探討鐵屑對(duì)曲軸自動(dòng)生產(chǎn)線的影響

于芳 石延青 陳志飛 周延霏

摘要：曲軸由于對(duì)零件的精度要求也越來(lái)越高，產(chǎn)能的需求越來(lái)越大，所以對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)制造來(lái)說(shuō)，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度要求也越來(lái)越高，同時(shí)也要求設(shè)備具備有較高運(yùn)行穩(wěn)定性和精度的穩(wěn)定性，要達(dá)到一個(gè)整線穩(wěn)定性要求，不僅要求設(shè)備的設(shè)計(jì)和工藝的安排要合理，而且還要依靠生產(chǎn)線的合理維護(hù)與調(diào)整。以曲軸自動(dòng)生產(chǎn)線為例，由于加工和零件的傳送過(guò)程全部是自動(dòng)運(yùn)行，加工所產(chǎn)生的鐵屑如果設(shè)計(jì)的處理方式不當(dāng)，將會(huì)影響機(jī)床的加工穩(wěn)定性的零件的加工精度，以下我們將以曲軸自動(dòng)生產(chǎn)線為例，探討鐵屑在曲軸加工中的影響和解決方法的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

關(guān)鍵詞：鐵屑;定位;夾具;測(cè)量

一、加工鐵屑對(duì)生產(chǎn)造成影響

（一）鐵屑造成夾緊時(shí)壓傷零件

在曲軸加工中，尤其是磨床之后、拋光之前，如果加工中產(chǎn)生的鐵屑被夾具壓到零件的主軸頸，連桿頸或油封外圓上，直接造成零件報(bào)廢。主要是由于刀具防護(hù)罩可以將鉆頭在鉆孔時(shí)產(chǎn)生的鐵屑、油霧吸取，避免加工時(shí)鐵屑進(jìn)入夾緊面、定位面，可以有效杜絕鐵屑對(duì)加工質(zhì)量的影響。

（二）鐵屑造成潤(rùn)滑油孔堵塞，影響加工質(zhì)量

曲軸粗加工段通常采用干切，為保證曲軸軸徑的跳動(dòng)合格，加工設(shè)備會(huì)使用中心支架輔助。由于粗加工時(shí)切削力很大，中心支架承受的力大，為了減少中心支架與零件之間的摩擦力，廠家在中心支架的夾緊塊處設(shè)計(jì)有潤(rùn)滑油孔，對(duì)中心支架夾緊面進(jìn)行潤(rùn)滑。如果鐵屑將潤(rùn)滑油孔堵死，會(huì)導(dǎo)致摩擦力會(huì)增大，造成加工過(guò)程零件變形走位，嚴(yán)重時(shí)造成零件表面劃傷。（見(jiàn)下圖1）

但單靠氣嘴還是無(wú)法完全控制中心支架的鐵屑問(wèn)題，在實(shí)際的生產(chǎn)中通常采取定期清理滾輪和油道的辦法來(lái)加強(qiáng)控制。

（三）鐵屑對(duì)曲軸拋光質(zhì)量的影響

鐵屑被帶入到拋光帶中時(shí)會(huì)造成拋光直徑超差或零件表面劃傷等問(wèn)題。通常鐵屑會(huì)夾在拋光靴與拋光帶中，導(dǎo)致拋光靴發(fā)生位移后單邊受力增大，從而影響曲軸軸徑的錐度（見(jiàn)圖2）。生產(chǎn)線質(zhì)檢員可以通過(guò)觀察拋光帶是否有鐵屑?jí)汉郏ㄒ?jiàn)圖3），進(jìn)行質(zhì)量預(yù)判。解決此類問(wèn)題通常采取的措施是加大拋光機(jī)第一站拋光油流量，在拋光前將鐵屑沖掉，當(dāng)然最有效的辦法還是上工序不產(chǎn)生鐵屑，或上工序加工完成后將鐵屑清理干凈。

（四）鐵屑對(duì)生產(chǎn)線傳感器的影響

加工過(guò)程中當(dāng)有鐵屑粘到加工倉(cāng)中的傳感器上，造成機(jī)床誤動(dòng)作或誤報(bào)警。這類問(wèn)題在加工中非常常見(jiàn)，一般在解決此類問(wèn)題都放到機(jī)床設(shè)計(jì)階段來(lái)考慮，如：設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，盡量避免在加工倉(cāng)內(nèi)使用傳感器，可改為使用氣檢、夾具壓力、油缸位置等進(jìn)行零件位置型號(hào)或夾具夾緊等判斷。

（五）鐵屑對(duì)測(cè)量的影響

如果測(cè)量面上粘有鐵屑，會(huì)對(duì)測(cè)量的精確度造成影響。錯(cuò)誤的測(cè)量信息將造成錯(cuò)誤的參數(shù)控制，很容易導(dǎo)致批量報(bào)廢產(chǎn)生。以我廠曲軸線一期鉆油孔加工設(shè)備為例，該設(shè)備采用的是MQL（微量潤(rùn)滑加工），微量潤(rùn)滑油會(huì)粘鐵粉在曲軸止推面上，造成后工序在線自動(dòng)檢測(cè)的測(cè)量不準(zhǔn)確。

（六）鐵屑對(duì)定位基準(zhǔn)的影響

在曲軸加工工藝過(guò)程中，中心孔是貫穿整個(gè)曲軸各工序加工的重要基準(zhǔn)，通常以頂尖定位作為機(jī)床中心孔定位原件，可見(jiàn)頂尖的清潔對(duì)于曲軸的加工質(zhì)量至關(guān)重要。在自動(dòng)生產(chǎn)線加工過(guò)程中，鐵屑極易附著在中心孔處影響加工定位。我廠對(duì)頂尖的清潔主要依靠氣嘴或冷卻液噴嘴對(duì)頂尖進(jìn)行清潔，同時(shí)頂尖的清潔度也是生產(chǎn)線員工日常TPM點(diǎn)檢的重要檢查項(xiàng)。

二、工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)造成加工鐵屑影響質(zhì)量問(wèn)題

我廠曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)由于工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成了鐵屑影響加工質(zhì)量的問(wèn)題：我廠曲軸線一期粗加工有一道加工法蘭端的的工藝，加工完成后大量的鐵屑留在法蘭端的螺紋孔中（見(jiàn)圖4），零件流入后工序時(shí)，螺紋孔中的鐵屑概率性掉落并附在頂尖上，造成中心孔倒角壓傷影響定位基準(zhǔn)（見(jiàn)圖5）。

此問(wèn)題在我廠曲軸線二期進(jìn)行了改進(jìn)，取消了粗加工法蘭端面的加工工藝，將加工的余量分別由前期銑端面和后期磨削法蘭端面來(lái)完成。

三、機(jī)床夾具的排屑設(shè)計(jì)

夾具的設(shè)計(jì)未考慮到排屑造成加工鐵屑堆積，當(dāng)鐵屑落到加工定位面上時(shí)就會(huì)造成加工質(zhì)量問(wèn)題。鐵屑落到傳感器上會(huì)造成設(shè)備誤信號(hào)，產(chǎn)生誤動(dòng)作或者誤報(bào)警;鐵屑長(zhǎng)時(shí)間堆積在夾具的緊固螺栓中，會(huì)造成換型時(shí)拆裝螺釘困難，所以在設(shè)計(jì)生產(chǎn)線選用機(jī)床時(shí)，機(jī)床夾具的自排屑功能要進(jìn)行嚴(yán)格的審核，通常對(duì)夾具排屑設(shè)計(jì)有如下要求：

（一）夾具體部分設(shè)計(jì)成斜坡?tīng)?，便于鐵屑的排出（見(jiàn)圖6）;

（二）可調(diào)節(jié)的冷卻液或氣嘴清潔裝置（見(jiàn)圖7）;

（三）夾具緊固螺有封口設(shè)計(jì)，特別是有換型需求的設(shè)備。

四、結(jié)束語(yǔ)

鐵屑在加工過(guò)程中是很常見(jiàn)，會(huì)帶來(lái)很多質(zhì)量問(wèn)題的因素，要減少鐵屑造成的影響需要從生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)階段開(kāi)始考慮，并根據(jù)各種機(jī)床不同的特性選擇適合的鐵屑清理方案，通過(guò)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序監(jiān)控和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理把鐵屑對(duì)生產(chǎn)的影響降到最低，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定高效的制造系統(tǒng)。