簡單分析曲軸法蘭端中心孔加工刀具優(yōu)化

1 曲軸中心孔的工藝要求及問題

曲軸中心孔是工藝設(shè)計的工藝基準(zhǔn)，也是后序加工、檢測曲軸的定位基準(zhǔn)，中心孔的好壞直接影響曲軸的產(chǎn)品質(zhì)量，所以對中心孔的精度要求較高。EB2DT(S)曲軸是1.2T渦輪增壓發(fā)動機內(nèi)的主要零件之一，曲軸材料為38MnSiV5，硬度255-302HB，曲軸法蘭端中心孔振紋問題嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

原加工工藝為麻花鉆與錐鉸刀組合加工，簡單來說，就是先用麻花鉆鉆Φ15.4mm直孔，再用錐鉸刀加工60°與120°錐孔，中心孔60°錐是后序加工基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)。加工設(shè)備是德國申克加工中心，加工時曲軸不轉(zhuǎn)，刀具旋轉(zhuǎn)。通過這種方式加工出來的曲軸，中心孔出現(xiàn)振紋（見圖1），不能滿足0.02mm的圓度要求。



圖1 中心孔振紋

2 工藝優(yōu)化

借助對加工工藝的分析，發(fā)現(xiàn)工藝及刀具選型不合理：①加工底孔采用麻花鉆不當(dāng)，給后序鉸孔帶來較大余量，尤其是60°錐面余量太大；②鉸中心孔時，切削余量大，定心不好，導(dǎo)致切削時振動而產(chǎn)生振紋；③鉸60°錐面切削參數(shù)：轉(zhuǎn)速950t/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給0.4mm/t；④鉸120°錐面切削參數(shù)：轉(zhuǎn)速320t/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給0.3mm/t。

對刀具及工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)：①把加工底孔的Φ15.4mm的麻花鉆改為Φ15.4mm階梯鉆，刀柄從Φ16mm改為Φ25mm，在加工底孔時，增加了剛性，同時把60°錐面加工到只有0.5mm的余量。②將鉸中心孔的錐鉸刀換成具有自定心作用的中心孔鉸刀，一方面因錐面鉸削余量少，另一方面因在鉸削錐面時前面在鉸削直孔，可以起到有效防振的作用，直孔從Φ15.4mm鉸至Φ15.7mm，為該孔后序加工到Φ16mm減少了加工余量。③在優(yōu)化刀具的同時，對加工中心孔的工藝進(jìn)行優(yōu)化（見圖2）。



(a)優(yōu)化前



(b)優(yōu)化后

圖2 優(yōu)化前后中心孔加工示意圖

3 效果驗證

因此，通過上述工藝改進(jìn)，消除了振紋，中心孔圓度合格，均在0.02mm以內(nèi)，解決了曲軸的質(zhì)量問題。在刀具優(yōu)化過程中，改變了刀具結(jié)構(gòu)，麻花鉆變粗了。同時，通過刀具的國產(chǎn)化，降低了刀具價格，提高了刀具壽命，降低了產(chǎn)品成本。