾壓力,從而對壓力進行控制。
4)曲軸油道孔數(shù)控鉆削機床
曲軸油道孔的加工經(jīng)歷了普通鉆床、組合機床、槍鉆等不同時代的不同的加工方法,而今已開始采用數(shù)控柔性鉆床。其結(jié)構(gòu)特點如下:
(1)采用帶中孔的涂鈦硬質(zhì)合金鉆頭;
(2)采用油氣通過鉆頭中孔對切削部位進行潤滑,其用油為菜子油,不含硫、硅、氯等成分,也不含石油成分,潤滑效果好;
(3)可同時加工兩根曲軸;
(4)可自動換刀;
(5)油道孔加工角度在一定范圍內(nèi)可調(diào);
(6)實現(xiàn)6軸運動。即主軸運動,主軸頭擺動;主軸頭前后移動;主軸頭左右移動(換刀和油道孔加工位置用);主軸頭上下進給運動;被加工曲軸的轉(zhuǎn)動。這種鉆床,大大減少了切削液的使用量,而且提高了加工的柔性。切削液的使用,在曲軸加工中也是需要關(guān)注的問題,如何減少加工現(xiàn)場的油霧,一些專業(yè)的切削液廠家也提供了相應(yīng)的解決方案。
5)曲軸法蘭孔加工
針對曲軸法蘭孔的加工。在鉆孔工序常采用整體硬質(zhì)合金階梯鉆,適合高精度鉆孔加工。攻絲常采用新型整體硬質(zhì)合金切削絲錐及擠壓絲錐,一般會采用針對不同材質(zhì)的加工特點而特別設(shè)計的絲錐在攻絲過程中經(jīng)常遇到絲錐的纏屑問題,OSG提供了相應(yīng)的解決方案。
由上可以看出銑端面打中心孔機床加工出的曲軸加工基準幾乎貫穿整個曲軸的加工工序過程,因此銑端面打中心孔機床加工精度一致性對曲軸加工產(chǎn)生重要的影響,可以這么說在未來誰率先使用銑端面打中心孔機床,誰就掌握了曲軸加工的效率和經(jīng)濟效益命脈。
由上可以看出銑端面打中心孔機床加工出的曲軸加工基準幾乎貫穿整個曲軸的加工工序過程,因此銑端面打中心孔機床加工精度一致性對曲軸加工產(chǎn)生重要的影響,可以這么說在未來誰率先使用銑端面打中心孔機床,誰就掌握了曲軸加工的效率和經(jīng)濟效益命脈。