组合式曲轴的创新加工

谢小平（惠州市技师学院，广东 惠州 516000）



组合式曲轴的创新加工

谢小平
（惠州市技师学院，广东 惠州 516000）

摘 要：本文主要介绍了组合式曲轴的创新加工方法，加工过程中如何避免工件因刚性不足而引起的加工变形，以及如何正确选用刀具几何参数和切削用量，如何提高加工质量及生产效率。

关键词：组合式曲轴；加工变形；端面拨动顶尖

一、引言

利用车床加工组合式曲轴、有一定的技术难度，如图1所示曲轴，该曲轴为左右两部分偏心零件组合式曲轴。普通曲轴通常为整体式、通常曲轴加工过程中，因为偏心要求工件加工余量大，加工过程中因偏心钢性不足工件容易产生变形，难以保证偏心公差要求导致工件报废。

下面介绍本人在生产中利用普通车床与数控车床配合对组合式曲轴的车削加工方法。

零件材料40Cr钢性能简介：

40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和抗拉强度、抗弯强度。这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。40Cr调质以后的硬度大概在HRC32～36之间。

40Cr钢材属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRC43～55。

图1　 件1图

图2　 件2图

二、加工难度分析

1 偏心量大；

2 切削余量大；

3 断续切削；

4 工件刚性不足；

5 表面要求高、同轴度要求高；

6 加工中离心率大。

三、加工流程及相关技术处理

加工组合式曲轴关键是设法解决好车曲轴加工中曲轴钢性不足，加工序中合理按排热处理工序，避免工件加工后变形，产生废品。

（一）加工流程

1 工件粗加工（普车）；

2 调质处理；

3 件1半精加工（数车）专用夹具；

4 件2半精加工（数车）专用夹具；

5 件1、件2组合；

6 在偏心处加固（螺丝图）；

7 加工工件偏心孔；

8 数控车床精加工（端面拨动顶尖）配平衡块；

9 检测；

10 拆卸加固螺丝；

11 检测；

12 氮化；

13 全检入库。

（二）曲轴工件刚性对工件的加工影响及常用解决方法

1 因工件一拐部分空位加工后对加两轴头时，工件钢性大幅降低，通常车一拐处加支撑螺丝。

2 因工件一拐部分偏心量，当工件高速旋转时易产生离心作用及震动。通常采用配重块解决。

（三）曲轴工件生产常出现不良情况描述

1 两轴头尺寸超差；

2 两轴头不同心；

3 两轴头与一拐偏心轴线处不平行。

图3　 件1和件2组合图

四、加工过程

（一）普通车床（粗加工部分）

1 刀具：70°粗加工刀具

参数说明：

（1）YT5硬质合金。70°粗车刀采用直线过渡刀刃提高刀具寿命。

（2）采用副刃倾角刀刃及副倒棱减少刀具在粗加工时发生蹦刃现象。

（3）断屑槽较浅，有利刀具强度使排屑顺畅。

（4）70°粗车刀与90°车刀交替使用完成粗加工。

2 合理选用切削用量

工件转速：60m/min～70m/min；进给量：0.3～0.45mm/转；切削深度=5mm～8mm。

图4　螺丝加固方法图1　

图5　螺丝加固方法图2　

3 实际操作（加固方法）

用料：①3个—M10螺丝及螺母

②厌氧胶（型号—L680）高强度型

（1）将件1、及件2组合紧固并确保有足够的精车加工余量约3mm，注意清洁需加固偏心位端面，以确保厌氧胶能有效粘结。

（2）将三个螺丝均布于需加固平面，并用手拧紧，此过程不可使用板手等。加力工具，避免因螺丝顶紧力度过大在精加工后拆除加固螺丝后工件同轴度超差。

（3）厌氧胶加固，将曲轴直立固定，用厌氧胶均匀涂在螺栓头平面上，初固10～15分钟后，将曲轴调头同样方法也在螺母平面上同样涂上厌氧胶，整体静放24小时固化、备用。

（二）数控车床（精加工部分）

1 90°精车刀具

参数说明：

（1）采用90°精车刀，YT30硬质合金。

（2）采用刃倾角+3度刀刃有利切削排出不会损伤已加工表面

（3）副倒棱0.1（用油石背出）

（4）断屑槽4-5mm*R3卷削效果好，切削阻力小。有利于刀具排屑顺畅。

刀具需使用绿碳化硅油石研磨。

2 工件装夹

（1）在确保数控车床主轴孔清洁状态下安装端面拨动顶尖。

（2）将已半精加工的曲轴，按端面拨动顶尖方式装夹于数控车床注意与配重块相对应。

（3）右手轻摇尾座，（在车床低速正转下）使端面顶尖拨盘上的齿轮扎入工件端面，并同时用左手食指与母指紧握尾座活动顶尖以双指无法停止活动顶尖转动为准，这样能保证足够的顶紧力度也能避免过大的顶紧力导至工件精加工后形位公差超差。

3 切削用量选用

工件转速：600-900转/分；进给量：0.08-0.12/转（G99指令状态下）；切削深度：1.0-1.5mm（半精加工），0.5mm（精加工）。

4 精车

利用数控车床尺寸控制精确的特点在数控车床精加工能有效控制尺寸精度，降低操作难度，提高生产质量效益。为方便控制尺寸选用G01直线插补指令加工曲轴两轴面。

在精加工曲轴工件时因工件偏心量大，如一次装夹工件全部加工，在加工右端外圆时刀具及刀架易与工件发生碰撞，所以需采用端面拨动顶尖调头加工，与两顶尖配合鸡心夹拨动比较保证工件的加工面不会因鸡心夹夹紧螺丝压花工件表里，保证工件的加工精度提高了生产效率。

5 拆卸加固螺丝

拆卸加固螺丝方法采用酒精灯在加固螺丝厌氧胶处加热约200℃，即可方便取下加固螺丝。并趁热用抹布擦掉工件上的厌氧胶。

结语

按照以上方法加工组合式曲轴，每批次100套左右产品均能保证合格，不但降低了加工难度，同时还提高了生产效率取得了良好的经济效益，具有很好的推广价值。

参考文献

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[6]王泉国.数控车床编程与加工（广数系统）[M].北京：机械工业出版社，2012.

中图分类号：TG316

文献标识码：A