先進(jìn)的曲軸加工刀具技術(shù)
2015-3-22 來源：山特維克可樂滿 作者：-
在內(nèi)燃機(jī)中，曲軸( 見附圖) 的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這就意味著劇烈的加速和減速，并伴隨高彎曲變形、高轉(zhuǎn)矩和振動(dòng)沖擊，導(dǎo)致非常高且多變的應(yīng)力。如此極端化的應(yīng)力需要精心的設(shè)計(jì)和計(jì)算、選擇合適的材料以及批量加工工藝。這些應(yīng)力集中于支承軸頸和平衡塊輻板之間的圓角半徑處以及油孔上，因此需要特別關(guān)注這些位置的加工。
當(dāng)今市場要求汽車制造商供應(yīng)更小的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)又需要滿足更高的功率和速度要求，這進(jìn)一步增加了曲軸的負(fù)荷和應(yīng)力。于是，制造商不斷地為這些零件尋找強(qiáng)度更高的材料，通常包括高合金金屬。
球墨鑄鐵是用于較低負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)( 主要是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)) 的標(biāo)準(zhǔn)材料，而大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)( 包括大多數(shù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)) 則使用較昂貴的合金鋼鍛件。用于曲軸的鋼種一般都會(huì)經(jīng)過各種熱處理，如淬火和回火。在一些特殊的高端應(yīng)用區(qū)域( 包括賽車) ，曲軸可能直接從圓鋼上加工而成。
由于上述條件限制，曲軸加工成為目前要求最嚴(yán)格的大批量金屬切削加工工藝。曲軸生產(chǎn)線也成為整個(gè)汽車制造過程中最大的硬質(zhì)合金消耗者。加工曲軸兩端和軸頸的一種簡單方式是，在傳統(tǒng)的車床或車削中心上進(jìn)行車削。這顯然需要從刀柄到加工軸頸表面之間有充足的空間。該方法的好處包括可以使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床、刀具和刀片，以達(dá)到高靈活性和低成本。
一臺(tái)專用機(jī)床具備車削和車?yán)芰Γ涂梢栽谇S回轉(zhuǎn)中心上對軸頸進(jìn)行加工。用于粗加工和精加工的刀片可以同時(shí)安裝在同一個(gè)刀盤上，一次完整的切削行程就能加工出一個(gè)特別形狀。其他好處包括重復(fù)定位精度、良好的加工表面質(zhì)量、較小的公差、延長刀具壽命、減少換刀次數(shù)帶來的機(jī)床高利用率以及縮短加工時(shí)間等。車?yán)庸さ娜秉c(diǎn)是專
用機(jī)床和刀具的成本較高，以及需要使用大量刀片。一個(gè)更專業(yè)的車削方法是運(yùn)用多齒車刀片，以實(shí)現(xiàn)有利于切屑控制的降成本努力，以及不采用拉削動(dòng)作。
無論采用什么方法，曲軸加工的整體目標(biāo)包括切屑控制、延長刀具壽命、縮短加工節(jié)拍和提高產(chǎn)品質(zhì)量。曲軸通常由幾臺(tái)專用機(jī)床組成的生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)。但是，單件加工的方式也可用在一些特殊的交鑰匙項(xiàng)目中，例如賽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和船用柴油機(jī)曲軸。
外部和內(nèi)部銑削則代表了另一種方法，特別是連桿頸加工。如果平衡塊有大余量需要去除，那么裝配帶刀片的刀塊的銑刀盤是極具吸引力的選擇。對于這些應(yīng)用，山特維克可樂滿有超過40 年的經(jīng)驗(yàn)。油孔鉆削和銑削加工是曲軸生產(chǎn)中硬質(zhì)合金消耗量最大的工序。在曲軸油孔中，通常孔深是直徑的20倍，因此這是非常困難的加工任務(wù)。使用最多的工具包括槍鉆以及采用油霧潤滑的硬質(zhì)合金麻花鉆。高質(zhì)量精加工也必不可少，因?yàn)殂@孔周圍有可能形成應(yīng)力集中。
目前，全世界只有6 家切削刀具制造商有能力為曲軸加工提供刀具，而真正推動(dòng)該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的公司則更少，山特維克可樂滿就是這極少數(shù)中的一個(gè)。山特維克可樂滿位于德國杜塞爾多夫的曲軸能力中心與世界各地的原始設(shè)備制造商及機(jī)床制造商合作，項(xiàng)目遍布大約20 個(gè)國家。新興市場在這一行業(yè)的規(guī)模正在擴(kuò)大，尤其是在中國，該中心最近在中國開設(shè)了新的分支機(jī)構(gòu)。
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