车铣复合技术在曲轴制造中的应用

摘要：在曲轴制造过程中，车铣复合技术的应用使得制造的效率及质量得到有效提升。因此，有必要注重车铣复合技术在曲轴制造中的应用。本文首先分析了车铣复合数控加工技术的优势，进一步结合传统加工过程，对车铣复合技术在曲轴制造中的应用进行分析，以期为曲轴制造效率及质量的提升提供一些具有价值的参考建议。

关键词：车铣复合技术；曲轴制造；应用

对于车铣复合技术来说，属于一种先进的加工技术，指的是：基于某台设备中实现一次装夹，从而完成对工件车削、钻削以及铣削等加工的过程。在曲轴制造过程中，车铣复合技术的应用，具备较为明显的优势，既能够提高加工效率，又可以使加工成本得到有效降低。因此，本文对车铣复合技术在曲轴制造中的应用进行分析具备一定价值意义。

一、车铣复合数控加工技术的优势分析

早在上世纪九十年代，便具备了车、铣复合加工技术，此类技术属于机械加工工艺方法的范畴。这种技术的核心在于，以一台设备为基础，通过一次装夹，实现对工件的各种加工作业，包括车削、钻削以及铣削等。车铣复合数控加工技术的主要优势表现为：在形状复杂、工序繁多以及加工精度要求非常高的加工件中，能够发挥很明显的作用。一方面，使加工精度得到有效保障，另一方面使加工生产效率得到有效提升，并使成本得到有效节省。

为了深入了解车铣复合数控加工技术的优势，可以和传统的普通设备进行比较，通过比较可发现，车铣复合数控加工技术的主要优势体现为：（1）在一台机床上将多道工序集中，使转序与等待时间消除，进而使加工周期有效缩短；（2）使工件于不一样的机床上反复定位安装的时间得到有效减少，进而使工件的加工精度得到有效提升；（3）于一台机床上使加工作业有效完成，使设备投入数量有效减少，进而使操作员工的作业负荷减轻；（4）对于车铣加工技术来说，在柔性上非常突出，面对产品更新换代的情况下，只需将一部分的软件功能附件改变便可，无需进行反复投入；（5）此项技术具备自动测量的功能，能够实现对测量工件尺寸以及精度的在线测量，进而使工件的精度得到有效提高。

二、曲轴零件制造的精度要求分析

在上述分析中，认识到了车铣复合技术的诸多优势，但在曲轴零件制造过程中，还有必要了解曲轴零件制造的一些精度要求。不妨以16V280ZJA型柴油机曲轴为例，在制造过程中，主要分为两种类型，其一为八位连杆颈，其二为九位主轴颈，总长度可达到4315mm，连杆的颈直径为210mm，主轴颈直径则为230mm，中心距为143mm，相位角为垂直角，质量达到1.8吨，为大型复杂的曲轴131。在制造过程中，主要涉及的精度要求为：（1）对于轴径的表明粗糙度值，需控制在3.2Nm，而各曲柄外形表明粗糙度则需为12.5μm；（2）对于各部分的轴颈圆度需控制在0.007mm内；（3）各连杆颈对1、9位主轴颈的平行度基于任何方向均需控制在0.04mm内；（4）对于第1、9位主轴颈的圆跳动，需控制在0.04mm范围内。

三、车铣复合技术及应用中需解决的问题分析

在车铣复合技术应用过程中，除了需满足相应的精度要求，要有必要注重技术的具体应用，解决一些实际问题。下面，重点对车铣复合技术及应用中需解决的问题进行分析：

（一）车铣复合技术应用

在应用车铣复合技术过程中，需明确以一台设备位基础，进行一次装夹，然后对形状复杂、工序多以及精度要求高的加工件加以完成。对于车铣复合技术，在其中做好完成车削、钻削以及铣削等作业。而本次提到的16V280ZJA型柴油机曲轴，主要把主轴颈车床、连杆颈车床以及摇臂钻床等设备在一台车铣加工中心上集中，一次性使自由端、输出端以及连杆颈的加工作业得到有效完成，从工作实际来看所花费的时间为16天。与此同时，在主轴颈油孔钻削、连杆颈油孔钻削等工作上，所花费的时间则为3天。并且，利用该项技术，还有必要进行磨削作业，对主轴颈以及连杆颈磨削工序的加工加以完成，使主轴颈以及连杆颈的精度要求得到有效达标。

（二）需解决的问题

基于曲轴车铣粗加工和半精加工期间，曲柄臂与连杆轴径的加工最为困难，加工量在整体粗加工中所占的比重达到75%。基于曲轴加工期间，首次加工需使用到四刃圆片立铣刀，并实施偏心随动铣削的加工方法。因为曲拐偏心半径偏大，可达到45mm，而三轴联动最高转速每分钟为55转，加工余量偏大，特别是连杆轴颈根部位置，最大余量可达到15mm到20mm。从实际加工角度来看，加工振动非常大，并且刀片磨损很严重，加工效果也j#常低，所以有必要对加工工艺进行优化。

通过随动铣削受力的认真分析，发现在铣削加工过程中，切削刃上各点的主偏角会发生变化，在加工过程中主要表现为径向受力。因此此种曲轴结构在刚性上较弱，在结构上较细，并且圆片铣刀在切削力上偏大，特别是多刃切削，基于加工环节易发生较大的振动。除此之外，因为在铣削过程中，基于圆弧刃刀片各个点的切削厚度会发生改变，且呈现不均匀的情况，切屑是一个由无到厚的过程，容易发生不稳定的情况，从而使啃刀状况明显。

综上，以实际情况为依据，设计了双片圆弧车道一把，并进行了四轴联动加工程序的编写，把连杆轴径和侧壁铣削加工方法进行优化，使其成为随动车削加工方法，这样便使得加工期间工件的受力得到有效改善。通过调试和实际加工验证，使加工振动和刀片磨损情况得到有效解决。

四、车铣复合技术在曲轴制造中的应用效果分析

在曲轴制造过程中，采取车铣复合技术的应用效果显著，将其和传统技术相比，主要的效果体现在以下几大方面：

（一）使生产周期缩短，进而促进生产效率的提升

从传统加工工艺技术来看，在粗、精车主轴颈加工工序中所花费的时间较长，而对于车铣复合技术所花费的时间则明显更短。在生产工作时间缩减的同时，大量工序也得到有效消除，进而使生产效率得到有效提升。

（二）使产品制造的精度得到有效提升

虽然使用传统加工工艺技术能够将质量符合标准的内燃机曲轴产品制造出来，但需进行多次重复的安装以及定位，因此存在较大的安b难度。而对于车铣复合技术来说，使用了一次装夹及定位技术，使多次重复定位的累积误差得到有效消除，进而使产品的精度得到有效提升。

（三）减轻员工工作负荷，节省了生产制造成本

利用车铣复合技术，可实现数控加工，在工件尺寸检测以及精度补偿上由自动测量技术完成，这使得员工的工作负荷大大减轻。与此同时，利用车铣复合技术结合柔性数控加工设备的应用，可实现自动插补运动，不但使操作人员的操作过程变得简单化，而且使生产制造成本得到有效节省。

五、结语

通过本文的探究，认识到车铣复合技术在曲轴制造中的应用优势显著，能够使生产周期缩短，进而促进生产效率的提升，与此同时提升产品制造的精度以及节省生产制造成本等。因此，可以合理科学地将车铣复合及时应用到曲轴制造过程中。值得注意的是，在应用此项技术过程中，需了解曲轴制造的精度要求，充分解决车铣复合技术应用过程中需要解决的一些问题，进而使曲轴制造的效益得到全面提升。