神龍公司近年投資的一條曲軸生產(chǎn)線僅有17道工序、19臺(tái)設(shè)備音拢，為U形線布局件父，占地面積僅1 400m2，循環(huán)時(shí)間1.3min馍上，配備6臺(tái)機(jī)械手仙茴，操作工僅8名，年產(chǎn)1.6T/1.8T兩種渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸20萬(wàn)支哑暮，其顯著特點(diǎn)是采用了近年來(lái)興起的曲軸加工新技術(shù)签梭，如打質(zhì)量中心孔电尖、高速外銑、使用數(shù)控曲軸磨床等，簡(jiǎn)化了工藝流程，穩(wěn)定了加工過(guò)程吵淌，提高了加工質(zhì)量。通過(guò)大量采用CNC控制技術(shù)及機(jī)械手晤哩，形成了自動(dòng)生產(chǎn)線，減少了操作人員今燃，縮短了單件產(chǎn)品加工時(shí)間缝驳，提高了生產(chǎn)效率。

1. 曲軸加工工藝流程

乘用車渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工的典型工藝流程：動(dòng)平衡归苍、打質(zhì)量中心孔→車第5主軸頸→車法蘭→粗加工主軸頸用狱、連桿頸及軸肩→鉆油道孔及倒角→粗磨主軸頸、連桿頸軸頸拼弃、側(cè)壁及沉割槽→清洗夏伊、吹干→圓角滾壓→精車、滾光止推面+精車小端→精車法蘭端面及凹槽→精磨主軸頸吻氧、連桿頸溺忧、小端→加工兩端螺紋孔、銷孔及鉸法蘭端中心孔→精磨曲軸法蘭端→曲軸動(dòng)平衡去重→砂帶拋光主軸頸盯孙、連桿頸及法蘭外頸→自動(dòng)檢查鲁森、作標(biāo)記→曲軸最終清洗。

2. 先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

（1）動(dòng)平衡振惰、打質(zhì)量中心孔歌溉。曲軸加工過(guò)程中的定位基準(zhǔn)為中心孔，按其加工位置可分為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔骑晶，利用V形塊或其他方式找出曲軸主支承軸頸的幾何中心痛垛，在此中心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔。利用專用的測(cè)試設(shè)備測(cè)量出曲軸的質(zhì)量中心梁促，在此中心上加工出的中心孔稱為質(zhì)量中心孔晚簇。當(dāng)采用幾何中心孔進(jìn)行后續(xù)的車、磨加工時(shí)猛屋，工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力食召，會(huì)影響加工質(zhì)量，而且加工后剩余的動(dòng)不平衡量較大颗手，在動(dòng)平衡工序中需多次反復(fù)測(cè)量和去重才能達(dá)到技術(shù)要求付杰，效率低，影響生產(chǎn)節(jié)拍，造成半成品廢品率的增加和定位元件的損耗依播。采用質(zhì)量中心孔就能解決這類問(wèn)題，提高循環(huán)節(jié)拍耿逐。

圖1所示為COMAU SYMES10型曲軸質(zhì)量中心測(cè)量機(jī)娱必，曲軸放置在設(shè)備的鼠籠中，與鼠籠一起旋轉(zhuǎn)醇舶，測(cè)量出鼠籠與零件一起的不平衡量為M姻蚓，鼠籠的不平衡量（M1）是已知的，零件的不平衡量M2＝M－M1匣沼。通過(guò)專用的計(jì)算公式狰挡，設(shè)備可通過(guò)M2自動(dòng)算出曲軸的平衡軸的坐標(biāo)位置，將測(cè)量結(jié)果傳輸至COMAUSDC700L型全自動(dòng)曲軸兩端加工中心释涛，其測(cè)量不確定度≤40μm加叁，可以測(cè)量多個(gè)品種的曲軸，零件品種可自動(dòng)識(shí)別唇撬， 循環(huán)時(shí)間為1.2min它匕，設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。

（2）高速外銑粗加工曲軸窖认。高速外銑粗加工曲軸主軸頸豫柬、連桿頸及軸肩，比CNC車削扑浸、CNC內(nèi)銑烧给、車－ 車?yán)纳a(chǎn)效率高且質(zhì)量穩(wěn)定。如CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序喝噪，而CNC高速外銑只要一道工序就能完成憔剂，高速外銑粗加工曲軸的顯著特點(diǎn)為：切削速度可達(dá)350m/min、切削時(shí)間短期第、工序循環(huán)時(shí)間短绵另、切削力較小、工件溫升低绅鉴、刀具壽命高姨莽、換刀次數(shù)少、加工精度更高既蛙、柔性更好仲侈，是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。

NILES-SIMMONS N20曲軸外銑機(jī)床（見圖2）可同時(shí)加工曲軸主軸頸蓖社、連桿頸秆惑，機(jī)床采用雙刀主軸，各個(gè)主軸的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立，每個(gè)主軸帶一個(gè)刀盤哗蛋，每個(gè)刀盤的加工程序及其參數(shù)均獨(dú)立词祝。將零件放置到輔助上料裝置上，輔助上料裝置將零件放置到加工區(qū)域届谈；卡盤夾緊零件法蘭枯夜，頂尖從后部頂緊；零件旋轉(zhuǎn)艰山，左右兩個(gè)刀盤在刀具主軸上按照一定速度旋轉(zhuǎn)同時(shí)沿徑向前后運(yùn)動(dòng)湖雹，實(shí)現(xiàn)加工主軸頸和連桿頸。床身（W/Z軸）直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌曙搬、橫向拖板（U/X軸）直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌摔吏。數(shù)控控制系統(tǒng)采用SINUMERIK840D sl的技術(shù)數(shù)據(jù), 銑削操作模塊化微處理器數(shù)控連續(xù)軌跡控制，集成PLC與數(shù)字完整的解決方案SINAMICS S120纵装。

（3）數(shù)控曲軸磨床的應(yīng)用征讲。粗磨主軸頸、連桿頸軸頸橡娄、側(cè)壁及沉割槽稳诚。數(shù)控曲軸磨床可一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸，此類磨床一般配雙砂輪頭架瀑踢，可滿足多品種扳还、成本、高精度咱茂、大批量生產(chǎn)掰废，應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)， 可以一次裝夾而不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心即可完成所有軸頸的磨削缴碉，包括隨動(dòng)跟蹤磨削連桿軸頸敢添；采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌叁乍、靜壓進(jìn)給絲杠（砂輪頭架）和線性光柵閉環(huán)控制系統(tǒng)季训，磨削軸頸圓度精度高，且磨削效率極高则沃。

JUCRANK 6S 10-10數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖3）用于粗磨曲軸的主軸頸和連桿頸及沉割槽肝庸。設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起，然后放置到設(shè)備內(nèi)部的預(yù)支撐塊上章迎；夾具自動(dòng)夾緊零件吓死；零件旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)砂輪前進(jìn)焚寂，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng)普晌，同時(shí)磨削主軸頸和連桿頸顶猜，加工完畢后，砂輪后退痘括，零件停止旋轉(zhuǎn)后长窄，夾具松開，機(jī)械手抓取零件纲菌，放置到下料滾道上挠日。X/Z軸定位精度為0.004mm；重復(fù)定位精度為0.002mm驰后；采用了MARPOSS自動(dòng)直徑量?jī)x和軸向量?jī)x，確保直徑和軸向尺寸的精度監(jiān)控矗愧。

精磨主軸頸灶芝、連桿頸和小頭端。使用JUCENTER 6L CRANK數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖4）精磨曲軸的主軸頸和連桿頸唉韭，帶有兩個(gè)工位夜涕， 第一個(gè)工位精磨曲軸的連桿軸頸和第二個(gè)工位精磨曲軸的主軸頸，設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起属愤，然后放置到設(shè)備內(nèi)部第一個(gè)工位的預(yù)支撐塊上女器，第一工位的夾具自動(dòng)夾緊零件，零件旋轉(zhuǎn)岗命，第一個(gè)工位對(duì)應(yīng)的砂輪前進(jìn)巨脚，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng)，磨削連桿頸品救；加工完畢后敢弟，砂輪后退，零件停止旋轉(zhuǎn)后他景，夾具松開捅振。機(jī)械手抓取零件，放置到第二個(gè)工位的預(yù)支撐塊上托足；二工位的夾具自動(dòng)夾緊零件怯糠，零件旋轉(zhuǎn)，第二個(gè)工位對(duì)應(yīng)的砂輪前進(jìn)妒穷，按照程序進(jìn)行徑向移動(dòng)瓦统，磨削主軸頸；加工完畢后橡舟，砂輪后退癞季，零件停止旋轉(zhuǎn)后， 夾具松開倘潜。機(jī)械手抓取零件绷柒， 放置到下料滾道上志于， 開始下一個(gè)加工循環(huán)。X/Z軸定位精度為0.004mm废睦；重復(fù)定位精度為0.002mm伺绽。

（4）數(shù)控臥式車床的廣泛應(yīng)用。DANOBAT NA750型曲軸止推面精車機(jī)床配備自動(dòng)檢測(cè)裝置嗜湃， 零件完成夾緊后奈应， 測(cè)頭自動(dòng)檢測(cè)止推面寬度，確定其中心線购披，以此為加工基準(zhǔn)杖挣，并根據(jù)上一件曲軸的加工情況進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以中心線為加工基準(zhǔn)刚陡、等余量地對(duì)止推面兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行精車加工惩妇，車削完畢后自動(dòng)檢測(cè)止推面寬度，同時(shí)完成小端及溝槽的加工筐乳。車削完成后撤掀，車刀退回，滾光頭伸出涨给，同時(shí)滾光止推兩端面拂谆。滾光時(shí)，滾光面具備良好的潤(rùn)滑念肆。NA500型精車法蘭端面及凹槽機(jī)床配備自動(dòng)檢測(cè)裝置姓纲，零件完成夾緊后，測(cè)頭自動(dòng)檢測(cè)止推面至法蘭端面距離徊疆。X軸定位精度0.022mm然板、重復(fù)定位精度0.006mm，Z軸定位精度0.008mm捎鹤、重復(fù)定位精度0.004mm秃标。

（5）曲軸砂帶拋光機(jī)的應(yīng)用。采用GRINDMASTER曲軸砂帶拋光機(jī)對(duì)曲軸的油封頸亡荞、主軸頸篡话、連桿頸進(jìn)行拋光，拋光時(shí)先對(duì)工件進(jìn)行噴淋清洗水孩，再采用砂帶包住零件的方式進(jìn)行拋光镰矿。拋光時(shí)有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，最后的拋光方向和發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同（從飛輪側(cè)看）俘种；拋光完后秤标，進(jìn)行甩干脫油的工作，設(shè)備需自帶拋光液處理系統(tǒng)宙刘。

（6）曲軸圓角滾壓機(jī)苍姜。關(guān)于HEGENSCHEIDT MFD7895型曲軸滾壓機(jī)牢酵，其控制系統(tǒng)采用西門子PLC S7-300，機(jī)床安裝了9個(gè)滾壓?jiǎn)卧弥恚@些單元是用來(lái)對(duì)曲軸進(jìn)行滾壓和校直的馍乙，最大滾壓力30kN；脈沖式滾壓連桿頸垫释，減小工件變形丝格；通過(guò)整合在滾壓?jiǎn)卧械膲毫鞲衅骱臀恢脗鞲衅骷皾L壓深度傳感器，實(shí)現(xiàn)滾壓壓力的檢測(cè)監(jiān)控棵譬；滾壓后自動(dòng)檢測(cè)主軸頸跳動(dòng)并通過(guò)滾壓進(jìn)行校直显蝌；配備斷刀檢測(cè)裝置；電子測(cè)量探頭對(duì)曲軸的所有主軸頸進(jìn)行徑向跳動(dòng)測(cè)量唠俄；通過(guò)激光頭探測(cè)連桿頸的最高點(diǎn)惨浩，識(shí)別零件的品種。

（7）曲軸油孔加工機(jī)床亮史。HORKOS Imql曲軸油道孔及倒角加工機(jī)床邪涕，采用3個(gè)工步對(duì)油道孔進(jìn)行加工茄溢，銑平面→鉆油道孔→倒角哩敞，克服原來(lái)設(shè)備一道鉆孔工步的質(zhì)量不穩(wěn)定、斷刀頻繁以及人工倒角等缺點(diǎn)蝉狭，設(shè)備與工序能力值一次合格点级，循環(huán)時(shí)間低于1.3min。

（8）曲軸動(dòng)平衡去重機(jī)撞恰。COMAU SYME S10測(cè)量與校正曲軸動(dòng)平衡機(jī)由測(cè)量工位宽缴、氣動(dòng)回轉(zhuǎn)傳輸裝置、鉆孔校正工位組成审服；平衡測(cè)量趾迈，測(cè)量和顯示不平衡量，自動(dòng)分解計(jì)算鉆孔數(shù)據(jù)烤惊，鉆孔校正乔煞、不平衡量復(fù)檢等動(dòng)作全部為自動(dòng)。測(cè)量工位的測(cè)量不確定度≤1g·cm柒室，校正工位的最大鉆削進(jìn)給速度≥500mm/min渡贾。

3. 結(jié)語(yǔ)

隨著乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化以及性能高效化雄右， 作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心零件的曲軸空骚，其制造工藝也將發(fā)生較大的變化，高速擂仍、高效囤屹、柔性熬甚、復(fù)合化的技術(shù)是曲軸制造發(fā)展的主要方向，先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線一定是生產(chǎn)線短牺丙、效率高则涯、人員少、生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定冲簿、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)線粟判。

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