曲軸前端外六角結構加工的最優工藝選擇

張日升

遼寧五一八內燃機配件有限公司 遼寧丹東 118009

1 序言

圖1所示發動機曲軸前端外六角結構由于需要配合其他零件，所以精度要求較高。但是在實際生產過程中，存在加工效率較低的問題，成為曲軸加工的瓶頸工序。下面介紹4種曲軸前端外六角結構的加工工藝方法。

圖1 發動機曲軸前端外六角結構

2 臥式加工中心銑削加工

臥式加工中心結構較先進，滑鞍在底座上作X向運動，立柱在滑鞍上作Z向運動，主軸箱在立柱門框上作Y向運動，回轉工作臺為固定位置。X、Y和Z軸分別采用伺服電動機驅動，有較高的精度。所搭配工裝結構為氣缸帶動壓板夾緊方式[1]。

圖2為使用XH765A臥式加工中心銑削加工。工裝包括氣缸、V形鐵和壓板。加工刀具為φ44mm玉米銑刀，編號C4-217.69-044-033-12.3AN。

圖2 使用XH765A臥式加工中心銑削加工示意

工裝調整完畢后，機床根據程序設定進行加工，加工工步如下。

1）工裝夾緊曲軸。

2）第一次進刀（見圖3），加工6個面，留3mm余量。

圖3 第一次進刀示意

3）第二次進刀（見圖4），加工6個面，尺寸加工到工藝尺寸上限。

圖4 第二次進刀示意

4）第三次進刀（見圖5），加工6個面，進給量0.03mm/r，去除接刀痕跡。

圖5 第三次進刀示意

工藝參數：轉速500r/min，進給速度0.05mm/min。加工節拍：34min。

按此工藝方法加工可以保證零件達到工藝要求尺寸。該工藝方案的優勢是只需要一次夾緊曲軸，不需要重復調整工裝位置。但是因加工時機床主軸距離工件較遠，刀具吃刀量有限，所以當進給速度過大時，將導致刀具振動，影響產品質量；同時因玉米銑刀上兩刀片分布位置會產生接刀痕跡，所以需要再次進刀修整，故加工效率較低。

3 臥式萬能銑床搭配棘輪式工裝加工

臥式萬能銑床剛性好，能承載重負荷切削[2]。銑床的主軸電動機功率高、變速范圍廣，能夠充分發揮刀具效能，進行高速切削。機床結構上，工作臺有X、Y和Z3個機動進給方向。所搭配工裝結構為氣缸帶動壓板夾緊方式，曲軸后端外圓裝配棘輪，棘輪的齒數根據曲軸外六方尺寸設計。

圖6為XA6132臥式萬能銑床。夾具包括氣缸、V形鐵、壓板、棘輪和棘爪。加工刀具為φ80mm旋風銑刀，編號R220.69-0080-12-7AN。

圖6 XA6132臥式萬能銑床加工

工裝調整完畢后，機床加工工步如下。

1）打開氣閥，氣缸帶動壓板夾緊曲軸。

2）開動機床，一次進刀，加工1個面，加工到工藝尺寸。

3）關閉氣閥，旋轉曲軸至棘輪旋轉到第二齒。

循環工步1）到工步3），共6次。

工藝參數：轉速1180r/min，進給速度750mm/min。加工節拍：16min。

該工藝方法的優點是采用能安裝直徑較大的旋風銑刀的臥式萬能銑床加工，因只需一次進刀，所以加工效率有所提升。但是因棘輪精度直接影響外六方加工精度，同時棘爪和棘輪開始接觸的一瞬間產生沖擊，影響加工精度，故加工后尺寸控制并不理想。

4 臥式萬能銑床搭配萬能分度盤加工

萬能分度盤是可以安裝在銑床上，用于將工件分成任意等份的機床附件。利用分度刻度和游標、定位銷和分度盤以及交換齒輪，將裝夾在頂尖的工件或卡盤上的工件分成任意角度，輔助機床利用刀具進行加工[3]。

圖7為XA6132臥式萬能銑床搭配萬能分度盤加工。加工刀具為φ80mm旋風銑刀，編號R220.69-0080-12-7AN。加工工步如下。

圖7 XA6132臥式萬能銑床搭配萬能分度盤加工

1）萬能分度盤夾緊曲軸。

2）開動機床，一次進刀，加工1個面，加工到工藝尺寸。

3）手動搖動分度盤旋轉60°。

循環工步1）到工步3），共6次。加工節拍：

12min。

采用該工藝方法有較高的加工效率，同時萬能分度盤可以保證加工精度。但需人工搖動手柄，1根曲軸需要搖動手柄約40圈，操作人員勞動量較大，同時搖動圈數容易出現錯誤，導致產品報廢。

5 臥式萬能銑床搭配數控分度盤加工

此工藝方法需要先對臥式萬能銑床進行數控化改造，改造內容為安裝數控分度盤。數控裝置及電氣線路改造的目的是通過數控裝置編程，實現曲軸自動旋轉至加工位置。

圖8為XA6132臥式萬能銑床搭配數控分度盤加工。加工刀具為φ80mm旋風銑刀，編號R220.69-0080-12-7AN。

圖8 XA6132臥式萬能銑床搭配數控分度盤加工

加工工步如下。

1）數控分度盤夾緊曲軸。

2）開動機床，1次進刀，加工1個面，加工到工藝尺寸。

3）數控萬能分度盤旋轉120°，重復工步2），往復6次。

加工參數：轉速1180r/min，進給速度750mm/min，加工節拍：6min。

該工藝方法的優點是，數控化改造可避免因使用人工萬能分度盤而產生廢品的風險。使用數控萬能分度盤，能夠在保證零件尺寸的同時，具有較高的加工效率。

6 結束語

由上述幾種加工曲軸前端外六角結構的工藝方法可以看出，采用臥式萬能銑床搭配數控分度盤的方法在加工效率上有明顯優勢。并且，采用數控萬能分度盤可以保證加工質量。