發動機曲軸:複合加工取代老工藝(二)

   時間:2014-03-12 03:18:34
發動機曲軸:複合加工取代老工藝(二)簡介
20世紀90年代中期出現的新型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曲軸內銑與CNC高速曲軸外銑對比,內銑存在以下缺點:不容易對……
發動機曲軸:複合加工取代老工藝(二)正文

20世紀90年代中期出現的新型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曲軸內銑與CNC高速曲軸外銑對比,內銑存在以下缺點:不容易對刀、切削速度較低(通常不大於160m/min)、非切削時間較長、機床投資較多、工序循環時間較長。而CNC高速曲軸外銑具有以下優點:切削速度高(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、刀具壽命高、換刀次數少,加工精度更高、柔性更好。因此,CNC高速曲軸外銑將是曲軸粗加工的發展方向。

筆者在江蘇南亞自動車有限公司菲亞特轎車曲軸生產線見到德國BOEHRINGER公司兩台設備,其中1台為數孔曲軸車-車拉機床,另外1台為CNC高速曲軸外銑,親身體驗了一次「削鐵如泥」的感覺。據專家介紹,曲軸車-車拉機床特別適合於軸頸有沉割槽、平衡塊側面不用加工的曲軸;而高速外銑則不能加工軸向有沉割槽的曲軸。該銑床為德國BOEHRINGER公司的VDF315OM-4高速隨動外銑床,它是德國BOEHRINGER公司專為汽車發動機曲軸設計製造的柔性數控銑床,該設備應用工件迴轉和銑刀進給伺服連動控制技術,可以一次裝夾不改變曲軸迴轉中心,並隨動跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。VDF315OM-4高速隨動外銑採用複合材料一體化結構床身,工件兩端電子同步旋轉驅動,具有乾式切削、加工精度高、切削效率高等特點;該銑床使用SIEMENS840DCNC控制系統,通過輸入零件的基本參數即可自動生成加工程序,可以加工長度在450~700mm、迴轉直徑在380mm以內的各種曲軸,連桿軸頸直徑誤差為±0.02mm。

由上可以看出,曲軸粗加工比較流行的工藝是:主軸頸採用車拉工藝和高速外銑,連桿頸採用高速外銑,而且傾向於高速隨動外銑,全部採用乾式切削。由於國外此類設備價格昂貴,產品加工成本很高,國內一些機床生產廠家(如青海第二機床製造有限責任公司)相繼開發出了數控曲軸車床、數控高速曲軸銑床,數控曲軸車拉機床等專用機床。

曲軸精加工採用國內數控磨床磨削情況已相當普遍,產品加工精度已有相當程度的提高。為滿足曲軸日益提高的加工要求,對曲軸磨床提出了很高的要求。現代曲軸磨床除了要有很高的靜態、動態剛度和很高的加工精度外,還要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年來,更要求曲軸磨床具有穩定的加工精度,為此,對曲軸磨床的工序能力係數規定了Cp≥1.67,這意味著要求曲軸磨床的實際加工公差要比曲軸給定的公差小一半。隨著現代驅動和控制技術、測量控制、CBN(立方氮化硼)砂輪和先進的機床部件的應用,為曲軸磨床的高精度、高效磨削加工創造了條件。一種稱之為連桿頸隨動磨削的工藝。正是體現了這些新技術綜合應用的具體成果。這種隨動磨削工藝可顯著地提高曲軸連桿頸的磨削效率、加工精度和加工柔性。在對連桿頸進行隨動磨削時,曲軸以主軸頸為軸線進行旋轉,並在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過程中,磨頭實現往複擺動進給,跟蹤著偏心迴轉的連桿頸進行磨削加工。要實現隨動磨削,X軸除了必須具有高的動態性能外,還必須具有足夠的跟蹤精度,以確保連桿頸所要求的形狀公差。CBN砂輪的應用是實現連桿頸隨動磨削的重要條件。由於CBN砂輪耐磨性高,在磨削過程中砂輪的直徑幾乎是不變的,一次修整可磨削600~800條曲軸。CBN砂輪還可以採用很高的磨削速度,在曲軸磨床上一般可採用高達120~140m/s的磨削速度,磨削效率很高。

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