可替代進(jìn)口的先進(jìn)曲軸加工設(shè)備

可替代進(jìn)口的先進(jìn)曲軸

加工設(shè)備

一、概述在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，縮短和保證交貨期十分重要。一個(gè)產(chǎn)品的加工過程鏈越長，生產(chǎn)周期就越難以控制。隨著數(shù)控機(jī)床性能的提高，機(jī)動(dòng)時(shí)間越來越短，影響交貨期的瓶頸往往在于機(jī)床輔助時(shí)間和工件在工序之間的滯留，減少工作地的數(shù)目也就意味著縮短生產(chǎn)周期。目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造業(yè)主要面臨：1、敏捷制造的要求：曲軸品種多、批量小，要求生產(chǎn)交貨期短；2.、綠色制造的要求：為保護(hù)環(huán)境，要求實(shí)現(xiàn)干式切削或準(zhǔn)干式切削；3、生產(chǎn)本錢的要求；為降低生產(chǎn)本錢，要求減少專用夾具、刀具，降低廢品率；4、加工難度大的要求：難切削材料的出現(xiàn)使加工難度明顯增加，要求能夠適應(yīng)如硬切削等要求；5、制造精度的要求：發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)排放要求的提高，直接要求關(guān)鍵零件的制造精度的提高。二、曲軸加工工藝在粗加工的開展過程中，數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床，數(shù)控高速外銑為了進(jìn)一步提高加工效率，相繼出現(xiàn)了雙刀盤的機(jī)床，兩個(gè)刀盤可以同時(shí)采用不同的工藝參數(shù)加工曲軸的不同部位。目前精加工方面，工序集成的CBN數(shù)控?cái)[動(dòng)〔隨動(dòng)〕跟蹤磨床，一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸。止推面加工那么是通過“精車滾壓〞的方式替代傳統(tǒng)的磨削加工方式。三、數(shù)控高速曲軸外銑曲軸高速外銑機(jī)床可以加工：帶沉割槽和不帶沉割槽的主軸頸，帶沉割槽和不帶沉割槽的不同沖程和分度的連桿頸，平衡塊兩側(cè)面，平衡塊外圓及局部非圓外輪廓。數(shù)控高速外銑將成為曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工及曲軸外輪廓加工的主要工藝。1、工序的復(fù)合化：2、高速數(shù)控系統(tǒng)控制：3、高速切削：高速切削可以提高機(jī)床生產(chǎn)率，縮短產(chǎn)品的制造周期。在精加工工序中，通過采用輕切削以及穩(wěn)定的加減速控制，確保機(jī)床高速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高工件的外表質(zhì)量。同時(shí)高速切削可以延長刀具壽命。在粗加工工序中，采用大、大切深切削，提高機(jī)床的切削效率。雖然主軸轉(zhuǎn)速非常高，但刀具每齒分擔(dān)的進(jìn)給量反而小，這樣切削力就小，磨損也少。另外切屑快速飛出不粘刀，因而刀具外表溫度低，硬度也就根本不變，加之主軸具有良好的剛性和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，從而有利于延長刀具壽命在曲軸多刀盤的高速切削中，將工件旋轉(zhuǎn)〔C軸〕作為數(shù)控編程的基準(zhǔn)，通過旋轉(zhuǎn)量推算出刀具回轉(zhuǎn)中心的位置，通過相對(duì)量的方式控制刀盤的移動(dòng)。在曲軸連桿頸跟蹤切削時(shí)，刀具的切削點(diǎn)是在變化的，瞬時(shí)切削速度、切削力以及排屑狀態(tài)也是在變化的，因此，針對(duì)跟蹤切削，數(shù)控NC加工程序那么需考慮這些因素。通過手工是根本不可能完成的。在切削中，由于切削力不斷變化，會(huì)引起軸頸的橢圓度增大，根據(jù)不同軸頸的受力特點(diǎn)，確定出橢圓度系數(shù)，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)郊庸こ绦蛑?。我公司到目前為止已?jīng)設(shè)計(jì)制造了多個(gè)型號(hào)的曲軸數(shù)控高速銑床，最典型的是：QH2-062A〔單刀盤〕QH2-060A〔雙刀盤〕QH2-059〔單刀盤〕QH2-063〔雙刀盤〕〔二〕我公司生產(chǎn)的數(shù)控曲軸〔凸輪軸〕銑床1、QH2-060A與QH2-062A高速數(shù)控曲軸銑床機(jī)床規(guī)格：Φ300×1600〔最大回轉(zhuǎn)直徑×最大工件長度〕機(jī)床特點(diǎn)：機(jī)床是采用硬質(zhì)合金成形銑刀盤高速外銑加工曲軸主軸頸、連桿頸及沉割槽的專用機(jī)床，工件由左右兩個(gè)車頭同步驅(qū)動(dòng)，專用液壓卡盤自動(dòng)夾緊，液壓中心架支撐，可加工曲軸的主軸頸、連桿頸、軸肩、平衡塊側(cè)面、平衡塊外圓、軸頸圓角、軸肩圓角等。專用液壓卡盤夾持曲軸的主軸頸，工件以主軸頸軸線為回轉(zhuǎn)中心，銑刀盤沿曲軸連桿頸偏心回轉(zhuǎn)軌跡隨動(dòng)，工件回轉(zhuǎn)360°即可完成一個(gè)連桿軸頸、軸肩及其平衡塊側(cè)面的加工，不需調(diào)整偏心，不需分度，就能適應(yīng)不同規(guī)格曲軸的加工。2、QH2-059高速數(shù)控曲軸銑床機(jī)床規(guī)格：Φ200×600〔最大回轉(zhuǎn)直徑×最大工件長度〕機(jī)床特點(diǎn)：機(jī)床采用三軸三聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，分別控制工件主軸的旋轉(zhuǎn)，銑刀的橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給來完成曲軸的加工。一次裝夾可全部自動(dòng)完成曲軸連桿頸、主軸頸的加工〔如連桿頸與主軸頸檔寬不同，那么需要換刀〕。輸入不同的程序參數(shù)即可加工不同規(guī)格的曲軸，傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單可靠，使用調(diào)整方便，可實(shí)現(xiàn)除裝卸工件外加工過程的全自動(dòng)控制，適合于大批量曲軸生產(chǎn)?！踩撑c國外同類機(jī)床比較我們和國外曲軸銑床的差距主要是在機(jī)床的可靠性方面和機(jī)床的防護(hù)、外型美觀以及機(jī)床的滲漏方面，四、曲軸的滾壓校直機(jī)

圓角滾壓工藝是一種在曲軸的曲柄和軸頸過渡圓角等應(yīng)力集中部位，用機(jī)械的方法，對(duì)圓角外表進(jìn)行滾壓，使其外表產(chǎn)生冷加工硬化，從而形成剩余壓應(yīng)力外表層，并消除亞微觀裂紋，從而提高曲軸疲勞強(qiáng)度的一種工藝方法。F1為工件的夾緊力，F(xiàn)2為工件的滾壓力，F(xiàn)3為工件的校直力，F(xiàn)4為工件的最大校直力。所有的主軸頸和連桿頸在一個(gè)工作循環(huán)過程全部滾壓完成。通過測(cè)量，找出最大彎曲位置和彎曲量，通過專家系統(tǒng)確定校直位置和滾壓力完成校直工序。滾壓校直工作原理，圓角滾壓強(qiáng)化跟其它的曲軸強(qiáng)化方法比較起來具有以下的特點(diǎn):能夠降低曲軸外表粗糙度，強(qiáng)化被滾壓的外表，經(jīng)滾壓后產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，硬化層深度一般為0.5～1.5mm，硬度可提高5%～50%。能減小切削加工時(shí)留下的刀痕跡等外表缺陷，從而降低了應(yīng)力集中程度。目前，廣泛采用的是沉割滾壓。該工藝要求預(yù)先在曲軸圓角處加工一沉割槽，滾壓強(qiáng)化部位在槽內(nèi)，軸頸磨削時(shí)不會(huì)破壞滾壓層，又消除了滾壓凸緣和滾壓變形，生產(chǎn)效率高，滾壓強(qiáng)化效果好。采用沉割圓角滾壓可減少磨削時(shí)間，提高砂輪的壽命。〔二〕、我公司生產(chǎn)的曲軸圓角滾壓機(jī)床根據(jù)曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝的要求，我公司與東風(fēng)汽車集團(tuán)公司工藝研究所和武漢理工大學(xué)合作，率先研制成功了QH2-040數(shù)控曲軸圓角滾壓智能柔性加工機(jī)床、QH2-041數(shù)控全自動(dòng)曲軸圓角滾壓加工機(jī)床。QH2-040數(shù)控曲軸圓角滾壓智能柔性加工機(jī)床，配有計(jì)算機(jī)校直專家系統(tǒng)，具有循環(huán)啟動(dòng)、自診斷、程序存儲(chǔ)等功能，適用于各種曲軸的圓角滾壓強(qiáng)化及校直。該機(jī)床的主要關(guān)鍵部件為在線檢測(cè)裝置、連桿頸滾壓鉗、主軸頸滾壓鉗。機(jī)床采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和液壓系統(tǒng)的壓力變化，由校直專家系統(tǒng)自動(dòng)確定校直參數(shù)。1、QH2-040數(shù)控曲軸圓角滾壓智能柔性加工機(jī)床與國外同類加工系統(tǒng)相比：(1)設(shè)備的加工范圍大于國外同類產(chǎn)品，適合于我國絕大多數(shù)大小曲軸的加工，以適應(yīng)我國曲軸生產(chǎn)廠家產(chǎn)品品種多且產(chǎn)品經(jīng)常改型的國情?！?〕專家系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)功能，該系統(tǒng)能將今后生產(chǎn)實(shí)踐中的成功校直實(shí)例不斷地動(dòng)態(tài)補(bǔ)充到專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中去，不斷修正專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的不理想數(shù)據(jù)，并將理想的范例進(jìn)行優(yōu)化與正交分析，以提高校直成功的概率。機(jī)床按預(yù)先設(shè)定的滾壓力和滾壓次數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸所有主軸頸、連桿頸的底切圓角進(jìn)行滾壓，通過對(duì)底切圓角滾壓，在曲軸疲勞強(qiáng)度敏感圓角區(qū)域內(nèi)，形成局部壓應(yīng)力場(chǎng)，從而提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)，機(jī)床具有校直功能，改善曲軸的彎曲變形。機(jī)床主軸由交流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和準(zhǔn)確定位，左、右橫向移動(dòng)溜板分別由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾壓力大小由電液伺服系統(tǒng)控制，機(jī)床配有自動(dòng)送料及自動(dòng)檢測(cè)裝置，工件由液壓缸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頂緊和自動(dòng)夾緊，機(jī)床其它動(dòng)作均通過液壓缸自動(dòng)完成。機(jī)床特點(diǎn)：2、QH2-041數(shù)控全自動(dòng)曲軸圓角滾壓加工機(jī)床校直—在“校直〞模式下，機(jī)床首先對(duì)工件的彎曲變形進(jìn)行測(cè)量，如果超差那么施行滾壓校直，直至變形合格或滿足某一判據(jù)為止。測(cè)量—機(jī)床在此模式下工作時(shí)，其功能相當(dāng)于一臺(tái)曲軸彎曲變形測(cè)量機(jī)，可自動(dòng)測(cè)量工件的彎曲變形并顯示測(cè)量結(jié)果。

滾壓—按預(yù)先設(shè)定的滾壓力和滾壓次數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸所有主軸頸、連桿頸的底切圓角進(jìn)行同時(shí)滾壓。

調(diào)整—專為機(jī)床調(diào)試而設(shè)置的工作模式，在此模式下機(jī)床的所有動(dòng)作均通過手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)。機(jī)床具有以下4種工作模式：機(jī)床由以下部件組成：床身、車頭箱、支承架、九個(gè)滾壓鉗、九副滾壓頭、尾座、送料及檢測(cè)機(jī)構(gòu)、液壓箱、潤滑箱、數(shù)控箱、強(qiáng)電箱等。車頭箱固定在臥式床身左前端，支承架固定在床身后部，尾座在機(jī)床右前端V-平導(dǎo)軌上，主軸頸、連桿頸滾壓頭分別裝在主軸頸支承架、連桿頸支承架上，主軸頸、連桿頸滾壓頭通過各自的定位鍵固定在各自上下鉗體之間。機(jī)床特點(diǎn)：曲軸圓角滾壓機(jī)床中，德國的機(jī)床具有自學(xué)習(xí)功能和智能專家系統(tǒng)。生產(chǎn)的通用型曲軸滾壓機(jī)自動(dòng)化程度高，有專門的液壓裝置和控制系統(tǒng)，時(shí)間、壓力均能獨(dú)立控制，能在滾壓工序開始和結(jié)束階段連續(xù)控制壓力上升和下降，以獲得最正確的滾壓效果。最近幾年