線鏜工藝加工曲軸孔的能力提升及其常見問(wèn)題淺析

劉洋，黃雅韻，文濤

線鏜工藝加工曲軸孔的能力提升及其常見問(wèn)題淺析

劉洋，黃雅韻，文濤

（上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司，重慶401133）

曲軸孔是連接缸體和曲軸的重要結(jié)構(gòu)，曲軸孔的加工將直接影響到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。曲軸孔加工常見方式有懸臂式加工、線鏜工藝加工、專機(jī)加工等。本文分析了線鏜工藝加工曲軸孔的優(yōu)劣，并對(duì)其生產(chǎn)中常見的問(wèn)題做出淺析，希望對(duì)使用線膛工藝的廠商有所借鑒。

曲軸孔；鏜刀；加工工藝

曲軸孔加工一般分為三個(gè)工序：粗鏜曲軸孔半圓、精鏜曲軸孔、鉸珩曲軸孔。精鏜曲軸孔是為了形成正確的幾何形狀，尤為重要。目前精鏜曲軸孔主要方式有CNC+懸臂式鏜刀、CNC+線鏜刀加工曲軸孔、線膛專機(jī)等。某公司的兩個(gè)基地分別采用前兩種加工方式精加工曲軸孔，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)懸臂式鏜刀和線鏜刀加工曲軸孔的優(yōu)劣。

某工廠的B系列發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)精加工曲軸孔的控制尺寸如表1所示。任意尺寸控制不好都可能造成曲軸安裝困難，回轉(zhuǎn)力矩異常甚至曲軸抱死。研究缸體曲軸孔加工工藝及設(shè)備能力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有至關(guān)重要的作用，對(duì)企業(yè)選擇加工方式、制定應(yīng)對(duì)措施有一定借鑒作用。

表1 精加工曲軸孔尺寸控制表

1 曲軸孔精鏜現(xiàn)狀簡(jiǎn)介及其位置度Cpk對(duì)比

1.1 CNC+懸臂式鏜刀加工簡(jiǎn)介

某公司總部工廠采用CNC+懸臂式組合鏜刀加工曲軸孔。如圖1、圖2所示，T22155加工#955、#954兩檔曲軸孔，為保證各檔曲軸孔之間有較高的同軸度，T22156須和T22155同方向進(jìn)刀加工#953、#952、#951三檔曲軸孔。在加工過(guò)程中，T22155先加工出兩檔曲軸孔。T22156沿著T22155鏜刀進(jìn)刀位置進(jìn)刀加工，并以前面加工好的前兩檔作為T22156刀體上導(dǎo)向條的支撐孔，通過(guò)刀具自定位保證各曲軸孔之間的位置度。這種加工方式柔性高，同一臺(tái)CNC可加工多個(gè)特征，夾具相對(duì)簡(jiǎn)單。

圖1 T22155

圖2 T22156

1.2 CNC+線鏜刀加工簡(jiǎn)介

該公司的新基地采用CNC+線鏜刀的方式加工曲軸孔，這種加工方式所采用的CNC是帶有導(dǎo)套的，即在刀具遠(yuǎn)端有一個(gè)導(dǎo)套，如圖3所示。導(dǎo)套上有一個(gè)鍵，線鏜刀上有一個(gè)與之相配合的鍵槽。加工時(shí)，線鏜刀先偏心進(jìn)刀并與導(dǎo)套配合，然后采用退刀“拉鏜”的方式精鏜曲軸孔。加工中，導(dǎo)套和鏜刀一起旋轉(zhuǎn)并支撐鏜刀刀頭。這種鏜刀的刀片是呈一條直線的，所以也叫這種鏜刀為線鏜刀。這種CNC柔性較高，但是夾具相對(duì)復(fù)雜，需要頂升和下降機(jī)構(gòu)，以便刀具的偏心進(jìn)刀。

圖3 線鏜刀

1.3 線鏜專機(jī)加工簡(jiǎn)介

專機(jī)加工曲軸孔是雙導(dǎo)套加工，即在刀的兩端均有導(dǎo)套（如圖4）。通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)套調(diào)節(jié)軸線位置，專機(jī)不能像CNC那樣人工推拉，需采用自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)；并且專機(jī)只能加工曲軸孔，不能像CNC加工其他的特征。

圖4 線膛專機(jī)

曲軸孔加工的三種方式各有特點(diǎn)，對(duì)比如表2所列。

表2 三種加工方式對(duì)比表

1.4 曲軸孔位置度Cpk對(duì)比

對(duì)比兩種加工方式下的曲軸孔位置度Cpk能力如圖5所示。懸臂式的能力值有不達(dá)標(biāo)的情況，而線鏜刀能力值均達(dá)到目標(biāo)值且整體比前者要好，對(duì)比刀柄遠(yuǎn)端曲軸孔單方向X向的加工情況，如圖6所示，線膛工藝單方向波動(dòng)在0.015 mm，而懸臂式波動(dòng)在0.03 mm左右，可見線鏜工藝的加工過(guò)程、加工數(shù)據(jù)由于刀具遠(yuǎn)端有軸承導(dǎo)套支撐而變得更加穩(wěn)定，Cpk數(shù)值更加高。

圖5 位置度Cpk能力數(shù)據(jù)對(duì)比

圖6 遠(yuǎn)端曲軸孔X向數(shù)據(jù)對(duì)比

1.5 總結(jié)

線鏜刀加工曲軸孔的穩(wěn)定性良好，其曲軸孔位置度的能力比之懸臂式鏜刀要高出不少。這也很好地解決了曲軸孔位置度Cpk能力較差的現(xiàn)狀。

2 線膛工藝加工中常見問(wèn)題及解決辦法

2.1 線膛工藝常見問(wèn)題

該公司新基地運(yùn)用線鏜工藝加工曲軸孔，曲軸孔位置度能力提升明顯；同時(shí)，驗(yàn)收設(shè)備過(guò)程及正式生產(chǎn)過(guò)程中此臺(tái)設(shè)備也新增了故障模式，線膛工藝的機(jī)床夾具如圖7所示，其夾具新增軸承、托盤油缸等是故障的發(fā)生點(diǎn)。

圖7 線膛工藝機(jī)床夾具圖

針對(duì)問(wèn)題故障，團(tuán)隊(duì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如表3所列，各類故障的處理流程如圖8所示。

表3 故障分析表

圖8 故障處理流程圖

2.2 總結(jié)

線膛加工工藝的故障模式主要與夾具升降機(jī)構(gòu)、偏心進(jìn)刀等相關(guān)聯(lián)。每次故障后需要確認(rèn)刀具的遠(yuǎn)端跳動(dòng)，調(diào)整刀具的進(jìn)刀位置，刀具和軸承導(dǎo)套的配合尺寸等，所以在驗(yàn)收及正式生產(chǎn)2年時(shí)間內(nèi)，故障時(shí)間相對(duì)其他CNC較長(zhǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

線鏜工藝是一把鏜刀一次進(jìn)刀加工，線鏜刀加工曲軸孔的位置度與懸臂式加工曲軸孔相比，有了很大的提升。這種提升得益于線鏜刀這種加工方式的三大優(yōu)點(diǎn)：線鏜刀一刀10個(gè)直線分布的刀片、5檔曲軸孔同時(shí)加工、遠(yuǎn)端有軸承導(dǎo)套支撐鏜刀。軸承導(dǎo)套支撐鏜刀刀頭很大程度上解決了CNC加工曲軸孔的共性問(wèn)題——刀具懸伸長(zhǎng)導(dǎo)致刀具跳動(dòng)大。這些都使得曲軸孔的加工過(guò)程穩(wěn)定、可控，避免了批量超差的情況，減少了追溯、隔離工作。實(shí)踐證明線膛工藝確實(shí)能做到這點(diǎn)。

線膛工藝在調(diào)整過(guò)程中所需的停線等待時(shí)間較長(zhǎng)，如需調(diào)整加工坐標(biāo)時(shí)，只能通過(guò)定位銷、定位面的調(diào)整來(lái)精調(diào)，因軸承導(dǎo)套需與刀具配合，若兩者配合異常會(huì)導(dǎo)致刀具與導(dǎo)套相撞，本文也對(duì)線膛工藝常見故障進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)匯總。其公司某基地的新項(xiàng)目將采用線膛專機(jī)加工曲軸孔，筆者也將一起關(guān)注專機(jī)加工曲軸孔的相關(guān)情況。

[1]高志永，張斌，羅和平，等.發(fā)動(dòng)機(jī)缸體曲軸孔加工工藝研究[J].機(jī)械工程師，2013（02）：19-20.

[2]夏元滿，安源.提升缸體曲軸孔位置度加工能力淺析[J].裝備制造技術(shù)，2015（06）：117-120.

Line Boring Processing Technology of the Crankshaft Bore Ability to Ascend and Its Common Problem s

LIU Yang，HUANG Ya-yun，WEN Tao
（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Chongqing Base，Chongqing 401133，China）

Crankshaft bore is one of the important structure connection block and crankshaft，curved shaft hole machining will directly affect the operation state of the whole engine.crankshaft bore machining common ways are cantilever，line boring technology processing，special processing，etc.In this paper，the line boring processing technology of the crankshaft bore quality and to analyze the common problems in production，hope to use the reference of line boring technology vendors.

crankshaft bore；boring tool；processing technology

TG53

A

1672-545X（2017）02-0181-03

2016-11-28

劉洋（1991-），男，四川綿陽(yáng)人，助理工程師，本科，研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)制造。