組合式曲軸的創新加工

謝小平（惠州市技師學院，廣東 惠州 516000）

?

組合式曲軸的創新加工

謝小平
（惠州市技師學院，廣東 惠州 516000）

摘 要：本文主要介紹了組合式曲軸的創新加工方法，加工過程中如何避免工件因剛性不足而引起的加工變形，以及如何正確選用刀具幾何參數和切削用量，如何提高加工質量及生產效率。

關鍵詞：組合式曲軸；加工變形；端面撥動頂尖

一、引言

利用車床加工組合式曲軸、有一定的技術難度，如圖1所示曲軸，該曲軸為左右兩部分偏心零件組合式曲軸。普通曲軸通常為整體式、通常曲軸加工過程中，因為偏心要求工件加工余量大，加工過程中因偏心鋼性不足工件容易產生變形，難以保證偏心公差要求導致工件報廢。

下面介紹本人在生產中利用普通車床與數控車床配合對組合式曲軸的車削加工方法。

零件材料40Cr鋼性能簡介：

40Cr鋼是機械制造業使用最廣泛的鋼之一。調質處理后具有良好的綜合力學性能，良好的低溫沖擊韌性和抗拉強度、抗彎強度。這種鋼經調質后用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、螺釘、螺帽、進氣閥等。此外，這種鋼又適于制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。40Cr調質以后的硬度大概在HRC32～36之間。

40Cr鋼材屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。40Cr經氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調質后氮化處理硬度最高能達到HRC43～55。

圖1　 件1圖

圖2　 件2圖

二、加工難度分析

1 偏心量大；

2 切削余量大；

3 斷續切削；

4 工件剛性不足；

5 表面要求高、同軸度要求高；

6 加工中離心率大。

三、加工流程及相關技術處理

加工組合式曲軸關鍵是設法解決好車曲軸加工中曲軸鋼性不足，加工序中合理按排熱處理工序，避免工件加工后變形，產生廢品。

（一）加工流程

1 工件粗加工（普車）；

2 調質處理；

3 件1半精加工（數車）專用夾具；

4 件2半精加工（數車）專用夾具；

5 件1、件2組合；

6 在偏心處加固（螺絲圖）；

7 加工工件偏心孔；

8 數控車床精加工（端面撥動頂尖）配平衡塊；

9 檢測；

10 拆卸加固螺絲；

11 檢測；

12 氮化；

13 全檢入庫。

（二）曲軸工件剛性對工件的加工影響及常用解決方法

1 因工件一拐部分空位加工后對加兩軸頭時，工件鋼性大幅降低，通常車一拐處加支撐螺絲。

2 因工件一拐部分偏心量，當工件高速旋轉時易產生離心作用及震動。通常采用配重塊解決。

（三）曲軸工件生產常出現不良情況描述

1 兩軸頭尺寸超差；

2 兩軸頭不同心；

3 兩軸頭與一拐偏心軸線處不平行。

圖3　 件1和件2組合圖

四、加工過程

（一）普通車床（粗加工部分）

1 刀具：70°粗加工刀具

參數說明：

（1）YT5硬質合金。70°粗車刀采用直線過渡刀刃提高刀具壽命。

（2）采用副刃傾角刀刃及副倒棱減少刀具在粗加工時發生蹦刃現象。

（3）斷屑槽較淺，有利刀具強度使排屑順暢。

（4）70°粗車刀與90°車刀交替使用完成粗加工。

2 合理選用切削用量

工件轉速：60m/min～70m/min；進給量：0.3～0.45mm/轉；切削深度=5mm～8mm。

圖4　螺絲加固方法圖1　

圖5　螺絲加固方法圖2　

3 實際操作（加固方法）

用料：①3個—M10螺絲及螺母

②厭氧膠（型號—L680）高強度型

（1）將件1、及件2組合緊固并確保有足夠的精車加工余量約3mm，注意清潔需加固偏心位端面，以確保厭氧膠能有效粘結。

（2）將三個螺絲均布于需加固平面，并用手擰緊，此過程不可使用板手等。加力工具，避免因螺絲頂緊力度過大在精加工后拆除加固螺絲后工件同軸度超差。

（3）厭氧膠加固，將曲軸直立固定，用厭氧膠均勻涂在螺栓頭平面上，初固10～15分鐘后，將曲軸調頭同樣方法也在螺母平面上同樣涂上厭氧膠，整體靜放24小時固化、備用。

（二）數控車床（精加工部分）

1 90°精車刀具

參數說明：

（1）采用90°精車刀，YT30硬質合金。

（2）采用刃傾角+3度刀刃有利切削排出不會損傷已加工表面

（3）副倒棱0.1（用油石背出）

（4）斷屑槽4-5mm*R3卷削效果好，切削阻力小。有利于刀具排屑順暢。

刀具需使用綠碳化硅油石研磨。

2 工件裝夾

（1）在確保數控車床主軸孔清潔狀態下安裝端面撥動頂尖。

（2）將已半精加工的曲軸，按端面撥動頂尖方式裝夾于數控車床注意與配重塊相對應。

（3）右手輕搖尾座，（在車床低速正轉下）使端面頂尖撥盤上的齒輪扎入工件端面，并同時用左手食指與母指緊握尾座活動頂尖以雙指無法停止活動頂尖轉動為準，這樣能保證足夠的頂緊力度也能避免過大的頂緊力導至工件精加工后形位公差超差。

3 切削用量選用

工件轉速：600-900轉/分；進給量：0.08-0.12/轉（G99指令狀態下）；切削深度：1.0-1.5mm（半精加工），0.5mm（精加工）。

4 精車

利用數控車床尺寸控制精確的特點在數控車床精加工能有效控制尺寸精度，降低操作難度，提高生產質量效益。為方便控制尺寸選用G01直線插補指令加工曲軸兩軸面。

在精加工曲軸工件時因工件偏心量大，如一次裝夾工件全部加工，在加工右端外圓時刀具及刀架易與工件發生碰撞，所以需采用端面撥動頂尖調頭加工，與兩頂尖配合雞心夾撥動比較保證工件的加工面不會因雞心夾夾緊螺絲壓花工件表里，保證工件的加工精度提高了生產效率。

5 拆卸加固螺絲

拆卸加固螺絲方法采用酒精燈在加固螺絲厭氧膠處加熱約200℃，即可方便取下加固螺絲。并趁熱用抹布擦掉工件上的厭氧膠。

結語

按照以上方法加工組合式曲軸，每批次100套左右產品均能保證合格，不但降低了加工難度，同時還提高了生產效率取得了良好的經濟效益，具有很好的推廣價值。

參考文獻

[1]張恩生.車工實用技術手冊[M].北京：江蘇科學技術出版社，1999.

[2]陳剛.車工技術[M].北京：機械工業出版社，2014.

[3]晏丙午.高級車工工藝與技能訓練[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

[4]黃鶴汀.機械制造技術[M].北京：機械工業出版社，1997.

[5]徐宏海.數控機床刀具及其應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[6]王泉國.數控車床編程與加工（廣數系統）[M].北京：機械工業出版社，2012.

中圖分類號：TG316

文獻標識碼：A