李思樂 陳 根 卞露英

（共享智能機(jī)器（蘇州）有限公司，蘇州 215000）

中速柴油機(jī)曲軸孔精鏜質(zhì)量控制

李思樂 陳 根 卞露英

（共享智能機(jī)器（蘇州）有限公司，蘇州 215000）

大型中速內(nèi)燃機(jī)尺寸大，加工、裝配要求精度高，需配備專用設(shè)備加工，且其工藝流程涉及內(nèi)容較多，檢測(cè)方法特殊。因此，對(duì)設(shè)備、技術(shù)、質(zhì)量管控等綜合條件的要求非?？量獭ＧS孔精鏜是柴油機(jī)機(jī)體加工的關(guān)鍵工序之一，形位公差精度要求嚴(yán)格，對(duì)加工設(shè)備、刀具、工藝及過程質(zhì)量要求較高，其最終尺寸影響因素也較多。針對(duì)中速柴油機(jī)曲軸孔高精度要求，本文通過多次切削試驗(yàn)及激光測(cè)量，從工藝及程序角度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析和控制，最終得到了良好的加工結(jié)果。

柴油機(jī)機(jī)體 曲軸孔 精鏜

引言

中速大型內(nèi)燃機(jī)機(jī)體精加工難度非常大：關(guān)鍵部位曲軸孔、凸輪軸孔、汽缸孔、中間齒輪孔的精度等級(jí)要求高，且易發(fā)生刀具和產(chǎn)品的碰撞；曲軸孔作為柴油機(jī)的動(dòng)力輸出部位，裝配精度直接影響產(chǎn)品的功效；而加工精度是裝配精度的主要影響因素。中速柴油機(jī)曲軸孔尺寸精度為H7級(jí)，曲軸孔過大或者過小都會(huì)對(duì)機(jī)體裝配產(chǎn)生不良影響。此外，機(jī)床的穩(wěn)定性，工藝參數(shù)如溫度等，也均會(huì)對(duì)該精度產(chǎn)生影響。因此，保證各個(gè)因素在其合理的范圍內(nèi)變動(dòng)，是保證曲軸孔精鏜質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 曲軸孔精加工過程及結(jié)果分析

柴油機(jī)機(jī)體曲軸孔加工一般經(jīng)過以下幾個(gè)工序：粗加工曲軸孔-裝配軸承蓋-精加工曲軸孔-激光檢測(cè)曲軸孔直線度。在曲軸孔粗加工階段，粗銑曲軸孔半圓弧面，單邊余量1～2mm。機(jī)體裝配軸承蓋后，曲軸孔需要配合軸承蓋一起加工精加工。本文主要以材料為QT400的L型中速柴油機(jī)曲軸孔為研究對(duì)象，孔的尺寸為360H7，該柴油機(jī)機(jī)體長(zhǎng)度為4000mm。

加工該中速柴油機(jī)曲軸孔時(shí)，從1號(hào)曲軸孔到最后一個(gè)檔位的曲軸孔加工時(shí)，由于該L型7缸柴油機(jī)體第1號(hào)位與第2號(hào)位間距過小，所以將加工順序定為2～8號(hào)位，然后翻轉(zhuǎn)機(jī)床附件，按已加工的3號(hào)曲軸孔中心為坐標(biāo)零點(diǎn)，再加工1號(hào)位。

更換任何一附件頭后，必須根據(jù)曲軸孔來重新校正坐標(biāo)系，以此消除附件頭因綜合誤差而導(dǎo)致的偏差，要求小于等于5μm。精鏜曲軸孔刀具采用鋁合金材質(zhì)的輕質(zhì)刀具，刀片為T型精加工刀片。按照程序執(zhí)行到相應(yīng)位置放上校正表盤，手動(dòng)根據(jù)需要增加補(bǔ)償值，填到程序中的R參數(shù)。要求盤圓精度小于等于5μm，表1是加工該曲軸孔的切削參數(shù)。

表1 切削參數(shù)

曲軸孔精加工刀具如圖1所示。精鏜曲軸孔采用窄銑頭，在曲軸孔空檔之間按程序指定順序加工。

圖1 曲軸孔精加工

通過該工藝加工出來的曲軸孔，經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際測(cè)量結(jié)果與預(yù)期結(jié)果偏差較大，每檔曲軸孔的直徑尺寸不穩(wěn)定。測(cè)量結(jié)果具體如下（單位mm）：1號(hào)位+0.03；2號(hào)位+0.04；3號(hào)位+0.04；4號(hào)位+0.05；5號(hào)位+0.05；6號(hào)位+0.05；7號(hào)位+0.03；8號(hào)位+0.03；9號(hào)位+0.03。從測(cè)量結(jié)果可以看出，雖然加工前機(jī)床操作人員按照+0.03mm調(diào)整精鏜刀的加工尺寸，但是隨著加工距離的變化，尺寸呈拋物線式變化?？梢姡瑢?shí)際曲軸孔直徑尺寸不與精鏜刀的調(diào)整尺寸一致，這樣的加工結(jié)果有超出上差的風(fēng)險(xiǎn)。

為了將尺寸控制在圖紙公差范圍內(nèi)，精鏜刀的精加工尺寸調(diào)整至+0.02。對(duì)曲軸孔進(jìn)行精加工試切，測(cè)量結(jié)果具體如下（單位mm）：1號(hào)位+0.02；2號(hào)位+0.02；3號(hào)位+0.03；4號(hào)位+0.04；5號(hào)位+0.02；6號(hào)位+0.03；7號(hào)位+0.01；8號(hào)位+0.01；9號(hào)位+0.02。這樣的加工結(jié)果依然不穩(wěn)定，容易造成尺寸偏小超出下差。

2 改進(jìn)加工工藝

為了使曲軸孔尺寸穩(wěn)定，在圖紙公差內(nèi)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)每臺(tái)機(jī)體的曲軸孔尺寸，同時(shí)分析加工工藝的不合理之處。由于該精鏜刀采用的鋁合金材料，剛性較通常的鐵質(zhì)刀具差，熱膨脹系數(shù)大，受熱影響大，前期精鏜曲軸孔一直采取無冷卻方式。因此，為了防止加工過程中產(chǎn)生的熱量對(duì)刀具尺寸造成影響，采用外冷方式對(duì)曲軸孔精加工，并對(duì)最終尺寸進(jìn)行跟蹤，得到如下結(jié)果：1號(hào)位+0.03；2號(hào)位+0.03；3號(hào)位+0.04；4號(hào)位+0.02；5號(hào)位+0.02；6號(hào)位+0.02；7號(hào)位+0.01；8號(hào)位+0.01；9號(hào)位+0.01。

這次的測(cè)量結(jié)果較之前的結(jié)果有所改善，但是仍然不夠理想。在加工至4號(hào)檔位時(shí)，尺寸忽然變小。通過分析加工過程發(fā)現(xiàn)，外冷雖然有助于精鏜刀加工過程中的穩(wěn)定性，但是會(huì)加劇刀具的磨損。刀片在加工最后幾個(gè)檔位的曲軸孔時(shí)，由于磨損而造成尺寸偏小。

為了得到更加理想的結(jié)果，按照改進(jìn)后的加工工藝，將曲軸孔的精加工余量減小，降低切削力及振動(dòng)，提高精加工后直徑尺寸的穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)程序補(bǔ)償值進(jìn)行修正，保證曲線的最低點(diǎn)在中間檔位附近，且在峰值兩側(cè)始終有下降和上升的趨勢(shì)。最終，將優(yōu)化后的補(bǔ)償值寫入程序，通過激光測(cè)量得到以下結(jié)果（單位mm）：1號(hào)位+0.03；2號(hào)位+0.04；3號(hào)位+0.03；4號(hào)位+0.03；5號(hào)位+0.03；6號(hào)位+0.03；7號(hào)位+0.03；8號(hào)位+0.04；9號(hào)位+0.04。將改進(jìn)前后三組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖2。

圖2 曲軸孔直接尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)

可見，工藝及程序改進(jìn)后的曲軸孔直徑尺寸達(dá)到了理想結(jié)果，曲軸孔的加工質(zhì)量和尺寸都符合圖紙要求。

3 結(jié)論

通過對(duì)某中速L型柴油機(jī)的曲軸孔進(jìn)行批量切削試驗(yàn)，分析其曲軸孔的尺寸變化趨勢(shì)，逐個(gè)排除影響曲軸孔精度尺寸的因素，最終將目標(biāo)鎖定在冷卻方式上。通過分別優(yōu)化改進(jìn)加工工藝及切削參數(shù)，最終使曲軸孔精鏜尺寸保持穩(wěn)定。期間沒有更改刀具，沒有增加額外的生產(chǎn)成本，以同樣的加工效率達(dá)到了控制曲軸孔精鏜質(zhì)量的目的。

[1]賈永鵬.船用柴油機(jī)關(guān)鍵零件深孔加工機(jī)理及切削參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研究[J].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2014.

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The Essence of Medium Speed Diesel Engine Bent Axle Hole Boring and Quality Control

LI Sile, CHEN Gen, BIAN Luying
（Shared intelligent machine （suzhou） co., LTD，Suzhou 215000）

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