曲軸加工工藝及曲軸內銑技術的研究

曹方勇 馬建業 王玲雅 張燦輝

摘要：在新時期，人們出行對汽車的需求量不斷地增加，促進了汽車行業的發展，發動機作為汽車的關鍵部件，更是汽車行業研究的重點，一些新的技術被研發應用，提高了發動機的質量和性能，曲軸在發動機是傳遞動力的存在，更是成為研究的關鍵。本文就對曲軸的加工工藝和曲軸內銑技術進行了研究，分析了其作用，針對一些問題提出了措施。

關鍵詞：曲軸；加工工藝；內銑技術；研究

引言

就目前來講，人們生活水平的提高，汽車已經成為了普遍的代步工具，走進了日常生活。正因為如此，對汽車的需求和要求也在不斷的增加，給汽車行業帶來了發展的機遇和挑戰，隨著對環保問題的提出，更加重視企業的動力性以及安全性和排放性。目前我國汽車領域的發展與國外發達國家還具有一定的距離，目前我國的很多企業都是屬于合資企業，一些核心零件都是使用國外的，我國對于一些零件的加工技術相對落后，所以本文就對零件曲軸進行分析研究。

1. 曲軸加工工藝

1.1 曲軸

發動機作為汽車的心臟，其質量就是衡量一個汽車性能的標準，發動機的零件有很多，每一個零件都需要加工，通過具體的工藝流程和技術使其滿足需求，達到裝配的精度。而曲軸就是其中最核心的一個零件。曲軸的材料一般都是高精度的合金鋼，加工難度比較大，而且曲軸復雜，更是增加了加工的難度，加工工藝也是相當的復雜，一但出現問題，就直接影響了發動機的可靠性和使用的壽命。所以曲軸一直都是汽車行業關注的核心技術。對于曲軸的零件，就包括了連桿頸、主軸頸以及曲柄臂和法蘭組成的，此外還有平衡塊、前端和后端。

1.2 曲軸加工工藝

1.2.1 工藝流程

材料一般都是高強度的合金鋼，還有優質的45鋼，這里所選擇的材料是性能比較優良的中碳低合金鋼，這一材料在加工的時候，不容易掉屑，但是毛刺比較多。對于曲軸加工，是一個復雜的過程，步驟比較多：鍛打毛坯-毛坯檢驗→銑端面→打中心孔→粗精車大頭→粗精車小頭及第1主軸頸→粗銑主軸頸及連桿頸→去應力回火→噴丸→粗鏜軸承孔-精車主軸頸-粗磨連桿頸→鉆斜油孔→鉆直油孔→中間清洗→感應淬火→回火→修小頭中心孔→修大頭孔→精磨主軸頸及連桿頸→打號→精磨大頭→精磨小頭→銑鍵槽→鉆兩端孔→動平衡→探傷→拋光→終檢→清洗、防銹、包裝→入庫，可見整個流程的復雜性。所以要想曲軸質量符合發動機的需求，就需要從每一個步驟都做好，掌握每一項關鍵的技術。

根據其加工流程，可見其具體的工藝有：（1）打中中心孔工藝，打質量中心孔，是國際上一項先進的打中心孔的技術，其主要是用幾何定心法 利用雙 V 形塊定位，以中心軸頸

兩側的曲柄臂斜面為軸向粗基準定位，進而找到曲軸的中心，加工出中心孔。另外一種方法就是質量定心法，是利用專門的質量定心機進行，對曲軸的毛坯進行平衡實驗，顯示打出中心線，在打出中心孔。這一方法的精度比較高，而且加工的效率比較高，一般都不會出現廢品。但是幾何定心法，操作簡單，成本更低。（2）軸頸加工，首先是軸頸粗加工，包括了主軸頸、連桿軸頸、止推面、軸肩、沉割槽、曲柄臂側面等等。粗加工的工藝就有車削、內銑以及外銑等，這一工藝造價比較低，加工質量以及加工的范圍都是具有一定的優勢。然后是軸頸精加工，采用主軸頸和連桿軸頸分開磨削的方法，（3）曲軸的強化和光整，曲軸在整個加工的過程中，會受到比較復雜的沖擊荷載，各部分的應力就會出現不平衡，這個時候，就需要對其進行強化和光整，確保曲軸的質量。采用的工藝主要是圓角淬火、圓角滾壓。（4）曲軸的檢測，檢測也是非常重要的一道工序，確保曲軸加工的質量，包括了毛坯檢查，檢測其尺寸以及機械性能和化學成分。中間檢查，利用曲軸綜合測量機對其進行檢查，最后是按照零件的設計規范對成品進行檢查。

1.2.2 加工工藝的優化

根據其工藝的特點和步驟以及操作方法，其中出現了工藝重復等一些缺陷，就需要對其進行優化，工藝采用精鍛曲軸毛坯，用時效以及噴丸進行處理，提高毛坯處理的精度，減少后續的加工。改變內銑的加工量，減少留給磨削工序的加工余量，可以去掉半精磨的工序。最終，減少四道工序，達到優化的效果，主要就包括了：粗車大、小端外圓，及粗車一、七主軸頸工序，半精磨 1、7 主軸頸，及半精磨 2～6 主軸頸工序。縮短了加工的實踐，減少成本，節省加工環境。

2. 曲軸內銑技術

2.1 曲軸內銑加工原理

曲軸內銑技術是一種先進的額曲軸加工技術，主要被用于主軸頸、連桿軸頸的粗加工，亦可同時用于圓角和曲柄臂側面的加工。也是目前發動機生產廠家采用最廣泛的一項技術，對毛坯的要求比較低，加工的范圍比較大，可以減少設備的投資，加工的效率比較高。曲軸內銑加工，是以曲軸大端和小端外圓為基準徑向定位，其定位是以前一道工序加工的曲柄壁側面為基準，使用三爪卡盤夾緊，使用大功率電機驅動內銑刀盤進行運動，利用系統控制使刀盤產生復合進給運動，對曲軸形成包絡加工，切削點在曲軸頸上旋轉一周，利用安裝在刀盤的刀片，實現加工。

內銑加工主要的設備就是機床，那么對于機床的選擇也是非常重要的，不同的內銑機床，其原理和加工精度和操作都是具有一定差異的，就比如加工精度方面，最好的是德國的 RFK曲軸內銑床機床，還有日本的 GPM 曲軸內銑床加工精度也是非常的高的。但是對于操作方面，最容易操作的是目前沈陽廠 S1-305C 機床，程序的編制比較簡單。另外對于 德國 Boehringer 的內銑床在操作起來也是比較方便的。而造價方面，RFK 機床最高，沈陽廠 S1-305C 機床最低。

2.2 曲軸內銑技術的應用

曲軸軸頸粗加工，是曲軸加工的一道工序，加工主要都是采用粗加工和精加工兩道工序，粗加工的加工方式其中就有內銑和外銑，而且粗加工整個加工的時間比較長，也是曲軸質量的關鍵步驟，其加工的效果對后續精加工也是具有非常重要的作用。

內銑就是其中一道方法，使用內銑的加工方法，加工的效率比較高，可以直接在一臺機床上操作，一次就可以完成裝夾對所有部件的加工，相比較其他的方法，集中了工序，節省了加工的時間，同時還減少了場地的使用。另外，其斷屑性能比較好，機床的柔性也比較好，不在需要其他的夾具，能夠在一臺機床實現粗銑和精銑。

但是采用內銑加工的時候，卻還是存在一些缺陷，零件的加工量比較大，比如在加工曲軸圓角的時候，會在內銑刀盤上都會裝夾一種類型的刀片，專門用于圓角部分，為了提高效率，就需要采用一次旋轉進給，一次走刀來進行加工，這樣的話，刀具的吃刀量是非常大的，特別容易對曲軸產生應力，在完成加工后還會殘留應力。所以還需要架起那個對這一問題的研究，進一步的探索缺陷，解決問題，提高加工的效率和質量。

3. 結束語

文章主要分為兩個部分，分別研究曲軸加工工藝和曲軸內銑加工原理，首先是對曲軸加工工序的具體工序進行了闡述，產后提出了加工工藝的優化措施。然后是研究曲軸內銑技術，分析了加工的原理，以及具體的加工應用，最后對于內銑加工還存在一些缺陷，還還需要加強研究，提高加工效率和質量。

參考文獻

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（作者單位：第一拖拉機股份有限公司鑄鍛廠）