曲轴加工中刀具技术的应用

李鸿飞

摘 要：本文在研究中以曲轴加工中的刀具技术为核心，分析刀具的结构，明确刀具在曲轴加工中的作用，提出曲轴加工中刀具技术的应用途径，深化和拓展刀具技术的应用，提高曲轴加工效率，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词：曲轴加工；刀具技术；应用

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0076-01

刀具是曲轴加工中的重要工具，刀具技术是曲轴加工中的关键技术，在进行曲轴加工生产中，要根据曲轴加工要求和图纸设计，合理选择刀具，应用刀具技术进行曲轴切削，提高曲轴加工的综合精度，不断提高曲轴加工效率，发挥出刀具技术的优势，提高曲轴加工的综合水平。在这样的环境背景下，探究曲轴加工中刀具技术的应用具有非常重要的现实意义。

1 刀具的主要构成

刀具是机械制造中的切削工具，由于机械加工中使用的刀具都是进行金属材料的切削，刀具也就理解为金属切削刀具。刀具有很多种类型，无论哪种类型的刀具，均包含装夹部分与工作部分，从整体结构来看，刀具装夹部分与工作部分均在刀体上，镶齿结构刀具工作部分安装在刀体位置，刀具装夹分为带孔、带柄这两类，带孔刀具以内孔方式装在主轴部分，通过轴向键进行扭转力矩的传递，主要涉及到圆柱形铣刀和套式面铣刀，带柄刀具包含矩形柄、圆锥柄以及圆柱柄几种，车刀和刨刀属于矩形柄。在使用过程中，圆锥柄主要承受着轴向推力，通过摩擦力进行扭矩传递，而圆柱柄可以应用在小麻花钻或是立铣刀中，切削过程中，可以形成摩擦力进行扭矩传递。刀具工作部分主要进行切削的产生与处理，主要涉及到刀刃、卷拢结构、切削储存空间以及切削液通道等，一些道刀具工作部分即为切削部分，而一些类型刀具由切削部分与校准部分组成，包括钻头、扩孔以及铣刀，等部分，借助刀刃进行切削切除，利用校准部分，对已切削加工面进行修复。

2 刀具在曲轴加工中的作用

2.1 高效率

曲轴是汽车零部件加工中的重要内容，在加工过程中，刀具成本是总成本的3%，而却影响30%的加工成本，刀具成本的方大性，主要源自于刀具的应用提高了曲轴加工效率。特别是复合加工刀具的应用，将需要加工的曲轴组合到刀具中，通过一次给进，完成加工，不仅缩短了加工时间，控制加工成本，也达到提高了曲轴加工的综合效率。例如，在发动机曲轴芯轴端加工中，传统加工工艺是利用车床粗车、倒角以及半精车等方式，加工过程需要40s，而采用复合加工刀具，缩短了70%的加工时间，只需要12s即可实现加工，有效提高了加工效率[1]。

2.2 高质量

在曲轴加工中引入刀具技术，不仅提高了加工效率，还大大提高了加工高质量。曲轴加工要求比较苛刻，在实际加工中，除了要保证尺寸精度，还要保证位置精度与轮廓精度，使得加工中浪费大量时间来进行机床的调整。应用刀具技术后，这些问题都可以迎刃而解。例如，在进行曲轴加工中，可以根据曲轴加工要求，制定专用刀具，通过专用刀具的集成多处刃口的优势，一次磨削成形，提高各个刃口位置的精度，在曲轴加工中一次性完成工艺要求，保证曲轴的尺寸精度与位置精度，避免由于多次换刀加工造成的定位误差。

2.3 稳定性

曲轴作为一种机械零部件，在实际加工中具备规模化生产的特点，质量要求较高，特别是在大批量生产中，强调生产加工质量的稳定性。对此，在曲轴加工中，要保证极强的稳定性，保证曲轴加工生产的综合质量。刀具技术可以满足曲轴加工高稳定性要求，借助刀具的专业化特殊设计，满足曲轴加工生产中的高精度和高速度，进而提高曲轴加工质量[2]。

2.4 低成本

低成本是制造企业的追求目标之一，在曲轴生产中，成本控制会贯穿于整个生产环节中，合理使用刀具技术，可以控制其他设备的投入，获取加工生产的最大经济效益。例如在斜孔加工时，传统方式是在CNC加工中心设置一个轴，让曲轴加工面转到和主轴垂直位置，提高曲轴加工的便利性，但加工成本较高[3]。对此，可以引入刀具技术，通过将专用角度头、刀具以及CNC加工中心的结合，达到同等效果，降低加工成本。

3 曲轴加工中刀具技术的应用途径

3.1 曲轴圆角加工

在曲轴加工中会面临着很多技术问题，曲轴台阶R圆角一般过大，增加了后续磨削加工难度，或者是铣加工曲柄连杆颈时，根据具体要求设计专用铣刀，工件加工完成后，轮廓形象会受到影响，导致变形，这主要源自于成形刀具加工误差。通过大量实践证明，加工误差可以不断减小，但无法彻底消除[4]。在分析R圆角中，编制圆角程序为R3，加工测量R4，其关键在于数控车刀加工效果最好的是尖刀，保证曲轴加工形状。但是，在实际批量生产中，尖刀耐用性不够，磨损较快，对曲轴加工尺寸控制难度大，特别是自制刀具的刀尖变化更大。在进行曲轴圆角加工中，设刀具运行轨迹为R，曲轴形成圆角R，其大小尺寸是R与刀具圆角RR的总和，即为R=R+RR。一旦刀尖圆角为零，使得R=R。对此，在进行曲轴加工中，为了发挥出刀具技术的作用，一旦台阶圆角较高，工作人员要控制圆角R的具体值，使其低于图纸规定值，适当调整圆角大小，进而提高曲轴加工的综合质量水平。

3.2 曲轴连杆颈加工

在进行曲轴连杆颈加工中，传统加工方式是选择转机配套刀具为主，大多为6刃刀具，这种方式为粗加工工序，使得工件外表面会出现一些偏差，若偏差过大，会影响之后的精加工工序。以R175曲轴为例进行阐述，工件切削状态主要是刀具中心线与工件旋转中心线相对应，在刀具端面全刃口切削中，要求工件轮廓尺寸和道具轴剖面轮廓相对应。这种多刃刀具端面中心为无切削刃，刀具制作中需要进行镂空设计，镂空刀具加工中，以环形切削进行加工件切削面加工，在刀刃离开后，最后一下往往决定着这一工件的大体轮廓，运行轨迹中由于刀具的镂空，使得切削点出现位移，进而造成加工误差[5]。对此，为了提高曲轴加工高质量，要对刀具进行改造，不断提高刀具技术，进而保证曲轴的大批量生产。第一，在刀具制作中，要尽可能降低铣刀端中心面镂空，减小环形铣削面内环尺寸；第二，在进行曲轴加工中，合理调整刀具进刀位置，延后铣刀的位置，刀具中心轴线不能与工件旋转轴线对应，端面刃口内侧要尽量接近工件轴线，也就是端面刃口环形切削面内环线，接近工件中心线，控制工件加工后的隆起现象，提高曲轴加工质量。

3.3 精细加工处理

现阶段，我国曲轴产生线主要包括普通机床与专用机床，使用刀具进行曲轴主轴颈和拐颈切削，利用MQ8260进行半精磨和精磨。在刀具加工技術不断提高后，在刀具加工后，相关工作人员要对曲轴进行精细加工，主要以热处理与表面强化处理为主，通过正火处理，做好表面组织准备，在感应淬火和氮化工艺，通过AEG设备进行全自动淬火加工，将刀具技术和自动化加工技术融合在一起，使得曲轴加工从粗加工到精细加工的连续性，有效提高曲轴加工的综合质量水平，发挥出刀具技术的作用和优势，实现曲轴的大批量生产。

4 结语

综上所述，在进行曲轴加工中，要结合曲轴加工要求和设计图纸，合理设计刀具类型和刀具材料，对曲轴的尺寸、形状等进行重点控制，符合曲轴加工要求，发挥出刀具技术的高效率、高质量、稳定性与低成本等优势，提高曲轴加工质量，控制曲轴加工生产中的总成本，促进曲轴的大批量生产。

参考文献

[1]廖海明，陈发勇，张春和，等.曲轴轴颈加工高效刀具的应用[J].航空制造技术，2017，（13）：95-97.

[2]李德珍.五轴车铣技术及其在曲轴加工中的应用[D].吉林大学，2016.

[3]山特维克可乐满.先进的曲轴加工刀具技术[J].金属加工（冷加工），2014，（11）：49-50.

[4]黄超.车铣复合加工曲轴的研究[D].北京交通大学，2016.

[5]李海国，张小菊.发动机曲轴高效加工技术的应用与进展[J].机械工人：冷加工，2017，（5）：32-34.