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兩段圓弧曲柄銷的過渡圓角,可以這樣加工

時間:2017-06-28閱讀次數:726來源:pokerstars中文官网 - 6up扑克之星中国官网

本文介绍了車銑複合中心铣削加工由两段圆弧组成的曲轴曲柄销过渡圆角的加工技术,提高了产品质量和生产效率。

中高速柴油机(9 000kW)大型曲轴:长5 730mm×主轴颈直径3 7 0m m× 曲柄销直径350mm,成品质量6 200㎏,是目前国内中高速柴油机中规格**大的曲轴。曲轴零件如所示, 曲柄销过渡圆角是指曲柄销与曲臂联接的过渡圆角, 尺寸R27mm×R10mm,主軸頸方向切深2.4mm,曲柄臂方向切深0.5mm。該部位對應力集中非常敏感,過渡圓角對提高曲軸疲勞強度和使用壽命有非常重要的意義,直接影響柴油機的質量和使用壽命。

1. 传统加工方法

傳統的曲軸曲柄銷過渡圓角加工方法,是在曲軸專用車床上,用圓弧車刀走程序加工。曲軸固定在工作台上,刀盤繞曲軸旋轉切削,每加工一拐,工人都必需吊裝移動6t多的曲軸,重新定位、裝夾和對刀。加工出的過渡圓角形狀不精確、表面質量差,由于曲軸變形大,過渡圓角形狀很不規則,圓周方向深淺不一,鉗工打磨工作量大。由于機床性能不穩定,對工人技能要求很高,曾經由于加工該部位時紮刀,報廢過一根曲軸,故加工風險很大。

曲轴生产线购进車銑複合中心后, 过渡圆角铣削刀具选用粗、精两把球头铣刀铣铣削加工,粗铣刀采用镶刀片结构,精铣刀为整体高速钢焊接结构。在车铣中心上,用球头铣刀铣削过渡圆角,刀具悬伸太长,刚性差,振刀严重。

2. 技术方案

曲轴生产线购进車銑複合中心后,该设备为国内首台首制,没有成熟的设备使用经验。现除过渡圆角加工工序外,即可实现磨削前所有要素加工。为提高零件的加工质量和生产效率,对整个曲轴的加工工艺过程进行了优化、改进,粗加工、半精加工分别上一次车铣中心,即可实现磨削前所有要素加工。过渡圆弧加工工序如果安排在車銑複合中心进行,将会大大提高曲轴生产效率。为了克服上述现有技术中的不足,为車銑複合中心设计选型一种专用曲轴圆角加工盘铣刀,在車銑複合加工中心实施曲轴曲柄销过渡圆角加工,使大型曲轴加工封闭在車銑複合加工中心和磨床上,提高曲轴加工工艺稳定性和生产效率,提高曲轴产品质量。

刀具方案確定是解決圓弧加工的瓶頸。前期其他機型曲軸配置的刀具爲球頭銑刀,在使用過程中,該刀具暴露出振刀嚴重,表面粗糙度值達不到圖樣要求,刀具磨損快的缺陷,且球頭銑刀加工方案只能加工單一圓弧的過渡圓角,兩種以上圓弧銑削加工國內暫無成功經驗。

曲柄销过渡圆角专用铣刀设计选型。刀具方案制定时,首先需要考虑盘铣刀铣削加工时,机床、刀具与工件不能发生干涉、碰撞现象,同时还需考虑铣刀对曲轴不能产生过切现象,并且加工的圆弧形状尺寸必须满足图样要求。通过对机床结构、零件结构进行分析, 利用模拟仿真技术,**终确定刀具参数。

該型曲軸曲柄銷過渡圓角爲R27mm×R10mm,是由2段圓弧組合形成的光滑過渡圓角,用傳統的刀具和方法無法加工。針對這種問題,我們設計了成型盤銑刀,由R27mm和R10mm兩種圓弧刀片,搭接組合形成完整的R27mm×R10mm过渡圆角。为防止刀具与机床附件发生干涉,经过计算机模拟作图分析,确定刀盘直径为125mm,带内冷,刀片数量12个,其中R 27mm的9个,R10mm的3個,有效齒數zeff=3;刀具长度308mm。为保证刀具足够的刚性和强度,刀杆直径为80mm,与机床接口为CAPTO C8。为防止刀具在切削时发生振刀现象,配置了重金属减振刀杆。

装刀方式为加工时机床主轴倾斜2°。車銑複合中心共有5个控制轴,数控系统为西门子840D,可以实现任意3轴联动。曲轴在車銑複合中心上旋转时,曲柄销的位置也随着旋转, 要加工该部位的过渡圆角,刀具就必须随着曲柄销的位置变化而移动。我们采用随动铣削的加工方法进行加工,就是刀具切削部位始终和曲柄销的过渡圆角保持相切。为了避免铣刀远端与曲柄销产生过切,加工时机床主轴必须倾斜2°。曲轴绕主轴颈中心回转,主轴沿X 、Y 轴方向上下、左右移动,铣刀与曲轴始终保持相切位置,三轴联动铣削加工。具体加工如图3所示。

進刀方向爲垂直進刀。由于曲柄銷過渡圓角與曲柄側面切深很淺,只有0.5mm,從曲柄側面**淺處垂直進刀,簡化了程序,避免45°方向進刀時在曲柄銷上加工出一小平面。

加工出的曲軸曲柄銷過渡圓角形狀用設計的樣板檢驗,表面粗糙度值用粗糙度測量儀檢測。

3. 效果

实现了曲轴曲柄销过渡圆角为两段圆弧的铣削加工,提高了产品质量和生产效率。通过现场调试与跟踪,这种方法在車銑複合中心加工出的圆弧,用样板检验符合图样要求,表面粗糙度值由原来的Ra=12.5μm提高到Ra=3.2μm。

原來在曲軸專用車床上,按單拐找正加工曲軸過渡圓角,包括找正每拐需8h,現在只需每拐2h,以某型12V曲軸爲例,單件單工序可節約工時36h,生産效率顯著提高。加工出的過渡圓角形狀規整,表面質量好,減少了後續鉗工手工打磨工作量,提高了産品質量,工藝穩定性好。

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