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走向高效复合化曲轴加工技术

点击数:3662014-04-27 08:19:23 来源: 非标刀具,非标铣刀,非标刀具(山东)有限公司

      进入21 世纪以后,发动机曲轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大的变化,与以前加工工艺有很多不同。领导了近半个世纪的多刀车削工艺和手动磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因,将逐步退出历史舞台。高效复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业,曲轴的高效复合加工技术在行业内已有相当程度的应用,这都将代表这一行业的未来发展趋势。

   

曲轴加工技术现状

   

      国内旧式曲轴生产线多由普通机床和专用机床组成,生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈,工序质量稳定性差,容易产生较大的加工应力,难以达到合理的加工余量。精加工多采用普通曲轴磨床粗磨- 半精磨- 精磨-抛光, 通常靠手动操作, 加工质量不稳定, 尺寸一致性差。老式生产线一个主要的特点就是普通设备太多, 按加工球墨铸铁曲轴来算, 一条生产线35~ 40 台设备。笔者曾考察过南方一条锻钢曲轴生产线,粗加工采用普通外铣加工主轴颈和连杆颈,然后数控精车主轴颈和连杆轴颈,再经过多道工序的磨削方式转入精加工工序。生产线设备更是多达60 多台,产品周转线长,场地占用面积大,生产效率完全是靠多台设备分解工序和余量来提高的。 

   

      然而当今的发动机曲轴制造业面临着以下问题: 

   

 

      (1) 多品种、小批量生产。

   

      (2)交货期大大缩短。

   

      (3)降低生产成本。

   

      (4)难切削材料的出现使加工难度明显增加,加工中提出了许多需要解决的课题,如硬切削。

   

      (5) 为保护环境,要求少用或不用切削液,即实现干式切削或准干式切削。

   

      正是基于以上出现的新情况,在进入21 世纪以来,高效复合加工技术及装备汽车制造业得到了迅速的应用,生产效率得到了很大的提高,发动机曲轴生产线生产设备数量才得以减少,笔者曾在一条轿车发动机曲轴生产线看到,全线仅有13 台设备左右,产品周转线短,加工效率高,易于质量管理。

   

 

曲轴高效加工技术的进展

   

      20 世纪80 年代后期, 德国BOEHRINGER 公司和HELLER 公司相继开发出了完善的曲轴车- 车拉机床,该加工工艺是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完美结合,生产效率高,加工精度好,柔性强,自动化程度高,换刀时间短,特别适合有沉割槽曲轴的加工,加工后曲轴可直接进行精磨,省去粗磨工序。因此,曲轴车- 车拉加工工艺是目前国际上曲轴粗加工中流行的加工工艺之一。

   

20世纪90年代中期国外又研发出来新型的CNC 高速曲轴外铣机床,使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶, CNC 曲轴内铣与CNC 高速曲轴外铣对比,内铣存在以下缺点:不容易对刀、切削速度较低(通常大于160m/min)、非切削时间较长、机床投资较多、工序循环时间较长。而CNC 高速曲轴外铣有以下优点:切削速度高(可高达350m/min)、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。因此,CNC 高速曲轴外铣将是曲轴粗加工的发展方向。

   

      笔者在江苏南亚自动车有限公司菲亚特轿车曲轴生产线见到德国BOEHRINGER 公司两台设备加工状况,一台为数控曲轴车- 车拉机床, 另外一台为CNC 高速曲轴外铣,切身体验了一次“ 削铁如泥”的感觉。据专家介绍,曲轴车- 车拉机床特别适合于轴颈有沉割槽、平衡块侧面不用加工曲轴,而高速外铣则不能加工轴向有沉割槽的曲轴。下面简要介绍一下VDF 315 OM - 4高速随动外铣床的加工性能: 该机床是德国BOEHRINGER 公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床,该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术,可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF 315O M - 4 高速随动外铣采用复合材料一体化结构床身,工件两端电子同步旋转驱动, 具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点; 使用SIEMENS 840D CNC 控制系统,设备操作说明书在人机界面上,通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序, 可以加工长度450 ~700mm、回转直径在380mm 以内的各种曲轴, 连杆轴颈直径误差为± 0.02mm。 

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