EN25曲軸加工的改進

吳堅文 羅素娟

【摘要】本文針對EN25曲軸生產過程中存在的問題進行改進。主要對車削、鉆中心孔、磨削等工序進行研究、針對這些工序加工過程中出現的問題進行改進，并有效地保證了各工序的尺寸精度。提高了產品的質量和生產效率，同時還大大地降低了廢品的產生，從而降低生產成本。

【關鍵詞】車削;鉆中心孔;磨削;改進;精度

我們從參加工作以來，一直從事機械專業一線教學工作，主要負責實訓教學、實驗室管理、校企合作生產等工作。在多年的教學實踐中我一直堅持理論與實踐相結合，經常深入企業，在實訓生產過程中，令我視野大開和不斷發現新的問題，促使我對知識的追求欲望，同時我還注重向經驗豐富的同行請教學習，一同探討機械加工中的難題。比如在EN25曲軸右部各工序加工精度難保證問題的探討。

EN25曲軸右部實物圖如圖（1）采用流水線的加工形式，分粗、精加工。在粗加工中，半圓鍵槽、螺紋、插花鍵、和插鏈輪已加工至最終尺寸，外圓、端面和銷孔留有余量，精加工，精磨各級外圓、端面和精鏜銷孔至零件圖紙要求如圖（2），曲軸是發動機的關鍵部件，因此尺寸公差嚴，精度要求高。但在整條生產線的生產流程中卻存在著不少影響加工質量的因素，急需我們去解決。

【主體】

EN25曲軸右部的加工包括粗精加工共十一道工序，其加工工藝流程大致如下：

1.在數控車床上夾毛胚大外圓，車小端面和右側的大端面，粗車Φ35.9? ? ? mm外圓和Φ32.9? ? ? mm，車環形槽，鉆中心孔。2.在數控車床上夾Φ35.9mm外圓，車大外圓、端面、鉆中心孔。3.在數控車床上一夾一頂裝夾粗車右端各級外圓和退刀槽。4.在數控車床上兩頂尖裝夾精車右端各級外圓、退刀槽和M16×1.5mm的三角螺紋。5.在加工中心機床上鉆曲柄銷孔至Φ27? ? ?mm、鏜曲柄銷孔至Φ27.4? ? ? ?mm、挖空刀槽至Φ28.4mm。6.在數控插齒機上插花鍵。7.在滾絲機上滾螺紋M10×1.5mm。8.在高速插齒機上插鏈輪。9.在鍵槽銑床銑半圓鍵槽。10.在成形磨床上精磨各級外圓和端面。11.在數控車床上精車端面和精車曲柄銷孔。在生產過程中，一些工序經常出現鉆中心孔鉆偏、外圓表面粗糙或燒傷、尺寸超差等質量問題，反映出加工條件和加工環境不理想，存在著影響加工質量的因素。通過在實際生產中不斷摸索、思考和現場驗證，找出了產生此類問題的原因，并采取了相應的對策。具體如下：

（一）合理改進裝夾，提高中心孔的質量

曲軸在發動機中的高負荷快速運轉決定了它的高精度性，這就較高的要求了在加工中定位基準的選擇。所以對曲軸兩端中心孔生產質量要求很高。在實際生產中，鉆右邊中心孔這個工序比較難保證質量。比如鉆偏了，鉆不圓現象。此工序是夾住大外圓毛坯，鉆中心孔的。伸出的長度較長，且鉆中心孔是在高轉速下進行的，在離心力的作用下，導致中心孔鉆偏。針對這種情況，做以下改進，一要考慮工件裝夾不能偏，且要牢固。二伸出的部位必須用輔助支承裝夾，然后再鉆中心孔。

此道工序，采用的夾具回拉式液壓卡盤，用三塊硬質合金爪把工件拉緊。曲軸毛坯材料是50Mn，是一種優質碳素結構鋼，強度、彈性和硬度均較高，且鑄造曲軸毛坯形狀不規則如圖（3）。要把工件裝牢固且跳動不大，是有一定難度的。還是大批量生產，如果每件都花這么多時間去找正工件，效率會很低，質量也難保證。可在卡盤中加工一個定位槽，從而提高效率和保證質量。后來把卡爪座鑲硬質合金的槽位銑深2mm，再制作0.3～2mm厚度不等的墊塊。調整時在硬質合金底下墊上墊塊，達到非常理想的調整效果。改進后，加工各種不同的毛坯時均能裝牢固和不偏心。但鉆中心孔是在高轉速下進行的，也存在離心力，直接鉆，不附加輔助支承，還是有鉆偏中心孔現象。改進辦法是，在靠近小端處約20mm的地方車一段直徑為Φ15mm的外圓做輔助支承的基準面。在此外圓裝上中心架作輔助支承。改進后鉆中心孔的質量完全沒問題了。

（二）磨削工序質量難保證問題的解決方法

1.磨削時工件燒傷問題的改善

第十道工序是在成型磨床上，用兩頂尖裝夾，選用成型砂輪一次性切入加工如圖（5）（6），將端面和各級外圓粗、精磨成形達到圖紙要求。此工序非常重要，它決定著產品的多個最終尺寸。在實際生產中常會出現磨削表面燒傷現象，針對這種情況，（1）先考慮砂輪是否變鈍了，因為砂輪不鋒利，工件表面與砂輪之間的摩擦力大大增加，摩擦熱也隨之上升，散熱條件非常差。導致工件燒傷。及時更換砂輪筆再修磨砂輪。砂輪筆鈍了直接影響砂輪的修磨質量的。重修后，效果不明顯，說明砂輪沒問題。（2）再考慮工件的轉速是否正常，開著空轉是正常的，再考慮工件在兩頂尖間頂的松緊是否合適。工件在兩頂尖間頂過松和過緊，都會影響工件正常轉動，工件不能正常轉動，這時砂輪與工件的摩擦力也隨著增大，摩擦熱也隨之上升，導致工件燒傷。應調整尾架套筒的彈簧力。由于工件是成批生產的，工件的總長難免出現誤差，使得每件工件在兩頂尖間安裝時也存在誤差，裝夾完應檢查工件在兩頂尖間的松緊是否合適才加工。調整后，效果還是不理想。（3）后來再考慮頭架的問題，頭架皮帶過松，也無法帶動工件正常轉動的，此時砂輪是高速運轉的，并與工件產生強烈的摩擦，使工件燒傷。及時重新調整頭架皮帶的松緊。調整后，效果明顯改善。

2.消除磨削圓度誤差

磨削過程分粗磨、精磨和光磨。這道工序是生產線的關鍵工序，它決定著產品的多個最終尺寸。如果工件表面質量控制不好，零件的整體質量就難保證。所以這道工序要嚴格控制好質量。在實際生產中最后光磨階段出現圓度超差現象。針對這問題，（1）先從裝夾考慮，檢查兩頂尖與工件接觸面是否恰當，頂尖是否有磨損。工件的松緊是否合適。用千分表重新檢查工件的跳動量，均符合要求。（2）再考慮砂輪是否變鈍了，因為砂輪變鈍，工件與砂輪之間的摩擦力也隨著增大，會影響工件的圓度誤差。重新修整砂輪后，再重新加工，發現量儀測到零件加工到最終設定尺寸時發出信號停止進給，并延時2秒后，砂輪退出。此時零件的表面還沒完全光磨完畢，導致工件圓度尺寸偏差大并且不穩定。此時再手動加工到最終尺寸，停留光磨時間長一點試試，發現圓度明顯好很多，說明砂輪的鋒利程度沒問題。只是光磨的時間不夠，因為光磨就是在看不到火星或者聽不到磨削聲時，不進刀繼續磨削工件，是為了消除由于進刀產生的彈性變形的讓刀量，可較好的保證工件的精度和直線度。針對這種情況，調整光磨的時間，將原來的2秒增加到5秒，讓砂輪在不進給的情況下對工件進行充分的修光，提高工件的精度和光潔度。調整后，圓度誤差均達到零件圖紙要求。

通過本次技術培訓和考核，使我認識到單有專業理論知識是不夠的，必須理論與實踐生產相結合，大膽創新，多參與實踐生產活動，要想使自己技能水平提高，就要不斷的去學習新的技能，只有不斷的學習，不斷的積累經驗，才能全面發展自己的潛能。

【參考文獻】

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[3]王公安，袁桂萍.車工工學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2014.

[4]孫德茂.數控磨床培訓教程[M].北京：機械工業出版社，2010.