組合式曲軸的創(chuàng)新加工

謝小平（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516000）

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組合式曲軸的創(chuàng)新加工

謝小平
（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516000）

摘 要：本文主要介紹了組合式曲軸的創(chuàng)新加工方法，加工過(guò)程中如何避免工件因剛性不足而引起的加工變形，以及如何正確選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，如何提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：組合式曲軸；加工變形；端面撥動(dòng)頂尖

一、引言

利用車(chē)床加工組合式曲軸、有一定的技術(shù)難度，如圖1所示曲軸，該曲軸為左右兩部分偏心零件組合式曲軸。普通曲軸通常為整體式、通常曲軸加工過(guò)程中，因?yàn)槠囊蠊ぜ庸び嗔看?，加工過(guò)程中因偏心鋼性不足工件容易產(chǎn)生變形，難以保證偏心公差要求導(dǎo)致工件報(bào)廢。

下面介紹本人在生產(chǎn)中利用普通車(chē)床與數(shù)控車(chē)床配合對(duì)組合式曲軸的車(chē)削加工方法。

零件材料40Cr鋼性能簡(jiǎn)介：

40Cr鋼是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷(xiāo)子、連桿、螺釘、螺帽、進(jìn)氣閥等。此外，這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。40Cr調(diào)質(zhì)以后的硬度大概在HRC32～36之間。

40Cr鋼材屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。40Cr經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度最高能達(dá)到HRC43～55。

圖1　 件1圖

圖2　 件2圖

二、加工難度分析

1 偏心量大；

2 切削余量大；

3 斷續(xù)切削；

4 工件剛性不足；

5 表面要求高、同軸度要求高；

6 加工中離心率大。

三、加工流程及相關(guān)技術(shù)處理

加工組合式曲軸關(guān)鍵是設(shè)法解決好車(chē)曲軸加工中曲軸鋼性不足，加工序中合理按排熱處理工序，避免工件加工后變形，產(chǎn)生廢品。

（一）加工流程

1 工件粗加工（普車(chē)）；

2 調(diào)質(zhì)處理；

3 件1半精加工（數(shù)車(chē)）專(zhuān)用夾具；

4 件2半精加工（數(shù)車(chē)）專(zhuān)用夾具；

5 件1、件2組合；

6 在偏心處加固（螺絲圖）；

7 加工工件偏心孔；

8 數(shù)控車(chē)床精加工（端面撥動(dòng)頂尖）配平衡塊；

9 檢測(cè)；

10 拆卸加固螺絲；

11 檢測(cè)；

12 氮化；

13 全檢入庫(kù)。

（二）曲軸工件剛性對(duì)工件的加工影響及常用解決方法

1 因工件一拐部分空位加工后對(duì)加兩軸頭時(shí)，工件鋼性大幅降低，通常車(chē)一拐處加支撐螺絲。

2 因工件一拐部分偏心量，當(dāng)工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生離心作用及震動(dòng)。通常采用配重塊解決。

（三）曲軸工件生產(chǎn)常出現(xiàn)不良情況描述

1 兩軸頭尺寸超差；

2 兩軸頭不同心；

3 兩軸頭與一拐偏心軸線處不平行。

圖3　 件1和件2組合圖

四、加工過(guò)程

（一）普通車(chē)床（粗加工部分）

1 刀具：70°粗加工刀具

參數(shù)說(shuō)明：

（1）YT5硬質(zhì)合金。70°粗車(chē)刀采用直線過(guò)渡刀刃提高刀具壽命。

（2）采用副刃傾角刀刃及副倒棱減少刀具在粗加工時(shí)發(fā)生蹦刃現(xiàn)象。

（3）斷屑槽較淺，有利刀具強(qiáng)度使排屑順暢。

（4）70°粗車(chē)刀與90°車(chē)刀交替使用完成粗加工。

2 合理選用切削用量

工件轉(zhuǎn)速：60m/min～70m/min；進(jìn)給量：0.3～0.45mm/轉(zhuǎn)；切削深度=5mm～8mm。

圖4　螺絲加固方法圖1　

圖5　螺絲加固方法圖2　

3 實(shí)際操作（加固方法）

用料：①3個(gè)—M10螺絲及螺母

②厭氧膠（型號(hào)—L680）高強(qiáng)度型

（1）將件1、及件2組合緊固并確保有足夠的精車(chē)加工余量約3mm，注意清潔需加固偏心位端面，以確保厭氧膠能有效粘結(jié)。

（2）將三個(gè)螺絲均布于需加固平面，并用手?jǐn)Q緊，此過(guò)程不可使用板手等。加力工具，避免因螺絲頂緊力度過(guò)大在精加工后拆除加固螺絲后工件同軸度超差。

（3）厭氧膠加固，將曲軸直立固定，用厭氧膠均勻涂在螺栓頭平面上，初固10～15分鐘后，將曲軸調(diào)頭同樣方法也在螺母平面上同樣涂上厭氧膠，整體靜放24小時(shí)固化、備用。

（二）數(shù)控車(chē)床（精加工部分）

1 90°精車(chē)刀具

參數(shù)說(shuō)明：

（1）采用90°精車(chē)刀，YT30硬質(zhì)合金。

（2）采用刃傾角+3度刀刃有利切削排出不會(huì)損傷已加工表面

（3）副倒棱0.1（用油石背出）

（4）斷屑槽4-5mm*R3卷削效果好，切削阻力小。有利于刀具排屑順暢。

刀具需使用綠碳化硅油石研磨。

2 工件裝夾

（1）在確保數(shù)控車(chē)床主軸孔清潔狀態(tài)下安裝端面撥動(dòng)頂尖。

（2）將已半精加工的曲軸，按端面撥動(dòng)頂尖方式裝夾于數(shù)控車(chē)床注意與配重塊相對(duì)應(yīng)。

（3）右手輕搖尾座，（在車(chē)床低速正轉(zhuǎn)下）使端面頂尖撥盤(pán)上的齒輪扎入工件端面，并同時(shí)用左手食指與母指緊握尾座活動(dòng)頂尖以雙指無(wú)法停止活動(dòng)頂尖轉(zhuǎn)動(dòng)為準(zhǔn)，這樣能保證足夠的頂緊力度也能避免過(guò)大的頂緊力導(dǎo)至工件精加工后形位公差超差。

3 切削用量選用

工件轉(zhuǎn)速：600-900轉(zhuǎn)/分；進(jìn)給量：0.08-0.12/轉(zhuǎn)（G99指令狀態(tài)下）；切削深度：1.0-1.5mm（半精加工），0.5mm（精加工）。

4 精車(chē)

利用數(shù)控車(chē)床尺寸控制精確的特點(diǎn)在數(shù)控車(chē)床精加工能有效控制尺寸精度，降低操作難度，提高生產(chǎn)質(zhì)量效益。為方便控制尺寸選用G01直線插補(bǔ)指令加工曲軸兩軸面。

在精加工曲軸工件時(shí)因工件偏心量大，如一次裝夾工件全部加工，在加工右端外圓時(shí)刀具及刀架易與工件發(fā)生碰撞，所以需采用端面撥動(dòng)頂尖調(diào)頭加工，與兩頂尖配合雞心夾撥動(dòng)比較保證工件的加工面不會(huì)因雞心夾夾緊螺絲壓花工件表里，保證工件的加工精度提高了生產(chǎn)效率。

5 拆卸加固螺絲

拆卸加固螺絲方法采用酒精燈在加固螺絲厭氧膠處加熱約200℃，即可方便取下加固螺絲。并趁熱用抹布擦掉工件上的厭氧膠。

結(jié)語(yǔ)

按照以上方法加工組合式曲軸，每批次100套左右產(chǎn)品均能保證合格，不但降低了加工難度，同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]張恩生.車(chē)工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[2]陳剛.車(chē)工技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3]晏丙午.高級(jí)車(chē)工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006.

[4]黃鶴汀.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[5]徐宏海.數(shù)控機(jī)床刀具及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[6]王泉國(guó).數(shù)控車(chē)床編程與加工（廣數(shù)系統(tǒng)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

中圖分類(lèi)號(hào)：TG316

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