摘要：以某4 缸铸铁缸体的加工为例，介绍了缸体加工曲轴孔的常见工艺和设备，通过解决缸体线曲轴孔加工能力低的问题，分析了缸体曲轴孔加工中的常见问题和关键加工参数，为缸体曲轴孔的加工提供参考经验。
   
     关键词：缸体；曲轴孔；加工中心；工艺；位置度
 
     发动机缸体属于典型的多面多孔的箱体类零件，主要加工特征是平面和孔系，加工工艺复杂。曲轴孔为缸体上的重要孔系。曲轴的高速运转对曲轴孔的加工提出了较高的要求，其表面粗糙度低，尺寸精度高，形状精度和位置精度高，曲轴孔的加工质量直接影响发动机的性能。本文主要为提升曲轴孔位置度加工能力提供一些解决思路。

 
      1 、曲轴孔加工工艺和设备
 
      加工中心采用德国EXCEL 设备，设备型号XS211（B-AXIS，HSK63，FanucCNC 系统），设备主轴图见图1。

        
  
      图1 机床结构示意图

                              图2 曲轴孔加工要求图

      曲轴孔加工要求见图2，加工孔有5 个，图示#951（同901），952（同902），953（同903），954（同904），955（同905）孔，加工要求包括：直径、位置度、同轴度、圆度、粗糙度等。

      曲轴孔加工工艺为：粗镗曲轴孔半圆→粗铣轴承盖接合面→加工轴承盖安装孔→精铣轴承盖接合面，机床自带测量系统100%测量并进行自动补偿→清洗零件→安装轴承盖→精镗曲轴孔→铰珩曲轴孔，设备自带测量系统对直径100%测量→清洗→拆出轴承盖→装轴瓦及止推片→装曲轴→安装轴承盖→回转力矩测量。而精镗和铰珩曲轴孔是曲轴孔加工中的重点和难点，本文着重分析提高本工位加工中曲轴孔位置度的能力问题。

      下图3 中1 为缸体，
 
      2 为轴承盖，3 为轴承盖安装螺栓，轴承盖安装后形成完整的曲轴孔。

            图3 曲轴孔结构示意图
  

  
      2 、曲轴孔刀具切削过程
 
     首先，T16001 加工#955，#954 档，然后T16002加工#953，#952，#951 档。加工时，首先加工出一二挡孔，用此两孔做为长刀的支撑导向孔，以长刀保证加工的稳定和各孔间的同轴度。加工后面三孔时，用加工好的前两挡孔作为长刀体上导向条的支撑孔，刀具旋转时，切削液会在导向条与已加工孔之间形成一层油膜，对刀体起到支撑作用，从而保证切削稳定。通过刀具自定位的方法，解决了刀具刚性不足的问题，同时也以此保证了各挡孔之间的同轴度。
   

                                       图4 加工示意图

    
     3、 曲轴孔加工中能力低问题描述
 
     2012 年至今，缸体OP160 曲轴孔位置度能力持续小于0.8，见图5 能力曲线图，目标要求0.8。

                                   图5 能力曲线图

        
      4、 曲轴孔加工中能力低问题原因分析
 
      针对曲轴孔位置度加工能力不达标问题，从人、机、料、法、环、测进行了问题定义树分析，如下图6所示。

                                         图6 问题定义树
 
     针对问题定义树，原因分析如表1 所示。

                                      表1 原因分析表
  
     
  

     5 、曲轴孔加工中能力低问题要因确认
 
     要因确认一： 切削液浓度低。提高缸体线OP160B 切削液浓度至11~12%，图7 数据对比如下：

                                              图7 数据对比图

      #955 距离主轴较近，为短刀加工，Y 方向较调整之前更加稳定，中间有偏离中值现象，后续需及时调整，X 方向稳定；#951 距离主轴较远，为长刀加工，Y方向数据波幅较之前有所改善，X 方向稳定。要因确认二：刀片耐磨性差。批量切件验证前角零度刀片，单方向数据稳定，能力值改善明显，见图8。
   

                                     图8 数据对比图
   
     经过客观验证，我们确定了两个要因：
 
    （1）切削液浓度低，油膜刚度差；
    （2）刀片耐磨性差导致曲轴孔加工跳动大。
 

    6 、曲轴孔加工中能力低问题对策
 

     对策实施一：提高切削液浓度。设备浓度检测数据如下（验证值为11%~12%），数据如下图8。更改切削液浓度至今，能力数据前后对比如表2 所示。
 

                                 图9  浓度检测数据图
 
 
                                         表2 能力数据对比图
  
    
  
   
     结论：更改切削液浓度后，1、5 档整体位置度及单方向位置度能力值均不同程度改善。
 
     对策实施二：使用耐磨性好的刀片。全部切换前角零度刀片，能力改善明显，数据对比如下表3所示。
 
     结论：前角零度刀片（精）耐磨性优于原刀片，对能力指数提升贡献较大。

                          表3 更改刀片后能力数据对比图

       
  
  
     7 、结束语
   
     经过上述改进，曲轴孔位置度已经满足大批量生产的要求，但加工工艺的优化还有很大的空间，特别是为改善曲轴孔位置度，对于带有导套的加工刀具引入还有待进一步的关注。
 
     曲轴孔是缸体中的关键加工部位，需要保证曲轴孔的各项加工精度。上述依据是企业现场加工经验以及问题解决，具有指导加工的实际应用价值。对缸体柔性生产线上各关键部位的加工，需要综合考虑加工工艺、刀具技术和加工设备，采用先进高效的工艺方法，以提高加工精度和加工效率。