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       摘要：以某4 缸鑄鐵缸體的加工為例，介紹了缸體加工曲軸孔的常見工藝和設備，通過解決缸體線曲軸孔加工能力低的問題，分析了缸體曲軸孔加工中的常見問題和關鍵加工參數(shù)，為缸體曲軸孔的加工提供參考經(jīng)驗。
   
     關鍵詞：缸體；曲軸孔；加工中心；工藝；位置度
 
     發(fā)動機缸體屬于典型的多面多孔的箱體類零件，主要加工特征是平面和孔系，加工工藝復雜。曲軸孔為缸體上的重要孔系。曲軸的高速運轉對曲軸孔的加工提出了較高的要求，其表面粗糙度低，尺寸精度高，形狀精度和位置精度高，曲軸孔的加工質(zhì)量直接影響發(fā)動機的性能。本文主要為提升曲軸孔位置度加工能力提供一些解決思路。

 
      1 、曲軸孔加工工藝和設備
 
      加工中心采用德國EXCEL 設備，設備型號XS211（B-AXIS，HSK63，F(xiàn)anucCNC 系統(tǒng)），設備主軸圖見圖1。

        
  
      圖1 機床結構示意圖

                              圖2 曲軸孔加工要求圖

      曲軸孔加工要求見圖2，加工孔有5 個，圖示#951（同901），952（同902），953（同903），954（同904），955（同905）孔，加工要求包括：直徑、位置度、同軸度、圓度、粗糙度等。

      曲軸孔加工工藝為：粗鏜曲軸孔半圓→粗銑軸承蓋接合面→加工軸承蓋安裝孔→精銑軸承蓋接合面，機床自帶測量系統(tǒng)100%測量并進行自動補償→清洗零件→安裝軸承蓋→精鏜曲軸孔→鉸珩曲軸孔，設備自帶測量系統(tǒng)對直徑100%測量→清洗→拆出軸承蓋→裝軸瓦及止推片→裝曲軸→安裝軸承蓋→回轉力矩測量。而精鏜和鉸珩曲軸孔是曲軸孔加工中的重點和難點，本文著重分析提高本工位加工中曲軸孔位置度的能力問題。

      下圖3 中1 為缸體，
 
      2 為軸承蓋，3 為軸承蓋安裝螺栓，軸承蓋安裝后形成完整的曲軸孔。

            圖3 曲軸孔結構示意圖
  

  
      2 、曲軸孔刀具切削過程
 
     首先，T16001 加工#955，#954 檔，然后T16002加工#953，#952，#951 檔。加工時，首先加工出一二擋孔，用此兩孔做為長刀的支撐導向孔，以長刀保證加工的穩(wěn)定和各孔間的同軸度。加工后面三孔時，用加工好的前兩擋孔作為長刀體上導向條的支撐孔，刀具旋轉時，切削液會在導向條與已加工孔之間形成一層油膜，對刀體起到支撐作用，從而保證切削穩(wěn)定。通過刀具自定位的方法，解決了刀具剛性不足的問題，同時也以此保證了各擋孔之間的同軸度。
   

                                       圖4 加工示意圖

    
     3、 曲軸孔加工中能力低問題描述
 
     2012 年至今，缸體OP160 曲軸孔位置度能力持續(xù)小于0.8，見圖5 能力曲線圖，目標要求0.8。

                                   圖5 能力曲線圖

        
      4、 曲軸孔加工中能力低問題原因分析
 
      針對曲軸孔位置度加工能力不達標問題，從人、機、料、法、環(huán)、測進行了問題定義樹分析，如下圖6所示。

                                         圖6 問題定義樹
 
     針對問題定義樹，原因分析如表1 所示。

                                      表1 原因分析表
  
     
  

     5 、曲軸孔加工中能力低問題要因確認
 
     要因確認一： 切削液濃度低。提高缸體線OP160B 切削液濃度至11~12%，圖7 數(shù)據(jù)對比如下：

                                              圖7 數(shù)據(jù)對比圖

      #955 距離主軸較近，為短刀加工，Y 方向較調(diào)整之前更加穩(wěn)定，中間有偏離中值現(xiàn)象，后續(xù)需及時調(diào)整，X 方向穩(wěn)定；#951 距離主軸較遠，為長刀加工，Y方向數(shù)據(jù)波幅較之前有所改善，X 方向穩(wěn)定。要因確認二：刀片耐磨性差。批量切件驗證前角零度刀片，單方向數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能力值改善明顯，見圖8。
   

                                     圖8 數(shù)據(jù)對比圖
   
     經(jīng)過客觀驗證，我們確定了兩個要因：
 
    （1）切削液濃度低，油膜剛度差；
    （2）刀片耐磨性差導致曲軸孔加工跳動大。
 

    6 、曲軸孔加工中能力低問題對策
 

     對策實施一：提高切削液濃度。設備濃度檢測數(shù)據(jù)如下（驗證值為11%~12%），數(shù)據(jù)如下圖8。更改切削液濃度至今，能力數(shù)據(jù)前后對比如表2 所示。
 

                                 圖9  濃度檢測數(shù)據(jù)圖
 
 
                                         表2 能力數(shù)據(jù)對比圖
  
    
  
   
     結論：更改切削液濃度后，1、5 檔整體位置度及單方向位置度能力值均不同程度改善。
 
     對策實施二：使用耐磨性好的刀片。全部切換前角零度刀片，能力改善明顯，數(shù)據(jù)對比如下表3所示。
 
     結論：前角零度刀片（精）耐磨性優(yōu)于原刀片，對能力指數(shù)提升貢獻較大。

                          表3 更改刀片后能力數(shù)據(jù)對比圖

       
  
  
     7 、結束語
   
     經(jīng)過上述改進，曲軸孔位置度已經(jīng)滿足大批量生產(chǎn)的要求，但加工工藝的優(yōu)化還有很大的空間，特別是為改善曲軸孔位置度，對于帶有導套的加工刀具引入還有待進一步的關注。
 
     曲軸孔是缸體中的關鍵加工部位，需要保證曲軸孔的各項加工精度。上述依據(jù)是企業(yè)現(xiàn)場加工經(jīng)驗以及問題解決，具有指導加工的實際應用價值。對缸體柔性生產(chǎn)線上各關鍵部位的加工，需要綜合考慮加工工藝、刀具技術和加工設備，采用先進高效的工藝方法，以提高加工精度和加工效率。