曲軸制造技術(shù)的進(jìn)展及敏捷柔性生產(chǎn)線方案初探

曲軸制造技術(shù)的進(jìn)展及敏捷柔性生產(chǎn)線方案初探曲軸是發(fā)動機(jī)的心臟；曲軸制造技術(shù)是發(fā)動機(jī)制造技術(shù)的集中體現(xiàn)。國內(nèi)汽車發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件主要制造技術(shù)裝備目前依賴進(jìn)口，而發(fā)動機(jī)曲軸加工的敏捷柔性生產(chǎn)線還處在初期階段，需要一個長期的技術(shù)積累和發(fā)展過程。曲軸加工工藝的發(fā)展演變1)20世紀(jì)70年代以前，發(fā)動機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。2)20世紀(jì)70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。3)20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動，加工精度有一定的提高。4)1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)?、車－車?yán)に嚕▓D1為雙刀盤車－車?yán)摴に嚲哂芯雀?、效率高等?yōu)點，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽（包括軸向沉割槽）的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。圖1雙刀盤車－車?yán)?)20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑（圖2為雙刀盤高速外銑），它對平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點：切削速度高（可高達(dá)350m/min）、切削時間較短、工序循環(huán)時間較短、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、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。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠（砂輪頭架）和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級精度。圖2雙刀盤高速外銑20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時僅幾分鐘的時間。這將會出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。6)進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心（圖3為M40G型）能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸（擺動跟蹤磨削）。雹圖3卷M境40刪G車機(jī)銑復(fù)泡合加元工中肝心狹由以幟上演球變可寇以看控出，宴曲軸師的加撫工工東藝正糠向著候高速鄭、高判效、償復(fù)合塑化方茂向發(fā)朋展。賽目前當(dāng)較為幻流行綢的粗貝加工惑工藝恩是主碧軸頸飾采用已車－導(dǎo)車?yán)罟に嚱『透叱仕偻饷广?，瓦連桿準(zhǔn)頸采警用高翠速隨僅動外鑰銑，金全部票采用死干式污切削沃；精凡加工魚采用爽數(shù)控火磨床暮加工白，具木有自揪動進(jìn)窯給、濟(jì)自動悅修正豬砂輪待、尺妨寸和銜圓度堅自動扔補(bǔ)償忠、自應(yīng)動分底度和帖兩端干電子凡同步饑驅(qū)動構(gòu)等功戀能。辮主軸昌頸和伏連桿夢頸可捧一次得裝夾香全部惱磨削他完畢拌；超歲精加咸工采佩用數(shù)星控砂辛帶拋擦光機(jī)吳，帶德尺寸百控制蹄裝置頌。裹典型刻曲軸料加工卡先進(jìn)欣裝備幕性能理簡介裝1)汁C笛NC緩高速餃隨動完外銑頑（圖忍4）逮：現(xiàn)耀介紹俘一款敞型號睜為V壓DF勵3老15鼠OM早-4族的高邪速隨卡動外宅銑床頭的性脖能。蕉該機(jī)摸床是鍬德國怒BO案EH蔽RI菌NG產(chǎn)ER餅公司陽專為懇汽車苦發(fā)動挪機(jī)曲牛軸設(shè)峰計制加造的稱柔性易數(shù)控各銑床轟，該菌設(shè)備史應(yīng)用蠻工件除回轉(zhuǎn)鈔和銑玉刀進(jìn)繪給伺趁服連壘動控側(cè)制技跪術(shù)，修可以駝一次血裝夾舅不改動變曲炕軸回決轉(zhuǎn)中讀心隨膀動跟碼蹤銑論削曲跳軸的灑連桿授軸頸悉。采州用一揮體化摧復(fù)合識材料饒結(jié)構(gòu)醉床身探，工恒件兩騰端電溉子同顛步旋擇轉(zhuǎn)驅(qū)竟動，撥具有謠干式中切削使、加狐工精猜度高味、切訂削效戀率高罰等特哀點；注使用朽SI紛EM蒸EN籌S檔8愿40蛙D錫CN塊C控忽制系淺統(tǒng)，喘設(shè)備饅操作堪說明賊書在搏人機(jī)卸界面跌上，使通過準(zhǔn)輸入筑零件納的基默本參輩數(shù)即嚴(yán)可自斯動生晶成加蘋工程珠序，聰可以恐加工填長度甜45芹0～療70綁0m覺m、太回轉(zhuǎn)黃直徑遠(yuǎn)在3缺80師mm今以內(nèi)陳的各高種曲身軸，吃連桿湯軸頸以直徑弊誤差大為壇±述0.蘇02座mm淚。數(shù)圖4至C嗎NC獄高速真隨動航外銑瓜機(jī)辨CN祥C車迎-車伍拉機(jī)船床：高該設(shè)兆備一玩次設(shè)趙定能膜完成快所有穴同心蹤圓的須車削柱，并郵在同霜一臺毀機(jī)床得上完貼成車信—馬車?yán)i（車藥側(cè)端反面）聞加工楚，加及工效覆率高癥，通寄過使彩用特喂殊卡想盤和狼刀具瞎系統(tǒng)語還能裕實現(xiàn)殃柔性哭加工作，且困機(jī)床蹲保養(yǎng)粒簡便束維護(hù)攏成本摩也較酒低，噸特別禮適用功于平廈衡塊腔側(cè)面堪不需渣加工秤、軸射頸有街沉割干槽的字曲軸否。其駕中拉駱削工珍藝可誼用高叛效的屆梳刀賺（圖乒5）懸車削具工藝方代替陪，梳神刀加吼工通莖常放貍到該虎工序迎的最從后工銅步，饑通過挎微量姥的徑平向進(jìn)居給和吧縱向聲車削廚實現(xiàn)殖高速宴精加源工。中圖5外梳僻刀刀慰片沸2)角似曲軸遲止推象面車秀滾專別機(jī)（折圖6端）：鞋該設(shè)曉備用脹于對閱曲軸絞止推飼面精玻車滾楊壓加壇工，窄并具谷有以擊下技填術(shù)特創(chuàng)點：邀滾壓改拋光劣止推謊面并店在線素測量鴉、滾榨壓拋狹光代港替磨饒削加籠工、扭可同壓時進(jìn)架行車肆削加徒工、帝在刀剃盤上長裝有雙滾壓衣拋光毀裝置跑、可芽獲得遍更高驗精度盡。目脾前性春能較梳好的福設(shè)備共有德便國赫詞根塞塘特（莫HE錯GE攪NS婆CH器EI夕D）落公司刪的曲拴軸止裂推面束車滾孕專機(jī)參等。遼圖6脫止辟推面穩(wěn)精車榆滾壓狐機(jī)沫3)循遺CN遙C曲春軸磨神床：臥以德趴國埃隊爾溫輝勇克權(quán)機(jī)器惰制造書有限獻(xiàn)公司脈（J語UN丙KE甚R）址的擺尿動跟碰蹤系擋列磨蓮床為拒例，涂該設(shè)繞備采罩用了斗用于肉高速棄加工膠的C軍BN睛砂輪毀和使團(tuán)用油聰冷卻順曲軸躍的組者合，礙適用佛于加丟工汽把車發(fā)蒙動機(jī)三曲軸康，質(zhì)耽量可撞靠。陣主要輝性能素有：銅在加責(zé)工過莖程中規(guī)檢測眉并修喜正軸診頸圓緊度和隨尺寸澤；帶圓有膠“灶學(xué)習(xí)浩功能過”捆的控資制系智統(tǒng)，野附加槍對圓病度偏份差和炮干擾餓量的并自動蹲補(bǔ)償非，可勉進(jìn)行別補(bǔ)償攏的干窮擾量寬是：森溫度素，機(jī)判械及拖動力挑影響首，磨影削余流量的灣變化壟，材咳料以夜及金滿相結(jié)杰構(gòu)的均變化撫，砂狹輪的蹈可切煎削性步，機(jī)塘床的撿磨損在狀況躁；磨準(zhǔn)削主董軸頸謙和連膽桿軸孟頸一厭次裝縮夾，旱理論鋒上的待偏差潮為零盾；樓切入效式磨繞削及津擺動欠式磨絞削；摘對揪“伏敏感后工件澤”歷的支鬼撐，斯在主站軸上陣采用綁自動饑對中自心的慣三點節(jié)式中因心架稻；C丈NC擊控制上的冷扮卻劑滲供給糾保障競了磨絡(luò)削區(qū)紛域的制持久停用量霜；采則用靜并壓圓藥型導(dǎo)事軌，井無爬披行現(xiàn)歡象，嚇確保桌持久椅的高碧精確急度（旁X軸罩導(dǎo)軌勸，進(jìn)矮給絲和杠，答止推柜軸承把）；編減震輩抗扭渠轉(zhuǎn)床鐮身，狐使用株礦物堅的合餐成材阿料澆綿注而導(dǎo)成，漂具有弓良好衫的吸帝震抗估彎功擋能；省砂輪凝軸適生用于補(bǔ)高達(dá)籍14慣0m惜/s丑的磨底削。喉圖7辮是型儀號為趟“垃JU逃CR附AN章K炎60陷00趙/5煌0-稀50于”學(xué)的數(shù)修控曲劣軸磨輪床。澆該磨遵床具墻有四墊片C霧BN網(wǎng)砂輪糞，每梢片均者可獨唐立磨稼削，釘一次耐裝夾污可磨腹削全歡部主橋軸頸潤和連是桿頸挖。準(zhǔn)圖7睬J酒UC艘RA沃NK棋6序00廈0/甲50刃-5扒0型塵CB唐N磨灶床的電前端擴(kuò)和后研端形艱狀上從以沉上所世介紹堤的幾它種先俊進(jìn)設(shè)讓備可付以看曲出一波個共板同點宿，就游是高膠速高駕效柔頁性化記，適擴(kuò)合于所當(dāng)今活產(chǎn)品做多品習(xí)種、然小批吐量的鋒發(fā)展鎖趨勢英。由災(zāi)于曲仙軸加蟻工不糾同于榨普通雨機(jī)械肉加工猾，許脂多工驅(qū)序必景須使?fàn)t用專丑用刀范具，串如上或面介測紹的糟內(nèi)銑毅、車挎－車帆拉和勸高速漫外銑演，所悉使用擴(kuò)的都太是專注用刀道具，遭這些迫刀具蠶的刀狹體制給造復(fù)垮雜，構(gòu)價格賤也比慧較昂幸貴。您如果言產(chǎn)品辜變型矩要牽右涉曲月軸結(jié)緞構(gòu)的很變化絡(luò)，就芒導(dǎo)致編必須淹使用施新的側(cè)刀體規(guī)來加痰工曲毫軸，姓這就艘會影書響產(chǎn)縣品開書發(fā)周姓期和賊制造動成本金，最疏終導(dǎo)針致產(chǎn)絞品缺新乏競佩爭力宅?，F(xiàn)狀在瓦獄爾特刺等刀彈具制斤造商暑已開制發(fā)出塞柔性廚化的垂曲軸代制造慌專用玻刀具手—隱模塊怖化刀琴具（掃圖8茅）。甜大大通縮短護(hù)了產(chǎn)惰品開雙發(fā)周止期，腔降低燦了制垮造成醉本。絮圖8樹模鉆塊化弄曲軸掏刀具私系統(tǒng)筍曲軸注敏捷您柔性中生產(chǎn)喜線（糞AF小TL制）方言案探欠討議目前乎國內(nèi)育轎車傅曲軸攏生產(chǎn)勾線多恰為高啄速柔邊性生方產(chǎn)線勿FT物L(fēng)(濾Fl晉ex獵ib功le鞠T矛ra駝ns您fe光r適Li董ne浮)，院這種鄭生產(chǎn)幅線的鬧特點現(xiàn)是不撞僅可綱以加兼工同潮系列飾曲軸紋，而珠且還說可加垂工變伐型產(chǎn)愿品、僅換代內(nèi)產(chǎn)品鴿和新奸產(chǎn)品汗，真企正具稍備柔聞性意春義。叨為進(jìn)董一步現(xiàn)提高之高速曠柔性趙生產(chǎn)該線的悔生產(chǎn)撞效率并，更胃快的薄適應(yīng)框巿場添，F(xiàn)愉TL崗下一束步發(fā)濃展是唯敏捷頭柔性似生產(chǎn)先線A綠FT終L（揮Ag膛il校e誓Fl玻ex哨ib竟le蛾T揉ra壁ns巴fe逼r駱Li鍵ne逃）。汁其主宗要目餡的是輛：協(xié)1）原滿足牧巿場川變化健的需脊求。準(zhǔn)不但確滿足辟當(dāng)前基產(chǎn)品詞的要話求，嚇還應(yīng)珠考虙蛾未來塑巿場慣需求祖。滋2）昏滿足燭生產(chǎn)青方式甘的需或求。夏能滿販足現(xiàn)趴代發(fā)微動機(jī)?！袄ǘ嗥房谭N、券大中桃批量靈、高抬效率紙、低奮成本敏”壓的生惜產(chǎn)需蠻求。別3）鳳符合撐“邊精益都生產(chǎn)屈”位的原草則。障杜絕蔬浪費(fèi)俊，用堡最少現(xiàn)投資于、最樹大回慎報謀鏟取利領(lǐng)潤。窯由于肢發(fā)動厚機(jī)曲什軸自蝶身結(jié)席構(gòu)的潑特殊翻性，捕筆者童認(rèn)為取曲軸賠AF虛TL氏應(yīng)具涂備以野下特?zé)燑c：斯由高顛速加六工中抹心和絲高效楚專用虜機(jī)床末（含券少量內(nèi)組合策機(jī)床恥）組碗成。乓按工資藝流嗎程排話列機(jī)決床并炒由自洞動輸滾送裝蠻置連磁接，全采用騰柔性憲夾具場和高賠效專燕用刀虎具生恰產(chǎn)。腦為防廉止關(guān)碌鍵工值序設(shè)語備故獻(xiàn)障造蟲成全辣線停雁產(chǎn)，耀可增嫩設(shè)平棚行設(shè)架備增恭補(bǔ)，籌亦能出滿足瞞大批存量生揉產(chǎn)的火需要速。以燦下是鴨其工跡藝流備程（亮僅金蔽屬加厘工部六分）澇：軟銑端口面、江定總破長、飽鉆質(zhì)厚量中磨心孔遼、車斯大小蜘端外哄圓堤→據(jù)銑主百軸頸詢及軸均肩玻→電銑連具桿頸頓及軸葬肩朱→衡車?yán)≈鬏S協(xié)頸及云沉槽易→隙車?yán)逻B桿押頸及棚沉槽倒→匙槍鉆胃油孔過→帖清洗大→翻圓角宴滾壓連→晚法蘭湊鉆孔沃攻絲寄→套精磨償主軸紗頸（蝶CB購N）考→憤精磨襲連桿叮頸（屠CB樸N）思→刮斜切軍磨小格端為→匙斜切培磨法謝蘭端書→難車滾打止推鑰面、躁銑鍵白槽棕→事動平島衡棋→幫砂帶虎拋光辟主軸留、連妻桿及獵法蘭笛外徑歸→予清洗測、冷捉卻斧→威檢測授分類許。啞對上坑述工因藝流態(tài)程有坐幾個挺問題能探討孔如下病：愿1、鳥曲軸擁質(zhì)量奏中心股孔和叉幾何漠中心夢孔的均選用價。堪1）撤毛坯哭質(zhì)量雪好，亮加工渾余量摸小且順加工爬余量漁分布嘩均勻激。這欺時曲服軸的蠅質(zhì)量貧中心尼孔與授幾何貝中心種孔基熊本重羽合，尾則不胖必花茄費(fèi)較樓高的希經(jīng)費(fèi)栽購置換質(zhì)量城定心庫設(shè)備斗而直凱接鉆醫(yī)幾何右中心孕孔。藍(lán)2）英毛坯湖質(zhì)量金較差緒，加腫工余遣量大咐且加同工余財量分躺布不翅均勻大，要僻優(yōu)先欄選用慶質(zhì)量惜中心桐孔。盲因初愉始不刊平衡歪量較瓦大，非如果遭鉆幾秩何中稠心孔私，質(zhì)寧量分脆布不豆均勻著，轉(zhuǎn)雕動慣僚量較輪大，起損壞楚后續(xù)棉加工占設(shè)備棗精度仆。再凱者，劈采用制幾何址中心燈孔，問在進(jìn)要行動救平衡乳時，堆初始鴨不平贊衡量鳳可能仍超出麥平衡粱機(jī)要梢求而行無法惰平衡夠。在釀這種斜情況母下應(yīng)倡優(yōu)先亦選用斯質(zhì)量江定心弦機(jī)。乓2、絡(luò)曲軸織粗加并工機(jī)僑床的腰合理討選用諒1）精選用父原則央先進(jìn)繭的金積屬加壯工設(shè)闊備在液曲軸搖制造歌中的窯重要邊性毋擱庸置脫疑，弦它能抓夠可伶靠地敏保證敲尺寸豎精度效和一忌致性但，適岔應(yīng)生槳產(chǎn)節(jié)石拍的暖要求拒，提參高整枯體工廉藝水鋪平。乒但不糖能采膠取動“乳拿來冬主義擠”緣，也那并不隨是設(shè)蜻備越毒先進(jìn)反越好循，應(yīng)順符合牙以下握三個禁原則效：1岔）符檢合工伴藝性煙原則蠶，結(jié)血合產(chǎn)背品結(jié)費(fèi)構(gòu)，孔能滿廳足尺元寸精待度和董一致果性的景要求端。2腸）符婚合經(jīng)防濟(jì)性目原則滔，采蹈用招愛標(biāo)的痕形式懷降低霧成本弦。3族）符燈合設(shè)在備管濫理和豆維修腐性原楊則，員考察哭設(shè)備他生產(chǎn)吧商售昏后服揀務(wù)質(zhì)厚量，露設(shè)備駐易損虹件是魄否能乏夠隨悲時采獻(xiàn)購等棋。小2）臟合理裹組合久國內(nèi)噴曲軸盟制造瘡企業(yè)君對引國進(jìn)設(shè)溪備存踏在一哈些誤裹區(qū)，晝比如適認(rèn)為很設(shè)備櫻越先陡進(jìn)、載昂貴赤越好蓮。其蜜實如溪果使萌用不遠(yuǎn)當(dāng)，照先進(jìn)揉設(shè)備劍起不穩(wěn)到應(yīng)代有的講作用然，造嫌成浪冤費(fèi)。鹿下面艙以C淺NC湯高速峽外銑黑、C殘NC閉內(nèi)銑少、C肉NC甲車-前車?yán)龅暮先嗬斫M演合為炎例來飛介紹勵。倚（1堤）曲帶軸平剪衡塊亂側(cè)面板需加收工，這主軸繼頸加鞠工應(yīng)咽優(yōu)先昏選用六CN牛C內(nèi)久銑或肚CN拉C高細(xì)速外纏銑，額連桿雁頸的忙加工藏用C車NC推高速偉外銑不。如沾果毛喬坯是榮鍛鋼怎毛坯河，C雖NC縣內(nèi)銑榆更有歌利于演斷屑允。不認(rèn)宜采玩用C乒NC卵車-覆車?yán)瑁删苡谄矫艉鈮K驅(qū)側(cè)面訓(xùn)是斷辣續(xù)車重削，蒼曲軸線轉(zhuǎn)速稍又很修高（罵約1罵00接0r魚/m幅），紡崩刀濤現(xiàn)象具很嚴(yán)姨重。剝（2玻）曲菠軸平禮衡塊呢側(cè)面嚇不需縮加工款，主院軸頸楚加工偶選用皆CN肚C車冤-車屑拉比詳較合貼理，背加工繡精度續(xù)高。唯由于掃連桿魄頸軸包線不索在一罷條中川心線禁上，睜如六稱拐曲釀軸，止用車艦-車語拉加宴工就擴(kuò)有一餓些麻紅煩，散CN棕C高檢速外紀(jì)銑就虜比較典合理嘉。叫（3叨）軸看頸有墾沉割用槽的宜曲軸桿，此掀時C凝NC冬車-英車?yán)L體現(xiàn)坡出其紙優(yōu)越成性，疑若軸離向有劈沉割群槽，抗CN臟C高院速外暢銑和優(yōu)CN抗C內(nèi)彎銑不灘能加聾工，巖而車粒-車毯拉能柄加工缸。姑以上漠設(shè)備添應(yīng)采漏用獨侵立雙娛刀盤瘋、模邁塊化朗刀具亦系統(tǒng)溜等實御現(xiàn)柔奇性化嶼加工讓。畏3、吃曲軸珍圓角尸滾壓短強(qiáng)化絮