EN25曲軸加工的改進(jìn)

吳堅(jiān)文 羅素娟

【摘要】本文針對EN25曲軸生產(chǎn)過程中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)。主要對車削、鉆中心孔、磨削等工序進(jìn)行研究、針對這些工序加工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，并有效地保證了各工序的尺寸精度。提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)還大大地降低了廢品的產(chǎn)生，從而降低生產(chǎn)成本。

【關(guān)鍵詞】車削;鉆中心孔;磨削;改進(jìn);精度

我們從參加工作以來，一直從事機(jī)械專業(yè)一線教學(xué)工作，主要負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室管理、校企合作生產(chǎn)等工作。在多年的教學(xué)實(shí)踐中我一直堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，經(jīng)常深入企業(yè)，在實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)過程中，令我視野大開和不斷發(fā)現(xiàn)新的問題，促使我對知識的追求欲望，同時(shí)我還注重向經(jīng)驗(yàn)豐富的同行請教學(xué)習(xí)，一同探討機(jī)械加工中的難題。比如在EN25曲軸右部各工序加工精度難保證問題的探討。

EN25曲軸右部實(shí)物圖如圖（1）采用流水線的加工形式，分粗、精加工。在粗加工中，半圓鍵槽、螺紋、插花鍵、和插鏈輪已加工至最終尺寸，外圓、端面和銷孔留有余量，精加工，精磨各級外圓、端面和精鏜銷孔至零件圖紙要求如圖（2），曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，因此尺寸公差嚴(yán)，精度要求高。但在整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程中卻存在著不少影響加工質(zhì)量的因素，急需我們?nèi)ソ鉀Q。

【主體】

EN25曲軸右部的加工包括粗精加工共十一道工序，其加工工藝流程大致如下：

1.在數(shù)控車床上夾毛胚大外圓，車小端面和右側(cè)的大端面，粗車Φ35.9? ? ? mm外圓和Φ32.9? ? ? mm，車環(huán)形槽，鉆中心孔。2.在數(shù)控車床上夾Φ35.9mm外圓，車大外圓、端面、鉆中心孔。3.在數(shù)控車床上一夾一頂裝夾粗車右端各級外圓和退刀槽。4.在數(shù)控車床上兩頂尖裝夾精車右端各級外圓、退刀槽和M16×1.5mm的三角螺紋。5.在加工中心機(jī)床上鉆曲柄銷孔至Φ27? ? ?mm、鏜曲柄銷孔至Φ27.4? ? ? ?mm、挖空刀槽至Φ28.4mm。6.在數(shù)控插齒機(jī)上插花鍵。7.在滾絲機(jī)上滾螺紋M10×1.5mm。8.在高速插齒機(jī)上插鏈輪。9.在鍵槽銑床銑半圓鍵槽。10.在成形磨床上精磨各級外圓和端面。11.在數(shù)控車床上精車端面和精車曲柄銷孔。在生產(chǎn)過程中，一些工序經(jīng)常出現(xiàn)鉆中心孔鉆偏、外圓表面粗糙或燒傷、尺寸超差等質(zhì)量問題，反映出加工條件和加工環(huán)境不理想，存在著影響加工質(zhì)量的因素。通過在實(shí)際生產(chǎn)中不斷摸索、思考和現(xiàn)場驗(yàn)證，找出了產(chǎn)生此類問題的原因，并采取了相應(yīng)的對策。具體如下：

（一）合理改進(jìn)裝夾，提高中心孔的質(zhì)量

曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中的高負(fù)荷快速運(yùn)轉(zhuǎn)決定了它的高精度性，這就較高的要求了在加工中定位基準(zhǔn)的選擇。所以對曲軸兩端中心孔生產(chǎn)質(zhì)量要求很高。在實(shí)際生產(chǎn)中，鉆右邊中心孔這個(gè)工序比較難保證質(zhì)量。比如鉆偏了，鉆不圓現(xiàn)象。此工序是夾住大外圓毛坯，鉆中心孔的。伸出的長度較長，且鉆中心孔是在高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行的，在離心力的作用下，導(dǎo)致中心孔鉆偏。針對這種情況，做以下改進(jìn)，一要考慮工件裝夾不能偏，且要牢固。二伸出的部位必須用輔助支承裝夾，然后再鉆中心孔。

此道工序，采用的夾具回拉式液壓卡盤，用三塊硬質(zhì)合金爪把工件拉緊。曲軸毛坯材料是50Mn，是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度、彈性和硬度均較高，且鑄造曲軸毛坯形狀不規(guī)則如圖（3）。要把工件裝牢固且跳動(dòng)不大，是有一定難度的。還是大批量生產(chǎn)，如果每件都花這么多時(shí)間去找正工件，效率會(huì)很低，質(zhì)量也難保證?？稍诳ūP中加工一個(gè)定位槽，從而提高效率和保證質(zhì)量。后來把卡爪座鑲硬質(zhì)合金的槽位銑深2mm，再制作0.3～2mm厚度不等的墊塊。調(diào)整時(shí)在硬質(zhì)合金底下墊上墊塊，達(dá)到非常理想的調(diào)整效果。改進(jìn)后，加工各種不同的毛坯時(shí)均能裝牢固和不偏心。但鉆中心孔是在高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行的，也存在離心力，直接鉆，不附加輔助支承，還是有鉆偏中心孔現(xiàn)象。改進(jìn)辦法是，在靠近小端處約20mm的地方車一段直徑為Φ15mm的外圓做輔助支承的基準(zhǔn)面。在此外圓裝上中心架作輔助支承。改進(jìn)后鉆中心孔的質(zhì)量完全沒問題了。

（二）磨削工序質(zhì)量難保證問題的解決方法

1.磨削時(shí)工件燒傷問題的改善

第十道工序是在成型磨床上，用兩頂尖裝夾，選用成型砂輪一次性切入加工如圖（5）（6），將端面和各級外圓粗、精磨成形達(dá)到圖紙要求。此工序非常重要，它決定著產(chǎn)品的多個(gè)最終尺寸。在實(shí)際生產(chǎn)中常會(huì)出現(xiàn)磨削表面燒傷現(xiàn)象，針對這種情況，（1）先考慮砂輪是否變鈍了，因?yàn)樯拜啿讳h利，工件表面與砂輪之間的摩擦力大大增加，摩擦熱也隨之上升，散熱條件非常差。導(dǎo)致工件燒傷。及時(shí)更換砂輪筆再修磨砂輪。砂輪筆鈍了直接影響砂輪的修磨質(zhì)量的。重修后，效果不明顯，說明砂輪沒問題。（2）再考慮工件的轉(zhuǎn)速是否正常，開著空轉(zhuǎn)是正常的，再考慮工件在兩頂尖間頂?shù)乃删o是否合適。工件在兩頂尖間頂過松和過緊，都會(huì)影響工件正常轉(zhuǎn)動(dòng)，工件不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)砂輪與工件的摩擦力也隨著增大，摩擦熱也隨之上升，導(dǎo)致工件燒傷。應(yīng)調(diào)整尾架套筒的彈簧力。由于工件是成批生產(chǎn)的，工件的總長難免出現(xiàn)誤差，使得每件工件在兩頂尖間安裝時(shí)也存在誤差，裝夾完應(yīng)檢查工件在兩頂尖間的松緊是否合適才加工。調(diào)整后，效果還是不理想。（3）后來再考慮頭架的問題，頭架皮帶過松，也無法帶動(dòng)工件正常轉(zhuǎn)動(dòng)的，此時(shí)砂輪是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，并與工件產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，使工件燒傷。及時(shí)重新調(diào)整頭架皮帶的松緊。調(diào)整后，效果明顯改善。

2.消除磨削圓度誤差

磨削過程分粗磨、精磨和光磨。這道工序是生產(chǎn)線的關(guān)鍵工序，它決定著產(chǎn)品的多個(gè)最終尺寸。如果工件表面質(zhì)量控制不好，零件的整體質(zhì)量就難保證。所以這道工序要嚴(yán)格控制好質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中最后光磨階段出現(xiàn)圓度超差現(xiàn)象。針對這問題，（1）先從裝夾考慮，檢查兩頂尖與工件接觸面是否恰當(dāng)，頂尖是否有磨損。工件的松緊是否合適。用千分表重新檢查工件的跳動(dòng)量，均符合要求。（2）再考慮砂輪是否變鈍了，因?yàn)樯拜喿冣g，工件與砂輪之間的摩擦力也隨著增大，會(huì)影響工件的圓度誤差。重新修整砂輪后，再重新加工，發(fā)現(xiàn)量儀測到零件加工到最終設(shè)定尺寸時(shí)發(fā)出信號停止進(jìn)給，并延時(shí)2秒后，砂輪退出。此時(shí)零件的表面還沒完全光磨完畢，導(dǎo)致工件圓度尺寸偏差大并且不穩(wěn)定。此時(shí)再手動(dòng)加工到最終尺寸，停留光磨時(shí)間長一點(diǎn)試試，發(fā)現(xiàn)圓度明顯好很多，說明砂輪的鋒利程度沒問題。只是光磨的時(shí)間不夠，因?yàn)楣饽ゾ褪窃诳床坏交鹦腔蛘呗牪坏侥ハ髀晻r(shí)，不進(jìn)刀繼續(xù)磨削工件，是為了消除由于進(jìn)刀產(chǎn)生的彈性變形的讓刀量，可較好的保證工件的精度和直線度。針對這種情況，調(diào)整光磨的時(shí)間，將原來的2秒增加到5秒，讓砂輪在不進(jìn)給的情況下對工件進(jìn)行充分的修光，提高工件的精度和光潔度。調(diào)整后，圓度誤差均達(dá)到零件圖紙要求。

通過本次技術(shù)培訓(xùn)和考核，使我認(rèn)識到單有專業(yè)理論知識是不夠的，必須理論與實(shí)踐生產(chǎn)相結(jié)合，大膽創(chuàng)新，多參與實(shí)踐生產(chǎn)活動(dòng)，要想使自己技能水平提高，就要不斷的去學(xué)習(xí)新的技能，只有不斷的學(xué)習(xí)，不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，才能全面發(fā)展自己的潛能。

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