利用加工中心进行曲轴“一次装卡，完全加工”

作者：奥地利WFL车铣技术公司    来源：机床工具制造业

欢迎访问e展厅 展厅 1 加工中心/FMS展厅 车铣加工中心, 铣削加工中心, 钻铣加工中心, 镗铣加工中心, 五轴加工中心, ... 曲轴“一次装卡，完全加工”是在硬化和磨削处理前，一种省时，经济，有效的加工方法，可以替代传统生产或者用于设计原型的生产——例如曲轴或者较小规格系列产品。 仅用一台车铣中心就可以完成几乎所有曲轴生产的工步，可以为用户带来以下优点： -最大限度的缩短工件搬运时间。 -仅需两次装卡可获得的最佳精度。 -没有在传统生产中因采用多道工序所带来的累积装卡误差。 -在线自动定位和测量。 -将工件废品率减至最少。 -节省了昂贵的工装卡具的设计和制造费用。 在一台车铣单元中可以完成加工各种类型曲轴所需的普通加工的工序。 -工件毛坯可为锻造、铸造或者锯出的钢方坯。 -毛坯用标准三抓卡盘装夹。如果没有尾架中心孔，可由中心架支撑，并且在旋转工件之前钻出中心孔。 -用尾架顶针支承同时松开中心架。 -进行在线检测，对工件圆周和纵向长度进行定位。 -对长且复杂的曲轴加中心架进行车削或者铣削。 *粗加工 -车削尾端端面和外径、径向连接板、主支架的连接板表面。 -铣连接板的外轮廓。 -粗铣枢轴：因为曲轴被中心装夹，枢轴的运动是在圆周运动，并且铣削刀具是在三个轴向上沿其运动，包括C、X、Y轴。 *精加工 -车削支座部分，留有磨削余量。 -对枢轴铣削，留有磨削余量。 -对枢轴清根加工，采用偏心车削或者铣削对C、X、Y轴插补。 -在油孔处铣平面。 -钻油孔的导向孔。 -对油孔进行枪钻，配有80巴压力的内冷。 -对尾端精车或者留磨削余量。 -加工法兰盘上的孔，并进行攻丝。 -连接板上钻轴向孔以减轻重量。 -结束第一次装夹的工作，掉转曲轴，对另一面加工。采用软卡盘装夹已经精加工的表面，并且用固定支架支承。 -进行在线检测，对长度和圆周定位。 -钻尾座顶针中心孔。 -对尾端精车或者留磨削余量。 -对曲轴端头外径滚齿。 -对支座的油孔铣削、钻导向孔和进行枪钻。 -在线测量出曲轴全部加工尺寸并打印出结果。 在一台具有副主轴的车铣中心上可以对曲轴进行完全加工，无需人工翻转，只用一次装夹即可完成全部加工任务。 对曲轴的完全加工 曲轴能够将活塞直线运动的能量转换成旋转运动的能量。对旋转轴不同距离的偏心重力产生了扭矩。中心轴向对曲轴装夹时，枢轴是绕着圆周运动，因此不能在车床上这样进行装夹车削。 因此生产枢轴必须在特殊的机床上进行，采用外径铣削、旋风车毛坯或者偏心装夹。这样的结果就是在相对不是很复杂的机床大量进行不同装夹。对于这样一类大型的工件以上这些机床较为合适，这是因为可以进行大量切削工作并且还可以使其自动化进行。 然而，对较小批量的此类零件不能一次装夹全部加工完成的话，就会带来许多工件加工编程、安装调整、搬运等等问题，大大增加生产周期。位于奥地利林茨的WFL是车、铣、镗加工单元方面的专业厂商，提出了“一次装夹，完全加工”的方法来解决这些问题。通过集成了2或者4轴的车削中心、五轴的加工中心、深孔钻床和三坐标测量机的功能于一身，WFL车铣中心从一开始就很好地解决了曲轴生产的需求。 尤其，对于曲轴工件会产生变形，一些加工操作已经影响到工件的公差。 由于没有重复装夹带来的变形影响，可以使加工后的曲轴不用重新车削或者重新加工或者重新定中心。车铣中心的另一个好处是可以在线精密测量： 在开始加工之前侧头对机床上的毛坯找准圆周和纵向位置。然后按照这些新测得的基准点开始加工，同时可以消除装夹所产生的误差和错误。这样装夹在三爪卡盘上的工件就可以开始车削加工。如何对曲轴的圆周进行加工： 采用端面铣刀对工件表面三个轴向（X-Y-C）插补进行铣削，这样可以一直沿着偏心旋转的曲轴枢轴加工，因此能够铣出一个精确的圆形。 曲轴的枢轴比铣刀直径宽，这样可以另外在纵向（Z轴）进给加工。 对曲轴的枢轴的清根是一个难题。基本上有以下三种根部切削方法。 1） 径向和端面间单圆弧清根。 2） 仅留有径向磨削清根。 3） 留有径向和端面磨削清根。 方法1和2都可以通过倾斜铣刀加工完成（源于采用B轴），但对于方法3直到现在也不能避免出现齿形误差。现在WFL开发出了一种新的清根方法，能够用车削加工即能保证尺寸精度，也能保证加工表面质量。车刀沿着曲轴枢轴的偏心转动方向。这同步运动的功能是由西门子840D控制系统来实现的。为了取得完美的清根轮廓，在X和Z轴插补进行同步运动。进给运动覆盖X、Y、C轴插补运动，如果必要还可以包括Z轴插补。影响车削结果的切削速度包括，曲轴枢轴的旋转运动和刀具的同步运动。 WFL为车铣中心的为曲轴生产配有特别的软件包——一种智能化和被实际验证过的技术方案，这些都可为用户带来更加简单和省时的应用。 由于B-轴可在任意角度连续摆动（分辨率为0.001度），对油嘴加工工艺有巨大的帮助。在加上高达80巴的通孔冷却功能，可是操作人员采用枪钻以达到极高的生产效率。 采用旋转滚齿刀具，可以加工驱动轴端部多种形式的花键轴。通过对滚齿刀具进行无极定位，并采用伺服电机驱动的B-轴，可以补偿铣刀齿数的缺陷，因此具有加工多种截面形态的花键轴的能力，甚至包括带斜槽的花键轴。 在进行精切削时，因加工引起的温度增加而导致的纵向长度变化，是一个工艺上相当关键的问题。由于采用专用测温软件，这一变化也会得到有效补偿。在半精加工和精加工过程中进行两点测量，可以实现对轴承、拐颈以及法兰盘直径的精确加工。因此，后续工序如需磨削，其余量将可以减少至最小，甚至可以完全不留余量。利用相应的测量软件，已经加工完成的空或法兰的直径和公差可以得到测量和修正。所有测量数据都可以打印出来。 由于采用了继承框架概念，即使是在倾斜方向加工时，也可以进行半径补偿。加之NC程序先进，操作安全性也大大改善，其基础就是林茨机床公司新近开发的电子安全软件系统。 在加工过程中，自动工艺监控机构可以控制所有的运动轴和切削主轴，并可在显示器上显示它们的受力状态。因此，整个加工过程都在操作人员的控制之下。操作人员还可以凭借自己的经验来确定适宜的受力值（也可以通过机器的自学习功能输入），机床可以随时与实际加工时的受力情况进行比较。一旦超过所设定的极限值，机床会立即停止加工，因此避免了刀具的损伤和撞车事故。 尽管目前有许多竞争厂家都在力图攻克通过一次装卡进行曲轴加工这一难题，但是，林茨机床厂（WFL）在这方面已经进行了10余年的辛勤耕耘。其经验之丰富可以使其自如的应用于小至轻便摩托的曲轴，或大至重达8吨的船用柴油机曲轴。林茨机床公司（WFL）正在不断的取得进展，攻克难关，并正在与专业软件公司联手进行相关技术的开发。总之，吝惜机床公司(WFL)在这一领域的前途是无限的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/10/2007)