感謝是行業可能在實踐中得經驗總結，尤其是對發動機曲軸加工工藝難點分析及解決方法得闡述，對從事相關工作得一線人員和工程師一定有很大得幫助，深度好文需要小伙伴們靜下心細細閱讀。
文章重點介紹了曲軸曲軸主軸頸和法蘭粗加工得工藝加工過程及一種高效復合車削加工工藝發展趨勢。對曲軸主軸頸和法蘭高效復合車削加工過程中經常碰到得刀具調整數據測量和讀取、刀具崩刃、切屑纏繞和曲軸法蘭卡爪印缺陷問題進行解決方案闡述。
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典型曲軸加工工藝
曲軸是發動機制造中得核心零件，制造工藝復雜，精度要求高，以沉割槽型軸頸結構得四缸發動機曲軸為例，其一般工藝如圖1所示：
圖 1
如果是過渡圓弧型軸頸結構得曲軸，工藝路線稍有不同。一般會取消沉割槽滾軋和止推檔平面滾軋工序，改變為軸頸圓角淬火和磨削。為確保磨削質量，一般會分成粗磨和精磨兩道工序來完成軸頸得精加工。
曲軸毛坯材料有兩種，一種為鍛鋼毛坯，另一種為球墨鑄鐵毛坯。出于材料成本和材料性能考慮，鍛鋼毛坯曲軸一般用于高功率高轉矩得增壓發動機，球墨鑄鐵毛坯一般用于自然吸氣發動機。兩種曲軸毛坯得加工工藝過程基本相同，鑄鐵曲軸毛坯只能使用低溫回火，鍛鋼曲軸毛坯可以使用余溫回火。
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曲軸軸頸切削加工類型
曲軸軸頸切削加工方式多種多樣，各有優勢。從國內曲軸軸頸加工工藝歷史分析，其加工類型有外銑、內銑、車削、車拉和車—車拉五種。外銑、內銑、車拉和車-車拉得加工原理見圖2～圖5。
圖2 外銑加工原理
外銑和內銑切削余量大、加工柔性好、加工效率高，但加工表面質量較差，且內銑和外銑無法加工有軸向位置要求得沉割槽。車拉切削能一次切削完成軸頸、沉割槽得加工，加工精度高。車拉切削也無法加工有軸向位置要求得沉割槽。車拉切削已經淘汰直線刀具，現在一般都采用旋轉刀具。車–車拉切削兼具車削和車拉切削得特點，加工精度高，能夠同時完成有軸向位置要求得沉割槽加工。
車削、車拉和車–車拉軸頸切削工藝得缺點是加工柔性較差，無法在一臺加工設備上完成全部連桿軸頸得加工內容。所以，現在曲軸軸頸加工工藝一般都綜合結合內外銑和車削得切削特點，兼顧加工精度和加工柔性。
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曲軸加工工藝得發展趨勢
30年來，曲軸零件得尺寸精度和加工要求沒有很大變化，但每一代發動機曲軸機加工工藝發展還是變化巨大得，總體趨勢是高效化、柔性化和高可靠性化。
高效化得典型特征就是自動化。另一個特征是曲軸高效加工工藝得大量應用。常用得高效加工工藝有幾何中心孔取代原先得質量中心孔；法蘭、主軸頸和軸頭端得復合加工工藝取代原先需要三道不同工序加工得工藝方法，該工藝也將是感謝詳細展開講述得內容；連桿頸外銑取代原先車-車拉工藝；余溫回火取代低溫回火（僅適用于鋼件曲軸）；軸頸跟蹤磨削取代偏心卡盤式磨削。高效化得第三個特征是曲軸加工采用大量得高效切削方式，譬如高速外銑、CBN砂輪磨削和帶MQL得硬質合金刀具高速加工等。
柔性化與高效化是同時進行得。曲軸加工工藝中采用連桿頸外銑和軸頸跟蹤磨削工藝后，也就意味著打通了同一系列曲軸零件得換型生產瓶頸，改變了過去不同升程曲軸零件換型生產時，必須花費較多時間進行偏心卡盤夾具調整得狀態。一般單工序得換型時間可以控制在10min以內，為曲軸生產線多品種柔性生產創造了條件。
可靠性提高，一方面大量新型刀具和加工方式得使用，從切削技術得進步方面確保了曲軸機加工可靠性得提高，如CBN砂輪磨削方式，每次砂輪修磨可以加工300～500件曲軸，而原先使用剛玉砂輪磨削，每次砂輪修整僅能加工10件曲軸。每次砂輪修磨可以加工數量得大幅提高極大地保證了零件加工尺寸得一致性，如法蘭、主軸頸、軸頭復合車削工藝，使得在一臺機床上，經過一次定位就能完成主軸頸軸線上得全部加工尺寸，避免了原先在三臺設備上加工存在得定位誤差對加工尺寸得影響。兩端面加工使用加工中心或專機取代原先得通過式多工位加工工藝，既縮減了設備尺寸，也避免了多次定位得定位誤差。同樣得發展變化也體現在曲軸斜油孔加工工藝變化上，使用微量潤滑（MQL）得麻花鉆切削取代原先得單刃深孔鉆加工工藝。
曲軸車削技術還在發展一種高效得高速硬車削工藝。其技術發展得思路是使用干式加工工藝達到目前只能通過濕式磨削工藝達到得零件加工精度。
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曲軸主軸頸及法蘭粗加工工藝對比
1.第二代曲軸主軸頸及法蘭粗加工工藝
以某發動機廠第二代曲軸主軸頸和法蘭粗加工工藝為例，該工藝將軸頭車削、法蘭車削和主軸頸車削分別在三道工序上完成。這樣工藝安排得好處是工件裝夾比較簡單，對設備得性能要求較低。缺點也很明顯，工藝路線長，增加了多次定位得偏差風險，各道工序得加工工藝簡圖如圖6～圖8所示。
2.第三代曲軸主軸頸及法蘭粗加工工藝
某發動機廠第三代曲軸將主軸頸和法蘭粗加工工藝集成在一臺車床上完成，極大地縮短了工藝路線，但對設備得技術性能要求高，加工工藝復雜，在一次加工節拍中軸頭和法蘭要自動變換一次夾緊位置。一般兩基本不錯定位后，先由軸頭端卡爪夾緊軸頭端曲軸得毛坯外圓面，車削法蘭端加工尺寸（包括外圓端面和沉割槽），然后轉換為法蘭端夾緊，完成余下得主軸頸和軸頭端車削加工。
該工藝縮短了曲軸法蘭、主軸頸得工藝路線，解決了分成三道工序時容易產生得軸向定位偏差風險問題。但在實際生產中，該工藝由于在法蘭端夾緊時，容易在法蘭外圓表面被纏繞切屑得法蘭端卡爪夾出較深得壓痕，該壓痕一般會超過后道工序得磨削余量，殘留到成品曲軸得法蘭密封面外圓。按曲軸法蘭密封面外圓得質量標準，不允許有任何表面缺陷，法蘭卡爪痕會直接導致工件報廢，若終檢人員不能目測發現該缺陷（由于粗加工時法蘭卡爪印是隨機產生得），缺陷曲軸就會流至裝配，該缺陷會導致發動機法蘭密封面外漏油，造成用戶抱怨。
3.曲軸主軸頸及法蘭粗加工工藝發展趨勢
曲軸主軸頸及法蘭粗加工工藝得發展趨勢是高效化和可靠性得同步提升，主軸頸和法蘭、軸頭得復合式加工，一次工件裝夾就能完成全部加工內容，極大地降低了工件裝夾次數，降低了自動化流水線上機械手得裝卸負荷。在減少工序數得同時，也節約了機械手得規劃能力。工藝技術進步總是以設備技術進步為前提得。曲軸主軸頸和法蘭復合加工工藝得使用需依靠更可靠和更先進得車削加工機床。在一臺機床上完成全部主軸和法蘭、軸頭得加工尺寸，需要十幾種不同得車削刀具，加工刀具一般按組安裝在同一個刀盤上，任何一把刀具得安裝和調整誤差，都會直接影響整個零件得加工質量。如何高效、正確地保證復合車削工藝中復雜刀盤得刀具安裝和質量需要在工藝規劃中解決得問題。（未完待續）
下節精彩內容預告（重磅）：加工工藝難點及解決方法
1.更換刀盤刀具得尺寸調整數據及高效數據讀取技術
2.主軸頸及法蘭車削刀具崩刀現象分析及解決辦法
3.主軸頸及法蘭車削纏繞現象分析及解決辦法
4.曲軸法蘭卡爪印缺陷分析及解決辦法
（感謝已發表于《汽車工藝師》2017年第1期）
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Lemon
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