中速柴油機曲軸孔精鏜質(zhì)量控制

李思樂 陳 根 卞露英

（共享智能機器（蘇州）有限公司，蘇州 215000）

中速柴油機曲軸孔精鏜質(zhì)量控制

李思樂 陳 根 卞露英

（共享智能機器（蘇州）有限公司，蘇州 215000）

大型中速內(nèi)燃機尺寸大，加工、裝配要求精度高，需配備專用設備加工，且其工藝流程涉及內(nèi)容較多，檢測方法特殊。因此，對設備、技術、質(zhì)量管控等綜合條件的要求非?？量獭ＧS孔精鏜是柴油機機體加工的關鍵工序之一，形位公差精度要求嚴格，對加工設備、刀具、工藝及過程質(zhì)量要求較高，其最終尺寸影響因素也較多。針對中速柴油機曲軸孔高精度要求，本文通過多次切削試驗及激光測量，從工藝及程序角度對測量結(jié)果進行分析和控制，最終得到了良好的加工結(jié)果。

柴油機機體 曲軸孔 精鏜

引言

中速大型內(nèi)燃機機體精加工難度非常大：關鍵部位曲軸孔、凸輪軸孔、汽缸孔、中間齒輪孔的精度等級要求高，且易發(fā)生刀具和產(chǎn)品的碰撞；曲軸孔作為柴油機的動力輸出部位，裝配精度直接影響產(chǎn)品的功效；而加工精度是裝配精度的主要影響因素。中速柴油機曲軸孔尺寸精度為H7級，曲軸孔過大或者過小都會對機體裝配產(chǎn)生不良影響。此外，機床的穩(wěn)定性，工藝參數(shù)如溫度等，也均會對該精度產(chǎn)生影響。因此，保證各個因素在其合理的范圍內(nèi)變動，是保證曲軸孔精鏜質(zhì)量的關鍵。

1 曲軸孔精加工過程及結(jié)果分析

柴油機機體曲軸孔加工一般經(jīng)過以下幾個工序：粗加工曲軸孔-裝配軸承蓋-精加工曲軸孔-激光檢測曲軸孔直線度。在曲軸孔粗加工階段，粗銑曲軸孔半圓弧面，單邊余量1～2mm。機體裝配軸承蓋后，曲軸孔需要配合軸承蓋一起加工精加工。本文主要以材料為QT400的L型中速柴油機曲軸孔為研究對象，孔的尺寸為360H7，該柴油機機體長度為4000mm。

加工該中速柴油機曲軸孔時，從1號曲軸孔到最后一個檔位的曲軸孔加工時，由于該L型7缸柴油機體第1號位與第2號位間距過小，所以將加工順序定為2～8號位，然后翻轉(zhuǎn)機床附件，按已加工的3號曲軸孔中心為坐標零點，再加工1號位。

更換任何一附件頭后，必須根據(jù)曲軸孔來重新校正坐標系，以此消除附件頭因綜合誤差而導致的偏差，要求小于等于5μm。精鏜曲軸孔刀具采用鋁合金材質(zhì)的輕質(zhì)刀具，刀片為T型精加工刀片。按照程序執(zhí)行到相應位置放上校正表盤，手動根據(jù)需要增加補償值，填到程序中的R參數(shù)。要求盤圓精度小于等于5μm，表1是加工該曲軸孔的切削參數(shù)。

表1 切削參數(shù)

曲軸孔精加工刀具如圖1所示。精鏜曲軸孔采用窄銑頭，在曲軸孔空檔之間按程序指定順序加工。

圖1 曲軸孔精加工

通過該工藝加工出來的曲軸孔，經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)實際測量結(jié)果與預期結(jié)果偏差較大，每檔曲軸孔的直徑尺寸不穩(wěn)定。測量結(jié)果具體如下（單位mm）：1號位+0.03；2號位+0.04；3號位+0.04；4號位+0.05；5號位+0.05；6號位+0.05；7號位+0.03；8號位+0.03；9號位+0.03。從測量結(jié)果可以看出，雖然加工前機床操作人員按照+0.03mm調(diào)整精鏜刀的加工尺寸，但是隨著加工距離的變化，尺寸呈拋物線式變化?？梢姡瑢嶋H曲軸孔直徑尺寸不與精鏜刀的調(diào)整尺寸一致，這樣的加工結(jié)果有超出上差的風險。

為了將尺寸控制在圖紙公差范圍內(nèi)，精鏜刀的精加工尺寸調(diào)整至+0.02。對曲軸孔進行精加工試切，測量結(jié)果具體如下（單位mm）：1號位+0.02；2號位+0.02；3號位+0.03；4號位+0.04；5號位+0.02；6號位+0.03；7號位+0.01；8號位+0.01；9號位+0.02。這樣的加工結(jié)果依然不穩(wěn)定，容易造成尺寸偏小超出下差。

2 改進加工工藝

為了使曲軸孔尺寸穩(wěn)定，在圖紙公差內(nèi)進一步監(jiān)測每臺機體的曲軸孔尺寸，同時分析加工工藝的不合理之處。由于該精鏜刀采用的鋁合金材料，剛性較通常的鐵質(zhì)刀具差，熱膨脹系數(shù)大，受熱影響大，前期精鏜曲軸孔一直采取無冷卻方式。因此，為了防止加工過程中產(chǎn)生的熱量對刀具尺寸造成影響，采用外冷方式對曲軸孔精加工，并對最終尺寸進行跟蹤，得到如下結(jié)果：1號位+0.03；2號位+0.03；3號位+0.04；4號位+0.02；5號位+0.02；6號位+0.02；7號位+0.01；8號位+0.01；9號位+0.01。

這次的測量結(jié)果較之前的結(jié)果有所改善，但是仍然不夠理想。在加工至4號檔位時，尺寸忽然變小。通過分析加工過程發(fā)現(xiàn)，外冷雖然有助于精鏜刀加工過程中的穩(wěn)定性，但是會加劇刀具的磨損。刀片在加工最后幾個檔位的曲軸孔時，由于磨損而造成尺寸偏小。

為了得到更加理想的結(jié)果，按照改進后的加工工藝，將曲軸孔的精加工余量減小，降低切削力及振動，提高精加工后直徑尺寸的穩(wěn)定性。同時，對程序補償值進行修正，保證曲線的最低點在中間檔位附近，且在峰值兩側(cè)始終有下降和上升的趨勢。最終，將優(yōu)化后的補償值寫入程序，通過激光測量得到以下結(jié)果（單位mm）：1號位+0.03；2號位+0.04；3號位+0.03；4號位+0.03；5號位+0.03；6號位+0.03；7號位+0.03；8號位+0.04；9號位+0.04。將改進前后三組數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果見圖2。

圖2 曲軸孔直接尺寸測量數(shù)據(jù)

可見，工藝及程序改進后的曲軸孔直徑尺寸達到了理想結(jié)果，曲軸孔的加工質(zhì)量和尺寸都符合圖紙要求。

3 結(jié)論

通過對某中速L型柴油機的曲軸孔進行批量切削試驗，分析其曲軸孔的尺寸變化趨勢，逐個排除影響曲軸孔精度尺寸的因素，最終將目標鎖定在冷卻方式上。通過分別優(yōu)化改進加工工藝及切削參數(shù)，最終使曲軸孔精鏜尺寸保持穩(wěn)定。期間沒有更改刀具，沒有增加額外的生產(chǎn)成本，以同樣的加工效率達到了控制曲軸孔精鏜質(zhì)量的目的。

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The Essence of Medium Speed Diesel Engine Bent Axle Hole Boring and Quality Control

LI Sile, CHEN Gen, BIAN Luying
（Shared intelligent machine （suzhou） co., LTD，Suzhou 215000）

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