曲轴

曲轴加工过程,离不开这些犀利的刀具

发布时间:2022/4/20 15:23:26   
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  曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件,在发动机五大件中最难以保证加工质量。

文字来源:《金属加工(冷加工)》杂志年第11期,作者李秀艳,转载请注明出处。

  当今市场要求汽车制造商供应更小的发动机,同时又需要满足更高的功率和速度要求,这进一步增加了曲轴的负荷和应力。于是,制造商不断地为这些零件寻找强度更高的材料,通常包括高合金金属。

  球墨铸铁是用于较低负荷发动机(主要是汽油发动机)的标准材料,而大马力发动机(包括大多数柴油发动机)则使用较昂贵的合金钢锻件。用于曲轴的钢种一般都会经过各种热处理,如淬火和回火。在一些特殊的高端应用区域(包括赛车),曲轴可能直接从圆钢上加工而成。

  由于上述条件限制,曲轴加工成为目前要求最严格的大批量金属切削加工工艺。曲轴生产线也成为整个汽车制造过程中最大的硬质合金消耗者。

  加工曲轴两端和轴颈的一种简单方式是,在传统的车床或车削中心上进行车削。这显然需要从刀柄到加工轴颈表面之间有充足的空间。该方法的好处包括可以使用标准机床、刀具和刀片,以达到高灵活性和低成本。

  一台专用机床具备车削和车拉能力,就可以在曲轴回转中心上对轴颈进行加工。用于粗加工和精加工的刀片可以同时安装在同一个刀盘上,一次完整的切削行程就能加工出一个特别形状。其他好处包括重复定位精度、良好的加工表面质量、较小的公差、延长刀具寿命、减少换刀次数带来的机床高利用率以及缩短加工时间等。车拉加工的缺点是专用机床和刀具的成本较高,以及需要使用大量刀片。一个更专业的车削方法是运用多齿车刀片,以实现有利于铁屑控制的降成本努力,以及不采用拉削动作。

  无论采用什么方法,曲轴加工的整体目标包括铁屑控制、延长刀具寿命、缩短加工节拍和提高产品质量。

  曲轴通常由几台专用机床组成的生产线大批量生产。但是,单件加工的方式也可用在一些特殊的交钥匙项目中,例如赛车发动机曲轴和船用柴油机曲轴。

  外部和内部铣削则代表了另一种方法,特别是连杆颈加工。如果平衡块有大余量需要去除,那么装配带刀片的刀块的铣刀盘是极具吸引力的选择。对于这些应用,山特维克可乐满有超过40年的经验。油孔钻削和铣削加工是曲轴生产中硬质合金消耗量最大的工序。在曲轴油孔中,通常孔深是直径的20倍,因此这是非常困难的加工任务。使用最多的工具包括枪钻以及采用油雾润滑的硬质合金麻花钻。高质量精加工也必不可少,因为钻孔周围有可能形成应力集中。

  目前,全世界只有6家切削刀具制造商有能力为曲轴加工提供刀具,而真正推动该领域技术发展的公司则更少。新兴市场在这一行业的规模正在扩大,尤其是在中国。

(文字来源:《金属加工(冷加工)》杂志年第11期,作者李秀艳,转载请注明机工刀具世界

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