曲軸的虛擬加工及加工工藝

　　在許多機(jī)器中，曲軸類零件主要用來支承傳動(dòng)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。如何有效的保證曲軸類零件的加工精度和降低加工成本，如何靈活地運(yùn)用合適的加工方法去解決實(shí)際生產(chǎn)中的基本工藝問題，是廣大加工企業(yè)所一直面臨的一個(gè)課題。
一、曲軸的加工要求和加工方法確定 
　　要編制一個(gè)完整而合理的曲軸加工工藝過程，首先必須找出該零件的哪些表面需要切削加工（去除材料加工），這一點(diǎn)主要根據(jù)零件圖的表面粗糙度要求來確定，然后根據(jù)每一個(gè)加工表面的加工精度和表面粗糙度值的大小來確定該表面相應(yīng)的切削加工方法。最后根據(jù)零件的毛坯、熱處理要求、批量大小和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件等合理安排其加工工序。根據(jù)零件的表面粗糙度要求，我們可以明確曲軸需要切削加工的表面及相應(yīng)的切削加工方法如下： 
　　1、端面、中心孔 
　　端面和中心孔的加工一般采用車削加工或在專用銑鉆床上進(jìn)行銑端面鉆中心孔即可，若有熱處理變形，精加工前往往還需要進(jìn)行修研中心孔。由于批量大，這里采用專用夾具銑端面鉆中心孔。 
　　2、兩支承軸頸

　　圓錐面；圓柱面 該曲軸零件的兩支承軸頸尺寸要求達(dá)到,表面粗糙度要求達(dá)到Ra0.8um,精度要求高，且要淬火，所以車削后還需要采用磨削進(jìn)行精加工；圓錐面精度要求不高，采用車削即可；圓柱面精度要求較高，可采用精細(xì)車或粗磨，但由于兩支撐軸頸需要磨削且批量大，所以這里宜采用粗磨比較妥當(dāng)。故采用先車后磨的加工方法。 
　　3、偏心圓柱面

　　偏心部位的外圓柱面尺寸要求達(dá)到,表面粗糙度要求達(dá)到Ra0.8um,精度要求高，且要淬火，所以需要先車削，然后磨削進(jìn)行精加工。由于其偏心距大，所以一般通用夾具無法裝夾工件，需采用專用機(jī)床夾具裝夾進(jìn)行車削和磨削，專用車（磨）床夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由(1)主軸連接盤、(2)平衡塊、(3)緊定螺釘、(4)左短V形塊、(5)左壓扳、(6)工件、(7)右短V形塊、(8)支撐角鐵、(9)防轉(zhuǎn)螺釘、(10)轉(zhuǎn)盤、(11)軸承、(12)尾座連接錐柄、 (13)右壓板組成，左右短V組成一個(gè)長V限制了工件的四個(gè)自由度，而且左邊短V形塊的端面限制了工件的軸向移動(dòng)自由度，另外防轉(zhuǎn)螺釘9限制工件的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，使工件的六個(gè)自由度完全被限制。通過V形塊上的左右壓板和緊定螺釘3將工件夾緊。 
　　4、鍵槽 
　　外圓柱面上的鍵槽一般采用銑削加工即可。 二、曲軸的加工工藝過程確定 
零件的機(jī)械加工工藝過程主要取決于零件的技術(shù)要求和批量大小，根據(jù)該曲軸的批量要求和加工技術(shù)要求，我們可以確定其加工工藝過程如下表： 
三、曲軸的加工工序分析與說明 
　　曲軸類零件的主要基準(zhǔn)是支承軸頸，確保支承軸頸與其它軸頸之間的相互位置精度以及它們本身加工精度的問題是安排曲軸加工工藝過程的關(guān)鍵。 
1、毛坯的選擇與加工 
　　由于該零件批量大且要求曲軸應(yīng)有較好的力學(xué)性能，所以采用模鍛較好。由于模鍛精度高，留余量較小，且后續(xù)工序有調(diào)質(zhì)，所以免去了鍛后正火和粗車工序。 
2、銑鉆 
　　在銑鉆床上采用專用機(jī)床夾具裝夾工件進(jìn)行銑端面鉆中心孔，可大大提高生產(chǎn)速度，有利于曲軸的大批量生產(chǎn)。 
3、調(diào)質(zhì) 
　　調(diào)質(zhì)屬于預(yù)備熱處理，調(diào)質(zhì)一般安排在粗車以后半精車之前，其作用主要是使曲軸具有高的綜合力學(xué)性能，即增加曲軸的強(qiáng)度，提高其傳動(dòng)時(shí)抗彎矩變形等能力。經(jīng)調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)后，其硬度應(yīng)達(dá)到230~250HBS要求。 
4、車削 
　　車削是粗、半精加工外圓柱面的最基本方法，由于偏心距較大，偏心部位需用專用車床夾具進(jìn)行車削，以保證工件的加工精度。 
5、淬火 兩支撐軸頸 
　　和偏心圓柱面部分的局部淬火，是為了獲得所要求的表面硬度，即增強(qiáng)其耐磨性，提高曲軸的使用壽命。經(jīng)淬火后，其硬度應(yīng)達(dá)到45～52HRC要求。淬火屬于最終熱處理，一般排在磨削工序之前。為了提高精度，淬火部位需要用磨削來去除其淬火變形，從而保證曲軸的加工質(zhì)量。 
6、修研中心孔 
　　兩端中心孔的質(zhì)量好壞，對(duì)加工精度影響很大，應(yīng)盡量做到兩端中心孔軸線相互重合，中心孔的錐角要準(zhǔn)確，它與頂尖的接觸面積要大，表面粗糙度要小，否則裝夾于兩頂尖間的曲軸在加工過程中將因接觸剛度的變化而出現(xiàn)圓度誤差。因此，保證兩端中心孔的質(zhì)量，是曲軸加工的關(guān)鍵問題之一。 
　　中心孔在使用過程中的磨損及熱處理后產(chǎn)生的變形都會(huì)影響外圓柱面的加工精度。因此，在熱處理之后，磨削加工之前，應(yīng)安排修研中心孔工序，以消除誤差。常用的修研方法有：用鑄鐵頂尖、油石或橡膠頂尖、硬質(zhì)合金頂尖以及用中心孔磨床修研。成批生產(chǎn)中常用中心孔磨床修磨中心孔，精度和效率都較高。 
7、銑削 
　　外圓鍵槽常在立式銑床上銑削；內(nèi)孔鍵槽常在插床上插削。對(duì)非淬硬次要表面上的加工（如銑鍵槽）則盡可能往后安排，一般應(yīng)放在外圓精車之后，精磨加工前進(jìn)行，這樣可以保證精車的連續(xù)切削，不產(chǎn)生振動(dòng)和不易損壞刀具。 
8、磨削 
　　外圓磨削是精加工外圓柱面的最基本方法，它可以大大提高工件加工表面的加工質(zhì)量，以滿足工件的加工要求。由于磨削時(shí)大量的切削熱傳給了工件，易使工件加工表面燒傷而產(chǎn)生裂紋，所以磨削時(shí)應(yīng)采取良好的冷卻措施。磨偏心圓柱面的專用夾具可參見圖2。 
四、總結(jié) 
　　從上述曲軸的加工工藝過程可以看出，工序3調(diào)質(zhì)熱處理之前為粗加工階段，工序6表面局部淬火以前的工序，為各主要表面的半精加工階段。表面局部淬火以后的工序，基本上是精加工階段。安排加工工序順序時(shí)，要求前道工序的加工表面最好能做后道工序的定位基準(zhǔn)。也就是說，曲軸類零件各表面的加工順序，在很大程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大致確定了。因?yàn)楦麟A段加工開始時(shí)總是先加工基準(zhǔn)面，后加工其它面。如本例中中心孔、支承軸頸的加工，均安排在各加工階段開始時(shí)完成，這樣，在加工時(shí)有比較精確的定位基準(zhǔn)面，有利于以減小定位誤差，保證加工質(zhì)量。

　　這邊介紹一款德國SPINNER斯賓納TTC300系列雙刀塔數(shù)控車床車削中心：

產(chǎn)品介紹

型號(hào)規(guī)格：TTC300-52、TTC300-65

性能特點(diǎn)：蘭生提供德國SPINNER雙主軸三刀塔數(shù)控車床TTC系列車床，采用交互式編程的最先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置，是用于盤類工件加工的最佳內(nèi)置自動(dòng)化解決方案。

技術(shù)參數(shù)：

概述	指標(biāo)項(xiàng)目	單位	TTC300-52	TTC300-65
	最大回轉(zhuǎn)直徑	mm	~400	~400
	最大車削直徑	mm	~250/200	~250/200
	最長車削長度	mm	~400	~400
	行程 X1 / X2 / Y/ Z		180/110/(+40/-40)/450	180/110/(+40/-40)/450
	快進(jìn) X1 / X2 / Y / Z	m/min	15/15/15/24	15/15/15/24
主軸 1	最高轉(zhuǎn)速	U/min	5000	4000/5000
	卡盤規(guī)格	mm	210	210
主軸 2	最高轉(zhuǎn)速	U/min	7000	7000
	卡盤規(guī)格	mm	130	130
其他	最高轉(zhuǎn)速	U/min	6000	6000
	占地面積（LxBxH）	m	2,2x2,0x2,0	2,2x2,0x2,0

　　我司經(jīng)銷意大利CMS、JOB'S、德國、日本東芝等高精品牌的數(shù)控機(jī)床，歡迎來電咨詢0519-88113113，聯(lián)系人范總13306110090，郵箱fq@lanshengcnc.com