曲轴工艺的机械加工 曲轴加工方式

机械加工

目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。

随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，进展速度很快。这些设备和技术基本依赖进口。下面就哈尔滨东安动力、一汽大柴、文登天润曲轴、滨州海得曲轴等公司的情况作以介绍。

哈尔滨东安集团曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，粗加工生产线由德国的专机自动线(LINDENMAIER)、数控车-车拉、数控高速随动外铣(BOEHRINGER)、圆角滚压机(HEGENSCHEIDT-MFD)和止推面车滚专机、淬火机(EMA)等组成;精加工生产线由日本的数控高速CBN磨床(TOYODA)、动平衡机、抛光机(IMPCO-NACHI)、检测机、清洗机等组成。连杆轴颈加工则采用了数控高速随动加工技术，全线采用高速CBN砂轮磨削技术，磨削线速度达到120m/s。

文登天润曲轴通过引进德、美、意等发达国家的先进设备，组建了具有当今国际先进水平的大型曲轴生产基地，由CBN磨床、HAAS立式和卧式加工中心、意大利SAIMP磨床、德国HELLER曲轴内铣床和SA-FINA抛光机等设备组成的机加工生产线已经开始大批量生产。

一汽大柴曲轴生产线粗、精加工工序位于不同的车间，从而确保了精加工车间的清洁。粗加工有曲轴质量定心机、数控内铣床等设备，精加工设备由英国LANDIS、日本TOYADA数控曲轴磨床等进口先进设备组成。

滨州海得曲轴经过技术改造，组建了数控曲轴机加工生产线，粗加工设备由数控车床、数控曲轴铣床等设备组成，精加工设备由数控磨床、数控砂带抛光机、滚磨光整机等设备组成，检验设备有美国ADCOLE曲轴三坐标测量机、粗糙度仪等组成。值得一提的是，海得曲轴公司在全国专业曲轴生产厂家中率先应用了球墨铸铁曲轴圆角滚压和滚磨光整新技术，取得了良好的经济效益和社会效益。

辽宁鸿发曲轴生产线经过技术改造后，主要由三台数控车床(进口VT36、CAK6163、CAK6150)、两台数控内铣(S1-305B)为主的粗加工设备;七台数控曲轴磨床(1台进口CBN砂轮3L1、2台H197B、4台H229B)和荧光磁粉探伤机等精加工设备;去应力采用8台井炉，氮化处理采用7台离子氮化炉，淬火热处理采用法国进口EFD公司生产的CIHM12全自动淬火机床和推杆式回火炉。同时由美国进口的曲轴综合测量仪可以对曲轴进行全尺寸检验，产品质量得到了可靠的保障，同时具备了三条生产线同时加工的生产能力。

从上面可以看出，发动机曲轴制造技术进展为迅速的是机械加工装备，比较典型的加工工艺是铣削和磨削。

滚磨光整是指零件在获得规定的尺寸精度、几何精度之后，那些旨在提高零件表面质量为目的的多种加工方法、技术被称为表面光整加工技术，简称光整技术。根据颗粒状磨料的大小，可分为毛坯表面光整加工技术和精密表面光整加工技术。

该技术可简要概括为：由颗粒状磨料和多功能磨液以及水组成磨具，磨具在料箱中做复杂的自由运动，将工件沉没于磨具之中并强制其运动，工件和磨具之间以一定的相对速度和作用力发生摩擦、挤压、刻划和微量切削，以达到零件表面质量的提高，具体效果和特点包括：

(1)能较全面彻底地去除毛刺、钝化尖角锐边，对于复杂形状及大批量生产的零件效果尤佳。

(2)粗糙度的数值可在原来的基础上通过光整加工提高1个等级。

(3)可大幅度提高表面轮廓支承长度率Tp值，提高表面耐磨性。

(4)光整加工表面的纹理呈现非连续无方向麻点细粒状P形纹理，更利于储油提高抗磨性。

(5)能去除手工无法去除的锈蚀、氧化层和改善缺陷，使表面光亮夺目手感光滑柔和。

(6)光整加工对尺寸只有微米级的影响(约减少1～3 mm)，不改变前面工序的尺寸和形位精度。

(7)提高零件的清洁度，降低数值。

(8)光整加工具有零件整体性加工的特点，即将零件沉没于磨具之中，对各表面不分工序，同时加工。

综合上述特点，光整加工可改善零件的装配性，提高耐腐蚀性、抗磨性和疲劳强度，从而提高了曲轴的可靠性和使用寿命。

曲轴轴颈淬火是为了增加曲轴轴颈表面的硬度和耐磨性，并提高曲轴的抗疲劳强度。

球墨铸铁淬火过程中基体组织的转变与钢基体相同。即将铸件加热到Ac以上温度，保温一定时间，使基体组织转变为均匀的奥氏体，然后在淬火液中快速冷却，得到马氏体组织。

(1)淬火温度 根据球铁的化学成分和原始组织来选择。如含硅量在2%～3%时，淬火温度取850～900℃为宜。含硅量高，取上限，反之取下限。过高的淬火温度，将使马氏体针变粗并增加残余奥氏体量，使机械性能变坏，尤其韧性显著下降。因此，在确保奥氏体化的前提下，应尽量采用较低的淬火温度。

(2)保温时间 为了使一部分石墨碳在淬火加热时融入奥氏体，必须有一定的保温时间，但保温时间太长会导致奥氏体晶粒粗化。因此，保温时间在能确保奥氏体为碳所饱和的原则下，愈短愈好。此外，原始组织对保温时间有较大影响。原始组织为铁素体基体者，保温时间应适当延长。

(3)回火 球铁淬火后的基体组织为马氏体+少量残余奥氏体，硬度可达58～60 HRC。淬火组织不稳定，内应力很大，强度低，脆性，因此必须在4 h内立即回火。

轴颈淬火(含)在锻钢曲轴中应用比较普遍，它是提高钢曲轴硬度、耐磨性和疲劳强度的有效手段之一，目前已实现了自动化加工。该强化方式应用于球铁曲轴时，能提高疲劳强度的20%，而应用于钢轴时，则能提高以上，故在钢轴中应用比较普遍。图2为锻钢曲轴轴颈与圆角淬火截面图。