曲轴前端外六角结构加工的最优工艺选择

1序言图1所示发动机曲轴前端外六角结构由于需要配合其他零件，所以精度要求较高。但是在实际生产过程中，存在加工效率较低的问题，成为曲轴加工的瓶颈工序。下面介绍4种曲轴前端外六角结构的加工工艺方法。图1

发动机曲轴前端外六角结构示意2卧式加工中心铣削加工卧式加工中心结构较先进，滑鞍在底座上作X向运动，立柱在滑鞍上作Z向运动，主轴箱在立柱门框上作Y向运动，回转工作台为固定位置。X、Y和Z轴分别采用伺服电动机驱动，有较高的精度。所搭配工装结构为气缸带动压板夹紧方式。图2为使用XH765A卧式加工中心铣削加工。工装包括气缸、V形铁和压板。加工刀具为φ44mm玉米铣刀，编号C4-217.69-044-033-12.3AN。图2

使用XH765A卧式加工中心铣削加工示意1—气缸

2—压板

3—机床主轴

4—玉米铣刀工装调整完毕后，机床根据程序设定进行加工，加工工步如下。1）工装夹紧曲轴。2）第一次进刀（见图3），加工6个面，留3mm余量。

a）留3mm余量

b）刀具轨迹图3

第一次进刀示意3）第二次进刀（见图4），加工6个面，尺寸加工到工艺尺寸上限。图4

第二次进刀示意4）第三次进刀（见图5），加工6个面，进给量0.03mm/r，去除接刀痕迹。图5

第三次进刀示意工艺参数：转速500r/min，进给速度0.05mm/min。加工节拍：34min。按此工艺方法加工可以保证零件达到工艺要求尺寸。该工艺方案的优势是只需要一次夹紧曲轴，不需要重复调整工装位置。但是因加工时机床主轴距离工件较远，刀具吃刀量有限，所以当进给速度过大时，将导致刀具振动，影响产品质量；同时因玉米铣刀上两刀片分布位置会产生接刀痕迹，需要再次进刀修整，故加工效率较低。3卧式万能铣床搭配棘轮式工装加工卧式万能铣床刚性好，能承载重负荷切削。铣床的主轴电动机功率高、变速范围广，能够充分发挥刀具效能，进行高速切削。机床结构上，工作台有X、Y和Z三个机动进给方向。所搭配工装结构为气缸带动压板夹紧方式，曲轴后端外圆装配棘轮，棘轮的齿数根据曲轴外六方尺寸设计。图6为XA6132卧式万能铣床加工。夹具包括气缸、V形铁、压板、棘轮和棘爪。加工刀具为φ80mm旋风铣刀，编号R220.69-0080-12-7AN。图6

XA6132卧式万能铣床加工示意1—棘爪

2—棘轮

3—压板

4—气缸工装调整完毕后，机床加工工步如下。1）打开气阀，气缸带动压板夹紧曲轴。2）开动机床，一次进刀，加工1个面，加工到工艺尺寸。3）关闭气阀，旋转曲轴至棘轮旋转到第二齿。循环工步1）到工步3）共6次。工艺参数：转速1180r/min，进给速度750mm/min。加工节拍：16min。该工艺方法的优点是采用能安装直径较大的旋风铣刀的卧式万能铣床加工，因只需一次进刀，所以加工效率有所提升。但是因棘轮精度直接影响外六方加工精度，同时棘爪和棘轮开始接触的一瞬间产生冲击，影响加工精度，故加工后尺寸控制并不理想。4卧式万能铣床搭配万能分度盘加工万能分度盘是可以安装在铣床上，用于将工件分成任意等份的机床附件。利用分度刻度和游标、定位销和分度盘以及交换齿轮，将装夹在顶尖件或卡盘上的工件分成任意角度，辅助机床利用刀具进行加工工作。图7为XA6132卧式万能铣床搭配万能分度盘加工。加工刀具为φ80mm旋风铣刀，编号R220.69-0080-12-7AN。加工工步如下。图7

XA6132卧式万能铣床搭配万能分度盘加工示意1）万能分度盘夹紧曲轴。2）开动机床，一次进刀，加工1个面，加工到工艺尺寸。3）手动摇动分度盘旋转60°。循环工步1）到工步3）共6次。加工节拍：12min。采用该工艺方法有较高的加工效率，同时万能分度盘可以保证加工精度。但需人工摇动手柄，1根曲轴需要摇动手柄约40圈，操作人员劳动量较大，同时摇动圈数容易出现错误，导致产品报废。5卧式万能铣床搭配数控分度盘加工此工艺方法需要先对卧式万能铣床进行数控化改造，改造内容为安装数控分度盘。数控装置及电气线路改造的目的为通过数控装置编程，实现曲轴自动旋转至加工位置。图８为XA6132卧式万能铣床搭配数控分度盘加工。加工刀具为φ80mm旋风铣刀，编号R220.69-0080-12-7AN。a）加工示意b）实物图8

XA6132卧式万能铣床搭配数控分度盘加工加工工步如下。1）数控分度盘夹紧曲轴。2）开动机床，1次进刀，加工1个面，加工到工艺尺寸。3）数控万能分度盘旋转120°，重复工步2），往复6次。加工参数：转速1180r/min，进给速度750mm/min，加工节拍6min。该工艺方法的优点是，数控化改造可避免使用人工万能分度盘而产生废品的风险。使用数控万能分度盘，能够