曲轴制造技术的进展及敏捷柔性生产线方案初探(doc10)

曲轴制造技术的进展及敏捷柔性生产线方案初探
曲轴是发动机的心脏；曲轴制造技术是发动机制造技术的集中体现。国内汽车发动机关
键零部件主要制造技术装备目前依赖进口，而发动机曲轴加工的敏捷柔性生产线还处在
初期阶段，需要一个长期的技术积累和发展过程。
曲轴加工工艺的发展演变
1) 20 世纪 70 年代以前，发动机曲轴轴颈采用的加工方式是多刀车床车削曲轴主精加工
和连杆精加工。采用这种方式加工精度较低、柔性很差、工序质量稳定性低，且容易产生
较大的内部应力，难以达到合理的加工余量。在轴颈后一般需要进行去应力回火处理，
释放应力。因此轴颈需要给后续加工工序留较大的加工余量，以去除弯曲变形量。
曲轴加工采用的是普通磨削工艺，一般采用 MQ8260 曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛
光。通常靠手工操作，加工质量不稳定，废品率较高。
2) 20 世纪 70 年代到 80 年代左右，曲轴轴颈采用 CNC 车削、CNC 外铣加工，加工
状况有所改善。加工仍以普通磨床磨削工艺为主。
3) 20 世纪 80 年中期又出现了 CNC 内铣工艺，CNC 内铣加工性能指标要高于 CNC 外
铣加工，尤其是对于锻钢曲轴，内铣更有利于断屑。加工工艺多采用半自动曲轴磨床，
头架和尾座同步传动，加工精度有一定的提高。
4) 1985 年到 1990 年左右开发出了曲轴车拉、车－车拉工艺（图 1 为双刀盘车－车拉），

该工艺具有精度高、效率高等优点，特别适合于平衡块侧面不
需要加工且精加工有沉割槽（包括轴向沉割槽）的曲轴，加工后曲轴可直接进行精磨，省
去粗磨工序。曲轴加工已少量采用数控磨床磨削工艺，尺寸的一致性得到改善。
图 1 双刀盘车－车拉
5) 20 世纪 90 年代中期又开发出 CNC 高速外铣（图 2 为双刀盘高速外铣），它对平衡块
侧面需要加工的曲轴，比 CNC 车削、CNC 内铣、车－车拉的生产效率还要高。另外，CNC
车－车拉工艺加工连杆精加工要二道工序，CNC 高速外铣只要一道工序就能完成，具有以
下优点：切削速度高（可高达 350m/min）、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力
较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。所以 CNC
高速外铣将是曲轴主精加工和连杆精加工轴颈的发展方向。加工使用数控磨床，采用静
压主轴、静压导轨、静压进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制等控制装置，使各
尺寸公差及形位公差得到可靠的保证，加工还广泛使用数控砂带抛光机进行超加工，
经超加工后的曲轴精加工表面粗糙度至少提高一级精度。
图 2 双刀盘高速外铣