大型曲轴曲臂车铣中心高效加工编程方法

■陕西柴油机重工有限公司机加分厂 （兴平 713105） 肖 毅 王遵会

大型曲轴曲臂车铣中心高效加工编程方法

■陕西柴油机重工有限公司机加分厂 （兴平 713105） 肖 毅 王遵会

摘要：通过运用4轴CAD/CAM编程技术，改变加工方法，将曲轴曲臂表面完整一次加工出来，可大幅提高加工效率和表面质量。

大型曲轴曲臂外形一般由多段偏心圆弧和直线构成，传统加工方法一般是通过制作偏心夹具将曲轴装夹在卧式车床上车削完成，也有利用旋风车调偏心距加工的，不论用哪种方法，加工不同相位角的曲臂时都要将曲轴转拐，因此加工效率很低。现在，随着复合数控机床的不断应用，曲臂外形现在一般都是在车铣中心上一次装夹加工完成的（见图1、2）。

1. 现有加工方法介绍

目前大多数曲轴厂家在车铣中心上加工曲臂时一般用车铣中心上自带的宏程序软件包编程，以国内应用最多的沈阳机床厂家生产的曲轴车铣中心HTM1251000为例，编程时要输入曲臂外形每段圆弧及直线的起点坐标、终点坐标（或圆弧夹角）及半径值，随后软件包自动生成程序，该程序会分段加工每段圆弧及直线，这种加工方法每加工一段圆弧，曲轴要重新回到原点，刀具也要重新下刀、进刀、退刀，造成空走刀时间远远大于切削时间，大大影响了加工效率。另外，这种加工方法会在两段圆弧相接处产生较大的接刀痕，有时甚至造成过切（见图3）。

图1　可调偏心距的KAZ180旋风车

图2　曲轴车铣中心HTM1251000

图3　12PC2-6B曲轴曲臂外形用机床厂家程序加工时产生了严重过切

2. 改进的加工编程方法

为了提高加工效率，改善曲臂表面加工质量，可以用CAD/ CAM技术来编程加工。下面以我公司生产的12PC2-6B曲轴曲臂为例介绍这一方法：

（1）用Pro/E软件建立曲轴曲臂三维模型和车铣中心仿真三维模型（见图4）。

（2）进入加工（MANUFACTURING）模块，选择4轴铣床（4Axis Mill）加工，导入曲臂模型，选择4轴surface milling加工方式，注意选择整条曲臂外形轮廓线作为cutline，定义stepover等其他加工切削参数，注意选择刀具轴方向参数为曲面法向加工，增加切线切入、切出，生成加工轨迹后注意检查轨迹有无欠

切、过切（见图5、6）。

图4　五段圆弧组成的12PC2-6B曲轴曲臂外形

图5　12PC2-6B曲轴曲臂Cutline选取示意图

图6　12PC2-6B曲轴曲臂加工轨迹示意图

（3）进入后处理( N C PostProcessor)模块，根据实际加工设备结构及系统定义机床，定义第4轴（一般为C轴）。

（4）执行后处理，生成加工程序，将程序、曲臂三维模型及车铣中心三维模型导入到VERICUT模块进行机床仿真加工验证（见图7）。

（5）验证无误后，使用该程序进行加工。

图7　12PC2-6B曲轴曲臂机床仿真加工示意图

3. 效果验证

采用以上计算机编程技术，可将原厂家分段加工改进为完整一次加工，从而彻底消除了空走刀，大幅提高了加工效率。以12PC2-6B曲轴曲臂加工为例，曲臂外形每加工1刀（1圈）由原来15min缩短到5min，效率提高3倍，同时大幅提高了曲臂表面质量，彻底消除了接刀痕(见图8)。

图8　改进后曲臂表面图

4. 结语

综上所述，本文通过运用4轴CAD/CAM编程技术，改变加工方法，将曲轴曲臂表面完整一次加工出来，大幅提高了加工效率和表面质量，适合推广应用。

参考文献：

[1] 钟日铭等. Pro/ENGINEER Wildfire 5.0从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2010

收稿日期：（20141104）