發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工機(jī)床的高效專用性，是曲軸制造裝備的一大典型特征。“高效專用”對(duì)機(jī)床的基本要求是高剛度、高速度和大功率。高效專用機(jī)床的基本特征是“量體裁衣”型，即按照用戶需要提供個(gè)性化產(chǎn)品。
高效專用性是曲軸制造裝備的一大典型特征。由于曲軸自身結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了其加工機(jī)床的特殊性，只有合理應(yīng)用合適的加工機(jī)床，才能發(fā)揮出曲軸加工機(jī)床的高效專用性，從而提高工序的加工效率。
整體解決方案要求
高效專用機(jī)床屬于“精益機(jī)床”，去除冗余功能，具有高效率和極強(qiáng)的針對(duì)性特點(diǎn)?，F(xiàn)代高效專用機(jī)床的供貨方式是整體解決方案。整體解決方案有如下要求：
1．要求從設(shè)備研制到投產(chǎn)后都采用協(xié)同工程——與上下游合作伙伴（供應(yīng)商）及用戶，通過(guò)異地設(shè)計(jì)建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。聯(lián)合研制貫穿于全過(guò)程，為用戶服務(wù)貫穿于產(chǎn)品全生命周期。
2．要求供貨商熟悉用戶產(chǎn)品（包括預(yù)測(cè)中期發(fā)展的新產(chǎn)品），熟悉用戶工藝，具有編程能力、設(shè)備優(yōu)化使用能力、工藝裝備成套能力和集成能力，即可將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和信息系統(tǒng)集成為制造單元及相應(yīng)的人員培訓(xùn)。
3．要求供貨商具備自主技術(shù)創(chuàng)新能力，提供的不僅是全面的，還必須是當(dāng)代技術(shù)水平可達(dá)到的“最佳”方案。促使供貨商實(shí)現(xiàn)用戶需求“拉動(dòng)”的自主創(chuàng)新。同時(shí)，與用戶聯(lián)合研制過(guò)程中積累的多個(gè)創(chuàng)新，為開發(fā)的產(chǎn)品“原創(chuàng)性”打下基礎(chǔ)。
4．還要求供應(yīng)商具備經(jīng)濟(jì)分析能力，能夠根據(jù)用戶資金（包括動(dòng)態(tài)資金），提出幾個(gè)方案及報(bào)價(jià)，并且為用戶提出投資回報(bào)周期及盈利分析。
5．要求用戶提供擬加工工件圖紙或他們的典型工件圖紙和技術(shù)要求；提出應(yīng)達(dá)到的生產(chǎn)率（單件加工工時(shí)）和質(zhì)量水平（均應(yīng)適當(dāng)高出現(xiàn)有的水平）；工件在本機(jī)床加工前后工序的情況，使得機(jī)床一到廠即可立即投入生產(chǎn)，而且加工效率和加工質(zhì)量均能立刻穩(wěn)定可靠地符合或高于用戶原來(lái)提出的要求，迅速創(chuàng)造效益。
典型曲軸高效專用機(jī)床應(yīng)用三例
1.數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床
車?yán)夹g(shù)起源于美國(guó)的一項(xiàng)技術(shù)專利，在曲軸加工中逐漸得到發(fā)展。目前的發(fā)展較為普遍，在國(guó)外大量用于半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸加工中。車?yán)夹g(shù)加工形式可分為3種：直線車?yán)?nèi)環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)屯猸h(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)?。車?yán)に嚧蠹s在1983年左右開發(fā)出來(lái)，從1983～1988年短短的5年中，車?yán)に噺闹本€式發(fā)展成回轉(zhuǎn)式，到1988年發(fā)展到車－車?yán)に?，到目前為止其拉削方法也逐步改為梳刀工藝代替，其主要特點(diǎn)有：一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削，具有在同一臺(tái)機(jī)床上完成車-車?yán)庸?、高效率、通過(guò)使用特殊卡盤和刀具系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柔性加工以及機(jī)床保養(yǎng)簡(jiǎn)便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于平衡塊側(cè)面不需加工、軸頸有沉割槽的曲軸。其中拉削工藝可用高效的梳刀技術(shù)代替，梳刀加工通常放到該工序的最后工步，通過(guò)微量的徑向進(jìn)給和縱向車削實(shí)現(xiàn)高速精加工。采用梳刀工藝具有精度高、效率高、切屑易清理和軸向進(jìn)刀量小等優(yōu)點(diǎn)。圖1所示為雙刀盤車-車?yán)瓩C(jī)床。
圖1 雙刀盤車-車?yán)瓩C(jī)床
2.數(shù)控高速外銑機(jī)床
20世紀(jì)90年代中期開發(fā)出來(lái)的CNC高速外銑技術(shù)，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑和車-車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。以四拐曲軸為例：CNC車-車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，而CNC高速外銑只要一道工序就能完成（應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸），具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高（可高達(dá)350m/min）、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高以及柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。圖2為雙刀盤高速外銑機(jī)床。
圖2 雙刀盤高速外銑
3.數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床
數(shù)控內(nèi)銑是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的工藝，數(shù)控內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于普通外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑、剛性特別好。數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝是目前國(guó)際上曲軸連桿頸粗加工先進(jìn)的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工內(nèi)銑工藝更是首選。內(nèi)銑機(jī)床有多種加工形式，使用最多的是曲軸固定型數(shù)控曲軸內(nèi)銑加工工藝，主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高、加工精度好、適用范圍廣和柔性好，其具有代表性的工藝裝備有德國(guó)HELLER公司開發(fā)的數(shù)控曲軸內(nèi)銑機(jī)床系列。其主要功能特點(diǎn)有：曲軸固定后不動(dòng)，銑刀跟隨連桿頸銑削；機(jī)床床身為復(fù)合材料一體化結(jié)構(gòu)；工件兩端電子同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；具有干式切削、加工精度高和切削效率高等特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)可通過(guò)輸入零件的基本參數(shù)，即可生成自動(dòng)加工程序。
典型曲軸高效專用機(jī)床的合理應(yīng)用
曲軸高效專用機(jī)床也有它的加工局限性，只有合理應(yīng)用合適的加工機(jī)床，才能發(fā)揮出曲軸加工機(jī)床的高效專用性，從而提高工序的加工效率。
1．當(dāng)曲軸軸頸有沉割槽時(shí)，數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床不能加工；如果曲軸軸頸軸向有沉割槽時(shí)，數(shù)控高速外銑機(jī)床和數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床均不能加工，但數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床能很方便地加工。
2．當(dāng)平衡塊側(cè)面需要加工時(shí)，數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床應(yīng)當(dāng)為首選機(jī)床，因?yàn)閮?nèi)銑刀盤外圓定位，剛性好，尤其適用于加工大型鍛鋼曲軸；此時(shí)不適合用數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床，因?yàn)樵谇S的平衡塊側(cè)面需要加工的情況下，采用數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床加工，平衡塊側(cè)面是斷續(xù)切削，且曲軸轉(zhuǎn)速又很高，在這種工況下，崩刀現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
3．當(dāng)曲軸的軸頸無(wú)沉割槽，且平衡塊側(cè)面不需加工時(shí)，原則上幾種機(jī)床都能加工。當(dāng)加工轎車曲軸時(shí)，主軸頸采用數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床，連桿頸采用數(shù)控高速外銑機(jī)床則應(yīng)成為最佳高效加工選擇；當(dāng)加工大型鍛鋼曲軸時(shí)，則主軸頸和連桿頸均采用數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床比較合理。
曲軸可以分為體形較大的鍛鋼曲軸和輕量化的轎車曲軸，鍛鋼曲軸軸頸一般無(wú)沉割槽，且側(cè)面需要加工，余量較大；轎車曲軸一般軸頸有沉割槽，且側(cè)面不需要加工。因此可以得出結(jié)論：加工鍛鋼曲軸采用數(shù)控內(nèi)銑機(jī)床，加工轎車曲軸主軸頸采用數(shù)控車-車?yán)瓩C(jī)床，連桿頸采用數(shù)控高速外銑機(jī)床是比較合理的高效加工選擇。
（轉(zhuǎn)載）
