如何大批量加工曲轴

曲轴的加工方法有很多种，可根据实际应用选择最合适的方法。在选择最具竞争力的解决方案之前，我们必须仔细评估每个应用程序的要求和特征。基于性价比原则，曲轴是最难加工的工件之一，因为它极不对称，又薄又长，所用材料的可加工性不好，质量控制非常严格，制造要求非常高。曲轴是内燃机的核心零件之一，从园艺设备上使用的二冲程发动机的小型曲轴，到船用柴油机上使用的巨型曲轴，大小不同，形状各异。甚至汽车发动机中的曲轴也是五花八门，每一根曲轴都是发动机型号和品牌所独有的。汽车曲轴作为批量生产的零件，其生产受到成本效益的制约，在设计、材料、加工等方面都经历了相当大的演变。随着人们对环境保护、性能提升和制造成本降低的要求越来越高，这一进化过程还将继续。如今的环保压力给曲轴的制造增加了更多的难度。逐步将发动机小型化，与涡轮增压器结合使用，减少尾气排放，最大限度降低功率损失。曲轴的演变已经推动并将继续推动这一功能的深入发展。今天的卡车发动机比20世纪90年代初的汽车发动机更清洁，燃油效率也有了显著提高。此外，曲轴加工的不断发展使得今天的曲轴更加精密，而不牺牲单件成本。一些相关的行业标准可以显示人们的期望：加工汽车曲轴的铣刀跳动一般小于0.02毫米.刀具寿命必须长且可预测，以满足生产进度的需要；切削刃必须在换刀之间保持高可靠性(例如，加工8000个曲轴)。工艺时间需要优化到秒级，保证每班产量。材料倾向于使用高强度锻钢，并且越来越多地使用更轻和更强的等温淬火球墨铸铁(ADI)。不言而喻，这两种材料都比传统材料更难加工。性能和加工结果的优化为了优化性能和加工结果，必须分别确定各曲轴的加工方案。这需要曲轴制造商、机床制造商和工具供应商之间的密切合作。山特维克在德国的曲轴和凸轮轴加工能力中心已经取得了显著的成果：大约900套刀具已经在世界各地使用。早在20世纪70年代，山特维克焦炭公司就推出了用于曲轴加工的非标铣刀。到90年代初，已经积累了足够的技术生产能力，可以满足汽车工业发展对曲轴加工的需求。车铣也成了这个中心的专长。如今，世界汽车年产量已超过7000万辆。改进发动机以减少排放、减轻重量和提高燃油经济性的需求变得日益强烈，人们更加关注先进的曲轴加工解决方案。曲轴的演变必须单独评估。它是一个连续的过程，一个成功的解决方案取决于对许多因素的仔细和广泛的分析，如产量、加工时间、设备要求、加工程度、质量水平、换刀间隔等。没有一个单一的标准方案可以满足所有应用的要求，所有的方案都是根据不同的应用领域量身定制的。曲轴需要几种不同的工艺来完成，锻造毛坯或铸造毛坯对加工工艺也有不同的要求。制造商对工艺的满意度取决于他对曲轴的单位生产成本、产量和投资成本的评估。曲轴装在发动机上，相当牢固稳定，但不适合做工件。因此，特别是对于汽车行业来说，曲轴的加工有不同的方法。无论加工要求是什么，山特维克可乐多年来对相关刀具设计、刀片槽型、品牌进行了广泛深入的研发，完全可以优化不同加工场合的需求。曲轴本身是机床-夹具-零件-刀具组成的工艺系统中最薄弱的环节，零件的不稳定总是会影响最小p

这对刀具、刀片的开发设计以及相应的应用技术知识提出了很高的要求。它意味着优化切削刃的分布以实现切削力的平衡，针对不同类型的表面优化和改进切削参数，以使切削平稳无振动，等等。想要真正从事曲轴加工业务，必须要有相应的背景、能力和资源。为此，山特维克科拉曼在欧洲中心德国3354设立了曲轴和凸轮轴加工专业中心。我们与世界各地的许多曲轴制造商和几家专业曲轴加工机床制造商建立了密切而富有成效的合作关系。曲轴的车削这是一种加工曲轴轴颈的方法，相当灵活。在某些情况下或地方，它也用于加工连杆轴颈。如果用于加工连杆轴颈，质量不平衡、偏心的夹紧位置需要有配重块的专用夹具。车削通常在装有专用转塔的专用曲轴机床和标准车床上进行。由于刀具悬伸量大，易振动，所以对刀具的要求很高。只有少数机床在有限的范围内用于车削和拉伸曲轴。这是一种拉削工艺，可以采用直线车削法，以常规的直线方式拉削旋转的曲轴，也可以采用后来发展起来的圆形或螺旋形。

    曲轴的车－车拉加工

    车－车拉是车削与车拉的组合，车削和车拉刀具径向安装在一个圆形刀盘上，切削加工旋转着的曲轴的主轴颈或连杆颈，这种方法适用于大多数类型的曲轴。车削工序主要是粗加工，此时刀盘不旋转且切削刃处于工件的中心线；而车拉刀具进行精加工切削，刀盘通过对旋转曲轴的主轴颈或连杆颈表面进行缓慢旋转的切向移动进行加工。该方法的优点是在刀盘上可以大量安装使用姊妹刀具以平衡刀具寿命和延长换刀时间。 

    曲轴的内铣加工

    内铣也称回旋铣或行星铣，它可以在较长的切削时间里进行重型铣削。曲轴穿过旋转着的铣刀。可转位刀片排列在铣刀内圆面上，可对曲轴的主轴颈、连杆颈和扇形块侧面进行加工。它是一种很稳定的加工方法，主要用于大型曲轴，或者在毛坯余量很大时使用。

    曲轴的外铣加工

    外铣主要用于大批量加工中、小型汽车曲轴。它可以看成是用一种高速旋转的密齿三面刃铣刀，在曲轴以缓慢旋转作进给运动的方式下对工件表面进行加工。该方法的特点是金属去除率高，切削定位迅速。一般而言，一个直径为700mm的外铣刀最多可安装350片刀片。可加工曲轴的主轴颈、连杆颈和扇形块侧面和外圆面。该方法工序时间短、换刀调刀非常快捷。