曲轴加工采用高速干式切削技术的优势

高速干式切削技术的优势

在曲轴加工的各个工序中，精车主轴工序是衔接粗加工和精加工的纽带，它不仅可以准确控制曲轴侧台、R角及轴向和径向尺寸，还可以减少精磨主轴CBN砂轮磨耗，减少精磨的加工成本及精磨的单支节拍，是曲轴加工的关键工序之一，我们在此工序中采用了高速干式切削技术。

在我公司的实际应用中，与中速湿式加工相比，高速干式切削的主要优点如下：单位时间内金属切除量显著提高，切削速度由102m/min提升到180m/min，缩短工时244s，刀片寿命降低7.6%，切削液成本节省10%～12%;加工精度高，确保工艺要求D±0.02mm，表面粗糙度好;通过调整切削力，克服了振动引起的抗力，有利于加工轴颈尺寸大、质量大的曲轴;激振频率高，切削平稳，基本上消除了高频和低频振刀，刀片崩刃机率下降了70%，表面残余应力小;节省了切削液使用及维护费用，同时避免了切削液对环境的污染和对人体的危害。

锻钢曲轴属于难加工材料，其具有强度高(650MPa<σb<900MPa)、硬度大(200机床、刀具都有非常高的要求，同时还要确保工艺尺寸，解决轴颈振刀、延长刀具寿命、降低加工成本等相关难题。

1.对机床的技术要求

数控机床是实现高速切削的首要条件和前提保障，曲轴加工不同于其他工件加工，有时转速可以达到每分钟几千转。通常加工曲轴的设备应具备导轨、资深和转塔刚性好、回转精度高以及可提供足够的转矩。这些因素是确保机床对曲轴这类特殊工件进行高速切削的基本要求，这也是采购机床时特别需要注意的要求。

2.对刀具性能的技术要求

高速切削时刀具的失效形式主要是磨损和破碎，刀具要分别按照磨钝标准和破碎寿命选择切削用量来确定刀具寿命。

通过多年与刀具厂家共同试验，我们对涂层硬质合金刀具性能要求总结如下：

(1)选择合适的涂层技术

采用MT-CVD+HT-CVD复合涂层技术的刀具综合了多种涂层材料的优点，具有优良的热硬性、高温韧性和耐磨性，能有效解决高速干式切削合金钢刀具使用寿命低的难题。

(2)足够的硬度和韧性

高速切削时，刀具承受的切削力大，要求刀具材料的硬度至少为工件材料硬度的3倍以上，一般涂层刀片硬度大于HRA89.0，经表面强韧处理的复合涂层显微硬度达2 600HV。如果片面追求高硬度刀具材料，易引起刀片崩刃，刀具材料必须要有足够高的韧性。

(3)热化学稳定性好

干式切削的高温能加剧刀具材料与曲轴材料的化学亲和性和材料间组成元素的扩散、溶解，其中的Al2O3涂层在切削过程中形成的惰性保护膜能起到抗氧化和耐扩散磨损的作用，特别是α-Al2O3能在高温下能保持良好的化学稳定性和热稳定性，从而延长刀具寿命。

(4)低摩擦系数

表面TiN涂层能代替切削液的润滑作用，降低刀—屑、刀—工件摩擦产生的切削热，同时提高了刀具的耐用度。另外，断屑器的形状也是影响切削温度的因素之一。刀—屑接触时间长，切削温度升高快，切削刃易钝化。

1.解决曲轴箱润滑油运行中带入气缸问题 为了杜绝曲轴箱内的润滑油随活塞杆的运行带入气缸内，可在气缸与机身之间增加中间腔与挡油圈。为了使活塞杆在中间腔运行的一段既不进入曲轴箱也不进入气缸，较有效地阻止油分带入气缸内，活塞杆长度要相应加长，气缸体要向上向前移位，各排气管道和冷却水管道也要移位和加长。

为了避免空压机和辅助容器位置、地脚螺栓有较大变动，增加改造工作量和改造难度，部分部件要重新更换和加工。如ⅱ级排气出口至ⅱ级冷却器管道、i级气缸至i级冷却器、i级油水分离器至ⅱ级气缸之间要增设一节管道。空气进口管、冷却水进、排才管道等都需作相应变动。

中间腔两端在原有基础上增设刮油环、密封函，密封件可采用聚四氟乙烯材料。

这样的改造，司从根本上清除曲轴箱中的润滑油带入气缸的可能性。

2.减少改造后换环次数 为了减少因换环带来的维修工作量，可采用开式结构活塞环，尤其是i、ⅱ级活塞体。这样在更换活塞环时，就不必将活塞杆全部抽出来，维修工作量将大大减少。

3.对更换的零部件重新选材加工 气缸内无油后，为避免零部件生锈，避免进、排气阀门生锈和提高阀门的密封性能，结合活塞体和活塞杆的改造和更换，可重新选用适当材料加工这些零部件。对下列各零、部件所选用的材料及加工处理方法阐述如下：

1)活塞体：可采用铝合金材料加工。这样一方面可防止活塞体生锈，另一方面可减轻活塞体质量，降低活塞体往复运动的惯性力，改善空压机的振动;再者便于活塞体加工成可拆卸式。

2)活塞杆：采用不锈钢材料加工，淬火处理，既可确保活塞杆的强度和硬度，又不生锈。

3)进、排气阀门：采用不锈钢加工阀座，阀片宜采用不锈钢网状阀片，可防止生锈，又提高密封性能。

4)为了确保和提高零部件的材料质量，可在生产技术条件较好的生产厂，定点研制、生产和加工。