輕型發動機曲軸箱加工精度的保證

張建明

（江蘇泰州技師學院，泰州 225312）

引言

近年來，輕型發動機的市場競爭不斷加劇。為使產品性能更優越，箱體設計精度不斷提高，如何達到設計要求、體現設計理念，需要在生產過程中不斷研究和摸索。實際生產過程中，提高加工精度是永恒的主題。下面將以輕型發動機曲箱加工為例，探究其實踐體會。

1 生產加工過程中的情況

輕型發動機曲箱材料通常為鋁合金壓鑄件，具有面輪廓形狀曲折、壁薄易變形、加工孔精度要求高等特點。在加工過程中，平面和孔容易產生振紋、粘結積瘤、拉毛、變形、誤差復映等而達不到設計、工藝要求。下面將從六方面進行分析，以求達到滿意效果。

1.1 控制切削過程中的振動

如果在切削過程中發生振動，可能是①工藝系統在外界干擾力的持續作用下而產生的受迫振動；②刀具與工件材料之間的摩擦而產生切削過程中的切削振顫；③由外部振源引起振動。一般情況下，當發生振動并已對加工質量產生影響時應當進行區別，采取相應措施，把振動減少到允許的程度。

在輕型發動機曲箱加工中，通常先加工作為基準的平面。如何正確選擇定位壓緊點，對減少切削過程中的振動至關重要。一般以箱體邊緣的工藝搭子或以內腔（如曲軸孔附近的平面）定位。每個工藝搭子的位置相對穩定，互換性較好，可避免因定位、夾緊系統選擇不合理引起的振動，克服工件自身壁薄帶來的剛性不足。

1.2 科學選用刀具

加工過程中要正確選擇刀具結構。在曲箱加工時除使用通用刀具外，通常還選擇一些鏜鉸或鉆鉸復合刀具、曲面成型刀具，擠壓成型刀具等。由于各種刀具有自身的結構特點和使用要求，因此應根據工件結構條件和設計精度要求來選用。在加工工件加油孔M8×1.25時，通常先用φ6.7鉆頭鉆螺紋底孔、锪鉆孔口倒角0.5×45°、刮平刀端面刮平φ17，再攻絲M8×1.25，加工周期長，精度難以保證。而在加工過程中采用復合鉆后，鉆孔、倒角、端面刮平同時解決，精度能很好保證，且提高了效率。

盡管可供選擇的刀具材料很多，但在箱體加工上目前仍以硬質合金、合金涂層、人造金鋼石、立方氮化硼為主。在具體選擇上，應根據工件材料牌號、設定的切削量、尺寸精度要求來合理確定刀具材料。如果選用不合理，會造成加工精度達不到設計要求，造成浪費且效率低下。

選擇刀具幾何參數，必須考慮可能產生的切削振顫。前角、后角、刃傾角、主偏角、副偏角過大、過小，不僅影響耐用度，更有可能產生過度的振顫。

切削方式通常分為端刃切削、側刃切削和面輪廓切削，它們能夠達到不同精度和效果。在實際應用過程中，要根據工件精度要求、工藝系統剛性、切削力的大小、冷卻條件，選用合適的切削方式。

進刀走向對加工精度的影響常常被忽視，如運用得當，可避免工藝系統剛性不足，減小切削阻力，改善潤滑冷卻效果，減小鱗片狀毛刺的出現，提高加工精度。特別是在面加工中，影響更為明顯。

1.3 選擇合理的切削用量

加工過程中選擇合適的切削速度，是保證加工精度和切削穩定的基本要素。在切削壓鑄鋁合金時，在保證充分冷卻、不產生切屑瘤的條件下，可保持高速切削。

只有當兩種速度相向運動時，才會不斷產生切削。加工箱體無論是平面還是孔系，切削進給基本是直線運動，進給量計算單位為mm/齒或mm/轉，記錄表述時通常換算成mm/min。進給量與切削速度共同直接影響光潔度，選擇不當會產生振動、切削殘留、排屑不暢、刀具損壞等，影響加工精度。

切削寬度和深度不僅影響切削效率，也決定加工阻力的大小，對工藝系統的振動和切削熱量產生很大影響。諸多因素中，切削寬度的影響遠大于深度和速度。因此，控制好切削寬度、深度、速度的比例，是實現切削高效、平穩的重要舉措之一。

1.4 防止積屑瘤對工件表面精度的影響

積屑瘤是切削時切屑經過前刀面摩擦變形，其底金屬產生滯流現象，在高溫高壓作用下，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在前刀面上形成。它是不斷粘附、不斷層積、不斷增高的。它的形成改變了刀具的幾何角度，對精加工影響巨大：增加了切削阻力，產生切削振顫；突出在切削刃上，會刺入工件表面，在工件表面劃出一些與切削速度方向一致的縱向溝紋；碎裂時，其碎片會嵌入工件已加工的表面。

通過下列措施可降低積屑瘤產生的速度和影響：①選擇切削速度時，避開積屑瘤的生成速度區；②加大刀具前角；③適度提高工件材料的硬度；④提高刀具前、后角面的光潔度；⑤選用合適的切削液。

1.5 選擇合適的切削液

合適的切削液能迅速滲入刀具與工件切屑接觸表面形成牢固的潤滑薄膜，迅速將切削熱從切削區帶走，使切削溫度降低，減輕工藝系統的熱變形，有助于及時排出切屑，避免劃傷、堵塞已加工表面。

1.6 防止工藝系統的受力、受熱變形的產生

加工過程中，工藝系統會在夾緊力、切削力等外力作用下發生變形，破壞相互位置的準確性，從而產生加工誤差，要通過相應措施避免變形的產生。①改善工藝系統剛度；②合理布置夾緊力點；③改善工件結構狀態，防止毛坯的復映誤差和切削后應力重新分布而產生的應力變形；④采取適當的工藝措施，進行變形補償；⑤保切削液流量，控制局部溫升，保持工藝系統的受熱均衡。

2 加工實例分析

加工產品油鋸曲箱時，由于毛坯材料為鋁合金，材質偏軟，且加工切屑顆粒較小，切削液過濾不夠徹底，加工后的箱體平面度和粗糙度始終達不到設計要求，即左、右箱體的平面度0.04，而實際加工結果為平面度0.2左右。根據這一結果，首先分析產生平面度超差的主要原因：①檢查盤銑刀的選用是否正確；②工裝的工藝系統是否存在問題，是否存在壓緊變形的現象；③切削液是否正確選用；④切削用量是否選擇正確等。

通過分析認為，首先要用前角、后角較大的盤銑刀增加刀具的鋒利程度，減少切削阻力；其次，氣動工裝壓緊點的壓緊力需要保持一致，查看是否壓緊力過大。實際測量工件的三個壓緊點的實際厚度為6mm、5mm、8mm，而工裝在壓緊與支承點的相對距離分別為2mm、0mm、2mm。

可見，三個壓緊點的壓緊力存在力量不均勻、壓緊力過大的現象。由于氣動工裝是由氣缸與相應的杠桿相結合而實現工件的壓緊，所以通過調整氣缸和杠桿的調整螺栓來調整實際的壓緊點距離，使三個壓緊點壓緊后的實際尺寸為4mm、3mm、6mm，使壓板與工件壓緊點的實際壓縮距離為2mm，盡量減少壓緊變形。同時，檢查切削液的濃度，切削液濃度應為3%～5%。調整切削參數，φ80盤銑刀的轉速調整為4000轉/min，進給調整為800mm/min。由于φ80盤銑刀為六刃，所以分擔到每個刀齒上的切削量為0.033mm，減少了每個刀齒的切削量，從而減少切削阻力產生的變形。

3 結語

通過以上措施，箱體加工后的平面度達到了工藝要求，實際檢測為平面度0.03，同時工件表面粗糙度也有所改善，增加了左右箱體的密封性能。