大型曲軸曲臂車銑中心高效加工編程方法

■陜西柴油機(jī)重工有限公司機(jī)加分廠 （興平 713105） 肖 毅 王遵會(huì)

大型曲軸曲臂車銑中心高效加工編程方法

■陜西柴油機(jī)重工有限公司機(jī)加分廠 （興平 713105） 肖 毅 王遵會(huì)

摘要：通過運(yùn)用4軸CAD/CAM編程技術(shù)，改變加工方法，將曲軸曲臂表面完整一次加工出來，可大幅提高加工效率和表面質(zhì)量。

大型曲軸曲臂外形一般由多段偏心圓弧和直線構(gòu)成，傳統(tǒng)加工方法一般是通過制作偏心夾具將曲軸裝夾在臥式車床上車削完成，也有利用旋風(fēng)車調(diào)偏心距加工的，不論用哪種方法，加工不同相位角的曲臂時(shí)都要將曲軸轉(zhuǎn)拐，因此加工效率很低。現(xiàn)在，隨著復(fù)合數(shù)控機(jī)床的不斷應(yīng)用，曲臂外形現(xiàn)在一般都是在車銑中心上一次裝夾加工完成的（見圖1、2）。

1. 現(xiàn)有加工方法介紹

目前大多數(shù)曲軸廠家在車銑中心上加工曲臂時(shí)一般用車銑中心上自帶的宏程序軟件包編程，以國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的沈陽(yáng)機(jī)床廠家生產(chǎn)的曲軸車銑中心HTM1251000為例，編程時(shí)要輸入曲臂外形每段圓弧及直線的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)（或圓弧夾角）及半徑值，隨后軟件包自動(dòng)生成程序，該程序會(huì)分段加工每段圓弧及直線，這種加工方法每加工一段圓弧，曲軸要重新回到原點(diǎn)，刀具也要重新下刀、進(jìn)刀、退刀，造成空走刀時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切削時(shí)間，大大影響了加工效率。另外，這種加工方法會(huì)在兩段圓弧相接處產(chǎn)生較大的接刀痕，有時(shí)甚至造成過切（見圖3）。

圖1　可調(diào)偏心距的KAZ180旋風(fēng)車

圖2　曲軸車銑中心HTM1251000

圖3　12PC2-6B曲軸曲臂外形用機(jī)床廠家程序加工時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重過切

2. 改進(jìn)的加工編程方法

為了提高加工效率，改善曲臂表面加工質(zhì)量，可以用CAD/ CAM技術(shù)來編程加工。下面以我公司生產(chǎn)的12PC2-6B曲軸曲臂為例介紹這一方法：

（1）用Pro/E軟件建立曲軸曲臂三維模型和車銑中心仿真三維模型（見圖4）。

（2）進(jìn)入加工（MANUFACTURING）模塊，選擇4軸銑床（4Axis Mill）加工，導(dǎo)入曲臂模型，選擇4軸surface milling加工方式，注意選擇整條曲臂外形輪廓線作為cutline，定義stepover等其他加工切削參數(shù)，注意選擇刀具軸方向參數(shù)為曲面法向加工，增加切線切入、切出，生成加工軌跡后注意檢查軌跡有無欠

切、過切（見圖5、6）。

圖4　五段圓弧組成的12PC2-6B曲軸曲臂外形

圖5　12PC2-6B曲軸曲臂Cutline選取示意圖

圖6　12PC2-6B曲軸曲臂加工軌跡示意圖

（3）進(jìn)入后處理( N C PostProcessor)模塊，根據(jù)實(shí)際加工設(shè)備結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)定義機(jī)床，定義第4軸（一般為C軸）。

（4）執(zhí)行后處理，生成加工程序，將程序、曲臂三維模型及車銑中心三維模型導(dǎo)入到VERICUT模塊進(jìn)行機(jī)床仿真加工驗(yàn)證（見圖7）。

（5）驗(yàn)證無誤后，使用該程序進(jìn)行加工。

圖7　12PC2-6B曲軸曲臂機(jī)床仿真加工示意圖

3. 效果驗(yàn)證

采用以上計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，可將原廠家分段加工改進(jìn)為完整一次加工，從而徹底消除了空走刀，大幅提高了加工效率。以12PC2-6B曲軸曲臂加工為例，曲臂外形每加工1刀（1圈）由原來15min縮短到5min，效率提高3倍，同時(shí)大幅提高了曲臂表面質(zhì)量，徹底消除了接刀痕(見圖8)。

圖8　改進(jìn)后曲臂表面圖

4. 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過運(yùn)用4軸CAD/CAM編程技術(shù)，改變加工方法，將曲軸曲臂表面完整一次加工出來，大幅提高了加工效率和表面質(zhì)量，適合推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘日銘等. Pro/ENGINEER Wildfire 5.0從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

收稿日期：（20141104）