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、通常曲軸加工過程中，因?yàn)槠囊蠊ぜ庸び嗔看?，加工過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)中利用普通車床與數(shù)控車床配合對(duì)組合式曲軸的車削加工方法。

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）；

2 調(diào)質(zhì)處理；

3 件1半精加工（數(shù)車）專用夾具；

4 件2半精加工（數(shù)車）專用夾具；

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。

（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、加工過程

（一）普通車床（粗加工部分）

1 刀具：70°粗加工刀具

參數(shù)說明：

（1）YT5硬質(zhì)合金。70°粗車刀采用直線過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°粗車刀與90°車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，此過程不可使用板手等。加力工具，避免因螺絲頂緊力度過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)控車床（精加工部分）

1 90°精車刀具

參數(shù)說明：

（1）采用90°精車刀，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)控車床注意與配重塊相對(duì)應(yīng)。

（3）右手輕搖尾座，（在車床低速正轉(zhuǎn)下）使端面頂尖撥盤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

利用數(shù)控車床尺寸控制精確的特點(diǎn)在數(shù)控車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

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.

中圖分類號(hào)：TG316

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