探討數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件粗加工中的運用

胡文玲

摘 要：發(fā)動機零件具有易變形振動、形狀結(jié)構(gòu)復雜、加工精度高的特點，發(fā)動機軸類零件的粗加工技術(shù)直接關(guān)系著整體設(shè)備的運行效率，現(xiàn)階段發(fā)動機軸類零件粗加工過程中主要為數(shù)控銑床加工模式，在數(shù)控系統(tǒng)發(fā)動機軸類零件粗加工過程中出現(xiàn)了一些問題，在一定程度上影響了整體發(fā)動機的穩(wěn)定運行，因此本文就數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件粗加工過程中出現(xiàn)的特點，對數(shù)控銑床粗加工工藝的應(yīng)用進行了適當?shù)姆治觥?/p>

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；發(fā)動機軸類零件；粗加工

前言

軸類零件是發(fā)動機的核心構(gòu)件，其主要是由碳素結(jié)構(gòu)鋼、球磨鑄鐵等材質(zhì)構(gòu)成，對于發(fā)動機而言，由于軸類零件曲拐臂較長且開檔寬度較大，對粗加工精度具有較高的要求，這就導致曲軸成為發(fā)動機工件加工過程中難度較大的加工工件之一，因此結(jié)合數(shù)控銑削加工工序?qū)Πl(fā)動機軸類零件的粗加工工藝進行優(yōu)化分析具有非常重要的意義。

1.數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件粗加工特點

在20世紀初期進行發(fā)動機軸類零件加工過程中，大多選擇多把車刀一次對軸頸圓角、側(cè)面、外圓、臺階加工的形式，但是由于發(fā)動機軸類零件的特異性，在實際加工過程中需根據(jù)零件的不同部位采用多種加工工序，而多刀銑削加工余量較大且平衡塊側(cè)面不連續(xù)加工的形式，也導致各種問題的產(chǎn)生，如打刀、振動等，這就導致了整體銑刀工具不良概率多發(fā)，對整體軸類零件加工工具的使用年限造成了一定的影響。隨后在發(fā)動機軸類零件粗加工工藝中有出現(xiàn)了了內(nèi)銑削工藝、車削工藝、車拉工藝等、高速外銑削等相關(guān)工藝，其中數(shù)控外部銑削主要包括十字滑臺、跟蹤中心、潤滑系統(tǒng)、油霧處理系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等相關(guān)構(gòu)件，通過相關(guān)構(gòu)件的聯(lián)動作用，可進行插補仿形銑削措施，便于軸類零件連桿頸、主軸頸的有效加工處理；而數(shù)控軸類零件內(nèi)銑削則可分為數(shù)控十字滑臺、搖臂偏心結(jié)構(gòu)等兩種類型。搖臂偏心結(jié)構(gòu)主要是在主體工件固定的情況下，將所需的銑刀頭在某個滑臺單元出進行安裝，從而保證整體平面位置插補聯(lián)動銑削措施的穩(wěn)定進行。搖臂偏心結(jié)構(gòu)獨特的固定支點擺動的方式，可在提升軸類零件加工剛性的同時，促使其進給量精度得到有效的控制。

基于發(fā)動機軸類零件對銑床加工效率及粗加工精度的要求，車削零件加工工藝一般應(yīng)用與主軸頸加工工序，而軸向沉割槽一般可采用車——車拉加工工藝進行，且在軸類零件內(nèi)銑削、高速外銑削加工過程中應(yīng)盡量控制其在軸向沉割槽中的應(yīng)用，銑削工藝可應(yīng)用與軸類零件側(cè)面加工工藝。在實際應(yīng)用中數(shù)控銑床軸類零件加工具有柔性好、溫升地、效率高、換刀次數(shù)少等優(yōu)良特點[1]。

2.數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件粗加工中的應(yīng)用措施

2.1數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件加工過程中的加工調(diào)整

數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件粗加工過程中的質(zhì)量控制主要包括軸向尺寸、外圓跳動兩個方面。其中在外圓跳動控制過程中，需保證主軸頸正常跳動，如在凸輪軸類零件加工過程中應(yīng)控制中間位置主軸頸跳動距離小于0.21mm，避免加工后凸輪軸類零件輪廓誤差大、相位不穩(wěn)對鍵槽質(zhì)量的影響。在實際凸輪軸類零件加工環(huán)節(jié)，大多在加工28件后，依據(jù)相關(guān)工件加工標準，對內(nèi)部檢測數(shù)據(jù)進行綜合分析，從而得出最終差異數(shù)值，將其轉(zhuǎn)化為極坐標方式后可通過在數(shù)控系統(tǒng)中的綜合導入分析，進行適當數(shù)據(jù)補償措施。若在軸類零件加工過程中，出現(xiàn)曲軸跳動誤差，不僅會影響相位測量、相位加工及曲柄半徑，而且會對相關(guān)軸類零件磨削質(zhì)量造成一定的影響，基于內(nèi)銑削干加工的特點，在其加工工序進行過程中會產(chǎn)生一定的銑削熱量，從而導致銑削加工過程中局部軸類工件溫度可在690℃以上，這就在很大程度上會阻礙內(nèi)部毛坯工件應(yīng)力的釋放，繼而促使內(nèi)銑削工件出現(xiàn)瞬時跳動誤差。針對這種情況可利用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部軸類零件誤差數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)計，進行軸頸偏心方位的適當調(diào)整，在獲得具體的工藝跳動誤差后進行參數(shù)補償措施[2]。

軸類零件粗加工工序進程中，軸向尺寸可直接影響整體軸類工件的加工效果，基于軸類零件軸向公差數(shù)據(jù)較大的特點，可首先采用工件試加工的形式確定具體的加工零件坐標系位置。在止推軸徑端面位置，可確定軸類零件加工軸向尺寸標準，然后在以往軸類加工工藝基準變化的基礎(chǔ)上，利用測量系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等將加工工藝標準與產(chǎn)品工藝標準進行有機整合，然后對軸類零件后續(xù)加工熱處理變形影響情況進行綜合分析，確定最終內(nèi)銑削變形補償數(shù)據(jù)。同時可通過設(shè)備系統(tǒng)溫度變化曲線的設(shè)置，對工件加工變形與加工時間之間的變化趨勢進行綜合分析，便于整體熱加工補償措施的有效實施。

2.2數(shù)控銑床在發(fā)動機軸類零件加工過程中的運動形勢

在曲頸內(nèi)銑削加工工序中，主要以兩端軸頸外圓為徑向定位標準，然后結(jié)合曲柄臂側(cè)、端口位置的位置確定，在三爪卡盤夾緊控制的基礎(chǔ)上可為整體銑刀進給結(jié)構(gòu)的在水平、豎直方向的往復加工工序提供動力?，F(xiàn)階段應(yīng)用于發(fā)動機軸類零件粗加工工藝的數(shù)控銑床主要有搖臂機床、偏心機床、數(shù)控十字滑臺三種類型[3]。其中搖臂銑床主要利用軸類零件內(nèi)銑削的方式進行，其在實際加工工藝中可利用獨特的搖臂式銑削頭部，結(jié)合導向滑塊運行，在銑削頭部不同端口分別采用大口徑軸承支撐、絲杠螺母驅(qū)動的方式，從而在維持軸類零件固定的情況下，實現(xiàn)動力頭沿螺母方面進行上下重復加工措施，然后在水平螺母的帶動下進行左右反復加工措施。

偏心機床結(jié)構(gòu)主要是將整體銑刀盤安裝在偏心體上，主軸為主要控制方面，而小軸承為主軸頸運行支撐機構(gòu)，而偏心體則主要有齒型大偏心軸承為支撐結(jié)構(gòu)，然后在旋轉(zhuǎn)進給機構(gòu)的驅(qū)動下可促使銑刀盤進行進給運動。

十字滑臺機構(gòu)的內(nèi)銑削機床主要在軸類零件頸部表面切入時，利用刀盤對銑刀進給量進行控制，然后在軸類加工工件旋轉(zhuǎn)360度后，可在數(shù)控系統(tǒng)的引導下進行圓周進給加工工序，在圓周進給刀盤再次旋轉(zhuǎn)360度后即可獲得粗加工完畢的軸類零件。

在上述數(shù)控銑床銑削加工類型中十字滑臺加工工序經(jīng)濟較高，但是設(shè)備操作復雜程度也遠大于其他兩種類型，而偏心銑床結(jié)構(gòu)操作較為簡便，但是加工精度也較其他兩種類型低。

2.3數(shù)控銑床在發(fā)動及軸類零件加工過程中的加工要點

在發(fā)動機軸類零件數(shù)控銑床加工過程中，數(shù)控軸類零件銑床主要包括主軸頸銑削頭徑向進給軸、主軸頸銑削頭軸向進給軸、連桿軸頸銑削頭軸向進給軸、連桿軸頸銑削頭徑向進給軸、工件旋轉(zhuǎn)進給軸等幾個部分[4]。在軸類零件銑床加工初期需要進行工件毛坯銑削兩端、中心打孔措施，在軸類零件飛輪端及自由度加工完畢后可進行軸類零件銑床加工位面固定措施，然后從主軸頸、連桿軸頸、曲臂外形等幾個方面開展粗加工工序。在具體的施工過程中可根據(jù)具體程度利用連桿軸頸銑刀、主軸頸銑刀進行相關(guān)軸徑的銑削措施。其中中心支架需控制在連桿軸頸銑刀、主軸頸銑刀中心位置，然后通過已支撐完畢的主軸頸進行相關(guān)軸類工件剛性提升措施，最大程度的降低軸類零件銑削變形程度。由于軸頸銑削、曲頸外形銑削在實際加工過程中具有不同的形狀，其在外部寬度、尺寸等方面具有適當區(qū)別，而不同的銑刀寬度直接決定了相關(guān)軸類零件的開檔寬度，而銑削軸頸與曲拐臂側(cè)面在實際加工作業(yè)過程中具有同步性，因此在實際加工過程中為了保證軸類零件粗加工的開檔寬度符合需求，可控制主軸頸銑刀、連桿軸頸銑刀直徑寬度在100.0mm，同時在銑刀刀盤位置可裝設(shè)適當組數(shù)的不重磨硬質(zhì)合金刀片，并利用機夾式立式加填措施降低軸類零件移動變形概率。在整體銑床加工過程中應(yīng)控制銑削速度在每分鐘110米左右，控制進給量再來每齒0.18毫米，為了保證銑削頭穩(wěn)定運行可在數(shù)控銑床外部進行刀片的及時更改安裝。

此外，針對拐臂外形、軸頸銑削過程，需在數(shù)控銑床加工過程中選擇不同的加工工序，結(jié)合相關(guān)軸類零件加工影響因素，需控制銑床銑削用量的變化，在三相電機運行的基礎(chǔ)上，可通過銑削速度的調(diào)節(jié)調(diào)整軸類零件的加工余量，一般應(yīng)控制銑刀加工速度在每分鐘120.0米以下。

3.總結(jié)

綜上所述，發(fā)動機軸類零件數(shù)據(jù)銑床加工的形式，受到了社會各界的極大關(guān)注。發(fā)動機軸類零件數(shù)據(jù)銑床加工工藝的有效應(yīng)用，可彌補以往多銑刀加工模式效率低、加工精度不足的情況，為了進一步保證數(shù)據(jù)銑床加工工藝的有效應(yīng)用，可根據(jù)具體零件加工基準，在熱補償原理的指導下，采取相應(yīng)的參數(shù)補償措施，保證發(fā)動機軸類零件粗加工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]李陽. 數(shù)控車床加工鋁合金零件的刀具研究[J]. 科教導刊：電子版， 2017（16）：173-173.

[2]穆寧. 機械螺紋類零件的數(shù)控機床加工技術(shù)探討[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2016（18）：69-70.

[3]劉永清， 楊志， 王輝. 數(shù)控機床加工工藝在橡膠零件生產(chǎn)中的創(chuàng)新性探究[J]. 橡塑技術(shù)與裝備， 2016（18）：31-32.

[4]董玉杰， 曲海霞. 數(shù)控銑削中刀具半徑補償指令的應(yīng)用[J]. 河南科技， 2016（23）：89-90.