[转帖]曲轴加工技术设备现状

研磨者 发表于 2008-1-14 23:03:30

<dd>目前，国内曲轴陈旧生产线多数由普通<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>和专用<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>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<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>应力，难以达到合理的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>余量。精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>质量不稳定、尺寸一致性差。 </dd><dd></dd><dd>老式生产线一个主要的特点就是普通<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>太多，按<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>球墨铸铁曲轴来计算，一条生产线有35～40台<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>。笔者曾考查过国内某一锻钢曲轴生产线，粗<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>采用普通外铣<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>主轴颈和连杆颈，然后数控精车主轴颈和连杆颈，再经过多道工序的磨削方转入精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>工序。所以这条生产线<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>达60多台，导致产品周转线长、场地占用面积大，其生产效率完全是靠多台<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>分解工序和余量来提高的。 </dd><dd>而当今的汽车发动机曲轴制造业面临的却是以下几个问题： <ol><li>多品种、小批量生产； </li><li>交货期大大缩短； </li><li>降低生产成本； </li><li>难切削材料的出现使<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>难度明显增加，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中提出了许多需要解决的课题，如硬切削； </li><li>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；</li></ol></dd><dd>正是基于以上情况，在进入21世纪以来，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>、高精、高效的复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>及装备在汽车曲轴制造业中得到了迅速的应用，生产效率得到了很大提高，因此发动机曲轴生产线中生产<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>数量得以减少。笔者曾在某一轿车发动机曲轴生产线看到，全线<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>(包括热处理、表面强化)只有13台<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>左右，产品周转线短、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>效率高、易于质量控制管理。 <h1></h1></dd><dd>20世纪80年代后期，德国BOEHRINGER公司和HELLER公司开发出了完善的曲轴车－车拉<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，该是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完美结合，生产效率高、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>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<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>后曲轴可直接进行精磨，省去粗磨工序。因此，曲轴车－车拉是目前国际上曲轴粗<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中流行的之一。 </dd><dd></dd><dd>20世纪90年代中期出现的新型CNC<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>曲轴外铣<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>使曲轴粗又上了一个新台阶。CNC曲轴内铣与CNC<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>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(通常不大于160m/min)、非切削时间较长、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>投资较多、工序循环时间较长。而CNC<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>曲轴外铣具有以下优点：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，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度更高、柔性更好。因此，CNC<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>曲轴外铣将是曲轴粗<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的发展方向。 </dd><dd></dd><dd>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<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>，其中1台为数孔曲轴车－车拉<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，另外1台为CNC<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>曲轴外铣，亲身体验了一次“削铁如泥”的感觉。据专家介绍，曲轴车－车拉<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>特别适合于轴颈有沉割槽、平衡块侧面不用<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的曲轴；而<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>外铣则不能<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>轴向有沉割槽的曲轴。该铣床为德国BOEHRINGER公司的VDF 315 OM-4<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>随动外铣床，它是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>，可以一次装夹不改变曲轴回转中心，并随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF 315 OM-4<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>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、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度高、切削效率高等特点；该铣床使用SIEMENS 840D CNC控制系统，通过输入零件的基本参数即可自动生成<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>程序，可以<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>长度在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。 </dd><dd></dd><dd>由上可以看出，曲轴粗<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>外铣，连杆颈采用<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>外铣，而且倾向于<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>随动外铣，全部采用干式切削。由于国外此类<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>价格昂贵，产品<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>成本很高，国内一些<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>生产厂家(如青海第二<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>制造有限责任公司)相继开发出了数控曲轴车床、数控<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>曲轴铣床，数控曲轴车拉<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>等专用<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>。 </dd><dd></dd><dd>曲轴精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍，产品<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>要求，对曲轴磨床提出了很高的要求。现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚度和很高的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度外，还要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年来，更要求曲轴磨床具有稳定的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度，为此，对曲轴磨床的工序能力系数规定了Cp≥1.67，这意味着要求曲轴磨床的实际<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>公差要比曲轴给定的公差小一半。随着现代驱动和控制<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>、测量控制、CBN(立方氮化硼)砂轮和先进的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>部件的应用，为曲轴磨床的高精度、高效磨削<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削的工艺。正是体现了这些新<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>综合应用的具体成果。这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>精度和<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>。要实现随动磨削，X轴除了必须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以确保连杆颈所要求的形状公差。CBN砂轮的应用是实现连杆颈随动磨削的重要条件。由于CBN砂轮耐磨性高，在磨削过程中砂轮的直径几乎是不变的，一次修整可磨削600～800条曲轴。CBN砂轮还可以采用很高的磨削速度，在曲轴磨床上一般可采用高达120～140m/s的磨削速度，磨削效率很高。 <h1>用于曲轴复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的机</h1></dd><dd>提到复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>，就不得不提到复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>的定义也是随时代变化的。过去将<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心称为复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，但因工具交换<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的品种受到限制，而且也走不出切削<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的领域，现在已经不再将一般的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心称之为复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>了。复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>应具有工序集成功能，多种<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>集成功能。从制造业所处的环境看，复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>将一直是重点开发的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>产品之一，功能不断扩大，会向着“一台<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>成为一个小工厂”的方向迈进。 <table align=\"right\"><tbody><tr><td align=\"center\"><img src=\"http://www.jdzyjs.com/upimg/070702/11S33N394501TR.gif\" width=\"300\" alt=\"\" /> 曲轴连杆颈随动磨削机原理图</td></tr></tbody></table></dd><dd>在曲轴复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>中，奥地利WFL公司生产的卧式车铣复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心具有一定的代表性。WFL公司提出了“一次装卡，全部完工”的概念。M40G该车铣中心集成了双主轴车削中心，五轴<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心，深孔镗、铣、钻和三坐标功能于一身，在一台具有双主轴的车铣复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心上可以对曲轴进行完全<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>，<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>后的曲轴可直接转入精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>工序。目前国内也推出了类似的复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，在CIMT2005期间，沈阳数控<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>有限责任公司展出的CKZ80-5车铣<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心就是一台复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>，代表了我国同类<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>的最高水平。该<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>五轴中X、Y、Z、B轴采用直线光栅尺或圆度光栅尺检测，可实现闭环控制。该<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>中心备有48～96工位刀库可实现自动换刀，一次装卡可进行车、铣、钻、镗、攻丝等的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>。 </dd><dd>在曲轴精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>方面，也出现了工序集成的CBN数控磨床，即一次装夹磨削全部曲轴主轴颈和连杆轴颈，此类磨床一般配双砂轮头架。日本TOYADA工机、德国勇克(JUNKER)、德国NAXOS等生产的此类数控磨床都是比较成熟的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">设备</a>。这里简要介绍一下日本TOYADA工机开发生产的GF70M-T曲轴磨床的性能：该<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">机床</a>是为了满足多品种、低成本、高精度、大批量生产需要而设计的数控曲轴磨床，应用工件回转和砂轮进给伺服联动控制<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>，可以一次装夹而不改变曲轴回转中心即可完成所有轴颈的磨削，包括随动跟踪磨削连杆轴颈；采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠(砂轮头架)和线性光栅闭环控制，使用TOYADA工机生产的GC50 CNC控制系统，磨削轴颈圆度精度可达到0.002mm；采用CBN砂轮，磨削线速度高达120m/s，配双砂轮头架，磨削效率极高。 <h1></h1></dd><dd>切削刀具性能的提高为高效、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>发展提供了可能性，除了<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>钢、硬质合金以外，超硬材料的发展起到了重要的作用。PCD、PCBN为难<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>材料的切削、干切削、硬切削等的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>创造了条件。 </dd><dd></dd><dd>为适应曲轴<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>化、高效率、干式切削的需求，目前大量采用涂层刀具。涂层的材料从TiN发展为Al2O3、TiC、ZrO2等，根据<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的要求，为提高耐高温的性能，又发展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等。现在PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>不断推陈出新，由单层发展成多层、千层、复合涂层，现在又发展成纳米涂层；深油孔的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>采用枪钻<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>代替普通加长<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>钢钻头，钻孔和攻丝用硬质合金材料来代替过去的<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>钢材料。目前曲轴的精<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>也渐渐开始使用CBN砂轮<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>，CBN砂轮价格昂贵，但由于<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>效率和耐用度高，分摊到每个工件上的刀具费用反而比采用价格低廉的普通砂轮要低。据德国NAXOS磨床厂的资料显示，采用CBN砂轮<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>时间通常可缩短50%，而<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>费用可节约50%以上。 <h1></h1></dd><dd>以上主要从曲轴机械<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>方面论述了曲轴<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的进展，由此可得出以下结论：曲轴多刀车削工艺将逐步退出历史舞台，尽管这一时期较长；<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>高效<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>在曲轴制造业已有相当程度的应用；适合于多品种、小批量的复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a><a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>是今后曲轴<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>的一个发展方向；切削刀具性能的提高为高效、<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">高速</a>、复合<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">加工</a>发展提供了<a href=\"http://www.jdzyjs.com/\">技术</a>保障。 </dd>

页: [1]

磨削技术网's Archiver

[转帖]曲轴加工技术设备现状