曲轴连杆的车铣加工与表面质量分析

张帆　侯健

摘 要： 曲轴连杆在实际工作运作中需要承受复杂的交变载荷，零件本身的刚度、强度以及加工精度是重要的因素，曲轴连杆在加工工艺设计的合理性，直接影响零件的加工精度。要保证切削参数的正确性，避免尺寸和精度不符合技术要求，最重要的是曲轴连杆加工的设备是需要车削和铣削共同完成。

关键词： 加工工艺设计;切削参数分析;车铣复合加工

1 加工工藝设计

曲轴加工质量影响发动机的功率，会直接影响发动机的动力，发动机运作中具有压力、惯性力、离心力等，这些作用力会导致曲轴承受不同的载荷，因此除了曲轴本身的材质之外，加工工艺对零件的影响也大，曲轴主要的加工过程如图1。

曲轴的加工工艺制定步骤如下：

（1）对曲轴的装配图、零件图等相关技术文件进行分析，包含热处理要求、粗糙度要求等;

（2）根据以上要求制定初步加工顺序;

（3）根据粗糙度和加工精度等级在加工工序中增加精加工工序;

（4）对每个工序制定和确定设备、刀具等工艺装备;

（5）检查整个加工工序，根据制定准则调整成正确的加工顺序，并编写加工工艺规程;

（6）将过程参数和相应的技术文件编写完成，确定最终方案。

2 切削参数分析

在曲轴的加工中，切削参数总切削力是非常重要的参数，对于切削力的研究，可以分解为三个不同方向上的力，横向的进给力、纵向上以及轴向上的进给力，切削力的计算和选择上，尽量保证切削力小一些，原因在于小的切削力消耗功率小，加工过程中产生的热量低，工件的变形量也会小。

在机床对曲轴切削过程中，有时会发现切削参数、刀具都没有问题，但是在加工中金属表面会出现不同的痕迹，表面粗糙度差，主要的原因如下：

（1）在刀具对零件表面进行加工中，两道刀纹之间会有小部分金属残留，该残留面积叫做接刀痕，对表面粗糙度影响非常大，如图2。

（2）积屑瘤，在切削工作时，刀刃对工件作用过程中有时会多切一部分金属，并且会产生不规则的积屑瘤，会对零件产生影响，形成不确定的、深浅不一的、宽窄不一的痕迹，影响零件的表面性能。

以上缺陷切削力参数如果不正确，都有可能产生，因此参数的计算和确定非常关键，表1为加工中的主要参数。

3 车铣复合加工

复合加工是利用工件旋转和刀具旋转之间的相对运动，完成零件的加工，工件旋转相当于车床的加工运动，刀具是铣刀进行运动，也就相当于加工中心和车床交加工结合形成的加工过程，该种加工过程广泛应用在复杂的零件上。

主要的优点如下：

（1）加工精度高，效率高，表面粗糙度好;

（2）加工根据程序和零件外形进行设计，采用专用设备和刀具，避免人员对零件产生的误差;

（3）拆卸方便，零件的加工与设备操作简单;

（4）使用范围广，可以加工不同形状和复杂的零件。

4 结论

曲轴连杆的材料对加工工艺设计也具有影响，不同材质对切削的影响是不同的，材料的硬度、强度、粘性对切削参数有直接影响，在金属加工的研究分析中，刀具的参数、性能，设备的加工范围、切削参数等，是对加工影响最大的，因此在设计中要保证这些指标之间相互配合，保证表面粗糙度、提高产品质量，降低成本。

参考文献

[1]顾永生.曲轴主轴颈和连杆轴颈的粗加工工艺分析[J].世界制造技术与装备市场，2002，（4）：45-48.

[2]刘飞，王秋莲.机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势[J].中国机械工程，2013，24（11）：1550-1556.