曲軸加工中刀具技術(shù)的應(yīng)用

李鴻飛

摘 要：本文在研究中以曲軸加工中的刀具技術(shù)為核心，分析刀具的結(jié)構(gòu)，明確刀具在曲軸加工中的作用，提出曲軸加工中刀具技術(shù)的應(yīng)用途徑，深化和拓展刀具技術(shù)的應(yīng)用，提高曲軸加工效率，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：曲軸加工；刀具技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0076-01

刀具是曲軸加工中的重要工具，刀具技術(shù)是曲軸加工中的關(guān)鍵技術(shù)，在進行曲軸加工生產(chǎn)中，要根據(jù)曲軸加工要求和圖紙設(shè)計，合理選擇刀具，應(yīng)用刀具技術(shù)進行曲軸切削，提高曲軸加工的綜合精度，不斷提高曲軸加工效率，發(fā)揮出刀具技術(shù)的優(yōu)勢，提高曲軸加工的綜合水平。在這樣的環(huán)境背景下，探究曲軸加工中刀具技術(shù)的應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 刀具的主要構(gòu)成

刀具是機械制造中的切削工具，由于機械加工中使用的刀具都是進行金屬材料的切削，刀具也就理解為金屬切削刀具。刀具有很多種類型，無論哪種類型的刀具，均包含裝夾部分與工作部分，從整體結(jié)構(gòu)來看，刀具裝夾部分與工作部分均在刀體上，鑲齒結(jié)構(gòu)刀具工作部分安裝在刀體位置，刀具裝夾分為帶孔、帶柄這兩類，帶孔刀具以內(nèi)孔方式裝在主軸部分，通過軸向鍵進行扭轉(zhuǎn)力矩的傳遞，主要涉及到圓柱形銑刀和套式面銑刀，帶柄刀具包含矩形柄、圓錐柄以及圓柱柄幾種，車刀和刨刀屬于矩形柄。在使用過程中，圓錐柄主要承受著軸向推力，通過摩擦力進行扭矩傳遞，而圓柱柄可以應(yīng)用在小麻花鉆或是立銑刀中，切削過程中，可以形成摩擦力進行扭矩傳遞。刀具工作部分主要進行切削的產(chǎn)生與處理，主要涉及到刀刃、卷攏結(jié)構(gòu)、切削儲存空間以及切削液通道等，一些道刀具工作部分即為切削部分，而一些類型刀具由切削部分與校準部分組成，包括鉆頭、擴孔以及銑刀，等部分，借助刀刃進行切削切除，利用校準部分，對已切削加工面進行修復(fù)。

2 刀具在曲軸加工中的作用

2.1 高效率

曲軸是汽車零部件加工中的重要內(nèi)容，在加工過程中，刀具成本是總成本的3%，而卻影響30%的加工成本，刀具成本的方大性，主要源自于刀具的應(yīng)用提高了曲軸加工效率。特別是復(fù)合加工刀具的應(yīng)用，將需要加工的曲軸組合到刀具中，通過一次給進，完成加工，不僅縮短了加工時間，控制加工成本，也達到提高了曲軸加工的綜合效率。例如，在發(fā)動機曲軸芯軸端加工中，傳統(tǒng)加工工藝是利用車床粗車、倒角以及半精車等方式，加工過程需要40s，而采用復(fù)合加工刀具，縮短了70%的加工時間，只需要12s即可實現(xiàn)加工，有效提高了加工效率[1]。

2.2 高質(zhì)量

在曲軸加工中引入刀具技術(shù)，不僅提高了加工效率，還大大提高了加工高質(zhì)量。曲軸加工要求比較苛刻，在實際加工中，除了要保證尺寸精度，還要保證位置精度與輪廓精度，使得加工中浪費大量時間來進行機床的調(diào)整。應(yīng)用刀具技術(shù)后，這些問題都可以迎刃而解。例如，在進行曲軸加工中，可以根據(jù)曲軸加工要求，制定專用刀具，通過專用刀具的集成多處刃口的優(yōu)勢，一次磨削成形，提高各個刃口位置的精度，在曲軸加工中一次性完成工藝要求，保證曲軸的尺寸精度與位置精度，避免由于多次換刀加工造成的定位誤差。

2.3 穩(wěn)定性

曲軸作為一種機械零部件，在實際加工中具備規(guī)?；a(chǎn)的特點，質(zhì)量要求較高，特別是在大批量生產(chǎn)中，強調(diào)生產(chǎn)加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。對此，在曲軸加工中，要保證極強的穩(wěn)定性，保證曲軸加工生產(chǎn)的綜合質(zhì)量。刀具技術(shù)可以滿足曲軸加工高穩(wěn)定性要求，借助刀具的專業(yè)化特殊設(shè)計，滿足曲軸加工生產(chǎn)中的高精度和高速度，進而提高曲軸加工質(zhì)量[2]。

2.4 低成本

低成本是制造企業(yè)的追求目標之一，在曲軸生產(chǎn)中，成本控制會貫穿于整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，合理使用刀具技術(shù)，可以控制其他設(shè)備的投入，獲取加工生產(chǎn)的最大經(jīng)濟效益。例如在斜孔加工時，傳統(tǒng)方式是在CNC加工中心設(shè)置一個軸，讓曲軸加工面轉(zhuǎn)到和主軸垂直位置，提高曲軸加工的便利性，但加工成本較高[3]。對此，可以引入刀具技術(shù)，通過將專用角度頭、刀具以及CNC加工中心的結(jié)合，達到同等效果，降低加工成本。

3 曲軸加工中刀具技術(shù)的應(yīng)用途徑

3.1 曲軸圓角加工

在曲軸加工中會面臨著很多技術(shù)問題，曲軸臺階R圓角一般過大，增加了后續(xù)磨削加工難度，或者是銑加工曲柄連桿頸時，根據(jù)具體要求設(shè)計專用銑刀，工件加工完成后，輪廓形象會受到影響，導(dǎo)致變形，這主要源自于成形刀具加工誤差。通過大量實踐證明，加工誤差可以不斷減小，但無法徹底消除[4]。在分析R圓角中，編制圓角程序為R3，加工測量R4，其關(guān)鍵在于數(shù)控車刀加工效果最好的是尖刀，保證曲軸加工形狀。但是，在實際批量生產(chǎn)中，尖刀耐用性不夠，磨損較快，對曲軸加工尺寸控制難度大，特別是自制刀具的刀尖變化更大。在進行曲軸圓角加工中，設(shè)刀具運行軌跡為R，曲軸形成圓角R，其大小尺寸是R與刀具圓角RR的總和，即為R=R+RR。一旦刀尖圓角為零，使得R=R。對此，在進行曲軸加工中，為了發(fā)揮出刀具技術(shù)的作用，一旦臺階圓角較高，工作人員要控制圓角R的具體值，使其低于圖紙規(guī)定值，適當調(diào)整圓角大小，進而提高曲軸加工的綜合質(zhì)量水平。

3.2 曲軸連桿頸加工

在進行曲軸連桿頸加工中，傳統(tǒng)加工方式是選擇轉(zhuǎn)機配套刀具為主，大多為6刃刀具，這種方式為粗加工工序，使得工件外表面會出現(xiàn)一些偏差，若偏差過大，會影響之后的精加工工序。以R175曲軸為例進行闡述，工件切削狀態(tài)主要是刀具中心線與工件旋轉(zhuǎn)中心線相對應(yīng)，在刀具端面全刃口切削中，要求工件輪廓尺寸和道具軸剖面輪廓相對應(yīng)。這種多刃刀具端面中心為無切削刃，刀具制作中需要進行鏤空設(shè)計，鏤空刀具加工中，以環(huán)形切削進行加工件切削面加工，在刀刃離開后，最后一下往往決定著這一工件的大體輪廓，運行軌跡中由于刀具的鏤空，使得切削點出現(xiàn)位移，進而造成加工誤差[5]。對此，為了提高曲軸加工高質(zhì)量，要對刀具進行改造，不斷提高刀具技術(shù)，進而保證曲軸的大批量生產(chǎn)。第一，在刀具制作中，要盡可能降低銑刀端中心面鏤空，減小環(huán)形銑削面內(nèi)環(huán)尺寸；第二，在進行曲軸加工中，合理調(diào)整刀具進刀位置，延后銑刀的位置，刀具中心軸線不能與工件旋轉(zhuǎn)軸線對應(yīng)，端面刃口內(nèi)側(cè)要盡量接近工件軸線，也就是端面刃口環(huán)形切削面內(nèi)環(huán)線，接近工件中心線，控制工件加工后的隆起現(xiàn)象，提高曲軸加工質(zhì)量。

3.3 精細加工處理

現(xiàn)階段，我國曲軸產(chǎn)生線主要包括普通機床與專用機床，使用刀具進行曲軸主軸頸和拐頸切削，利用MQ8260進行半精磨和精磨。在刀具加工技術(shù)不斷提高后，在刀具加工后，相關(guān)工作人員要對曲軸進行精細加工，主要以熱處理與表面強化處理為主，通過正火處理，做好表面組織準備，在感應(yīng)淬火和氮化工藝，通過AEG設(shè)備進行全自動淬火加工，將刀具技術(shù)和自動化加工技術(shù)融合在一起，使得曲軸加工從粗加工到精細加工的連續(xù)性，有效提高曲軸加工的綜合質(zhì)量水平，發(fā)揮出刀具技術(shù)的作用和優(yōu)勢，實現(xiàn)曲軸的大批量生產(chǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，在進行曲軸加工中，要結(jié)合曲軸加工要求和設(shè)計圖紙，合理設(shè)計刀具類型和刀具材料，對曲軸的尺寸、形狀等進行重點控制，符合曲軸加工要求，發(fā)揮出刀具技術(shù)的高效率、高質(zhì)量、穩(wěn)定性與低成本等優(yōu)勢，提高曲軸加工質(zhì)量，控制曲軸加工生產(chǎn)中的總成本，促進曲軸的大批量生產(chǎn)。

參考文獻

[1]廖海明，陳發(fā)勇，張春和，等.曲軸軸頸加工高效刀具的應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2017，（13）：95-97.

[2]李德珍.五軸車銑技術(shù)及其在曲軸加工中的應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2016.

[3]山特維克可樂滿.先進的曲軸加工刀具技術(shù)[J].金屬加工（冷加工），2014，（11）：49-50.

[4]黃超.車銑復(fù)合加工曲軸的研究[D].北京交通大學(xué)，2016.

[5]李海國，張小菊.發(fā)動機曲軸高效加工技術(shù)的應(yīng)用與進展[J].機械工人：冷加工，2017，（5）：32-34.