曹方勇 马建业 王玲雅 张灿辉

摘要：在新时期，人们出行对汽车的需求量不断地增加，促进了汽车行业的发展，发动机作为汽车的关键部件，更是汽车行业研究的重点，一些新的技术被研发应用，提高了发动机的质量和性能，曲轴在发动机是传递动力的存在，更是成为研究的关键。本文就对曲轴的加工工艺和曲轴内铣技术进行了研究，分析了其作用，针对一些问题提出了措施。

关键词：曲轴；加工工艺；内铣技术；研究

引言

就目前来讲，人们生活水平的提高，汽车已经成为了普遍的代步工具，走进了日常生活。正因为如此，对汽车的需求和要求也在不断的增加，给汽车行业带来了发展的机遇和挑战，随着对环保问题的提出，更加重视企业的动力性以及安全性和排放性。目前我国汽车领域的发展与国外发达国家还具有一定的距离，目前我国的很多企业都是属于合资企业，一些核心零件都是使用国外的，我国对于一些零件的加工技术相对落后，所以本文就对零件曲轴进行分析研究。

1. 曲轴加工工艺

1.1 曲轴

发动机作为汽车的心脏，其质量就是衡量一个汽车性能的标准，发动机的零件有很多，每一个零件都需要加工，通过具体的工艺流程和技术使其满足需求，达到装配的精度。而曲轴就是其中最核心的一个零件。曲轴的材料一般都是高精度的合金钢，加工难度比较大，而且曲轴复杂，更是增加了加工的难度，加工工艺也是相当的复杂，一但出现问题，就直接影响了发动机的可靠性和使用的寿命。所以曲轴一直都是汽车行业关注的核心技术。对于曲轴的零件，就包括了连杆颈、主轴颈以及曲柄臂和法兰组成的，此外还有平衡块、前端和后端。

1.2 曲轴加工工艺

1.2.1 工艺流程

材料一般都是高强度的合金钢，还有优质的45钢，这里所选择的材料是性能比较优良的中碳低合金钢，这一材料在加工的时候，不容易掉屑，但是毛刺比较多。对于曲轴加工，是一个复杂的过程，步骤比较多：锻打毛坯-毛坯检验→铣端面→打中心孔→粗精车大头→粗精车小头及第1主轴颈→粗铣主轴颈及连杆颈→去应力回火→喷丸→粗镗轴承孔-精车主轴颈-粗磨连杆颈→钻斜油孔→钻直油孔→中间清洗→感应淬火→回火→修小头中心孔→修大头孔→精磨主轴颈及连杆颈→打号→精磨大头→精磨小头→铣键槽→钻两端孔→动平衡→探伤→抛光→终检→清洗、防锈、包装→入库，可见整个流程的复杂性。所以要想曲轴质量符合发动机的需求，就需要从每一个步骤都做好，掌握每一项关键的技术。

根据其加工流程，可见其具体的工艺有：（1）打中中心孔工艺，打质量中心孔，是国际上一项先进的打中心孔的技术，其主要是用几何定心法 利用双 V 形块定位，以中心轴颈

两侧的曲柄臂斜面为轴向粗基准定位，进而找到曲轴的中心，加工出中心孔。另外一种方法就是质量定心法，是利用专门的质量定心机进行，对曲轴的毛坯进行平衡实验，显示打出中心线，在打出中心孔。这一方法的精度比较高，而且加工的效率比较高，一般都不会出现废品。但是几何定心法，操作简单，成本更低。（2）轴颈加工，首先是轴颈粗加工，包括了主轴颈、连杆轴颈、止推面、轴肩、沉割槽、曲柄臂侧面等等。粗加工的工艺就有车削、内铣以及外铣等，这一工艺造价比较低，加工质量以及加工的范围都是具有一定的优势。然后是轴颈精加工，采用主轴颈和连杆轴颈分开磨削的方法，（3）曲轴的强化和光整，曲轴在整个加工的过程中，会受到比较复杂的冲击荷载，各部分的应力就会出现不平衡，这个时候，就需要对其进行强化和光整，确保曲轴的质量。采用的工艺主要是圆角淬火、圆角滚压。（4）曲轴的检测，检测也是非常重要的一道工序，确保曲轴加工的质量，包括了毛坯检查，检测其尺寸以及机械性能和化学成分。中间检查，利用曲轴综合测量机对其进行检查，最后是按照零件的设计规范对成品进行检查。

1.2.2 加工工艺的优化

根据其工艺的特点和步骤以及操作方法，其中出现了工艺重复等一些缺陷，就需要对其进行优化，工艺采用精锻曲轴毛坯，用时效以及喷丸进行处理，提高毛坯处理的精度，减少后续的加工。改变内铣的加工量，减少留给磨削工序的加工余量，可以去掉半精磨的工序。最终，减少四道工序，达到优化的效果，主要就包括了：粗车大、小端外圆，及粗车一、七主轴颈工序，半精磨 1、7 主轴颈，及半精磨 2～6 主轴颈工序。缩短了加工的实践，减少成本，节省加工环境。

2. 曲轴内铣技术

2.1 曲轴内铣加工原理

曲轴内铣技术是一种先进的额曲轴加工技术，主要被用于主轴颈、连杆轴颈的粗加工，亦可同时用于圆角和曲柄臂侧面的加工。也是目前发动机生产厂家采用最广泛的一项技术，对毛坯的要求比较低，加工的范围比较大，可以减少设备的投资，加工的效率比较高。曲轴内铣加工，是以曲轴大端和小端外圆为基准径向定位，其定位是以前一道工序加工的曲柄壁侧面为基准，使用三爪卡盘夹紧，使用大功率电机驱动内铣刀盘进行运动，利用系统控制使刀盘产生复合进给运动，对曲轴形成包络加工，切削点在曲轴颈上旋转一周，利用安装在刀盘的刀片，实现加工。

内铣加工主要的设备就是机床，那么对于机床的选择也是非常重要的，不同的内铣机床，其原理和加工精度和操作都是具有一定差异的，就比如加工精度方面，最好的是德国的 RFK曲轴内铣床机床，还有日本的 GPM 曲轴内铣床加工精度也是非常的高的。但是对于操作方面，最容易操作的是目前沈阳厂 S1-305C 机床，程序的编制比较简单。另外对于 德国 Boehringer 的内铣床在操作起来也是比较方便的。而造价方面，RFK 机床最高，沈阳厂 S1-305C 机床最低。

2.2 曲轴内铣技术的应用

曲轴轴颈粗加工，是曲轴加工的一道工序，加工主要都是采用粗加工和精加工两道工序，粗加工的加工方式其中就有内铣和外铣，而且粗加工整个加工的时间比较长，也是曲轴质量的关键步骤，其加工的效果对后续精加工也是具有非常重要的作用。

内铣就是其中一道方法，使用内铣的加工方法，加工的效率比较高，可以直接在一台机床上操作，一次就可以完成装夹对所有部件的加工，相比较其他的方法，集中了工序，节省了加工的时间，同时还减少了场地的使用。另外，其断屑性能比较好，机床的柔性也比較好，不在需要其他的夹具，能够在一台机床实现粗铣和精铣。

但是采用内铣加工的时候，却还是存在一些缺陷，零件的加工量比较大，比如在加工曲轴圆角的时候，会在内铣刀盘上都会装夹一种类型的刀片，专门用于圆角部分，为了提高效率，就需要采用一次旋转进给，一次走刀来进行加工，这样的话，刀具的吃刀量是非常大的，特别容易对曲轴产生应力，在完成加工后还会残留应力。所以还需要架起那个对这一问题的研究，进一步的探索缺陷，解决问题，提高加工的效率和质量。

3. 结束语

文章主要分为两个部分，分别研究曲轴加工工艺和曲轴内铣加工原理，首先是对曲轴加工工序的具体工序进行了阐述，产后提出了加工工艺的优化措施。然后是研究曲轴内铣技术，分析了加工的原理，以及具体的加工应用，最后对于内铣加工还存在一些缺陷，还还需要加强研究，提高加工效率和质量。

参考文献

[1]胡明茂，赵锎，章弘毅，刘雷.轻型发动机曲轴加工工艺分析[J].湖北汽车工业学院学报，2018，32（02）：68-71.

[2]孙长利. 数控曲轴内铣机床的开发与技术研究[D].大连理工大学，2012.

[3]周来宏. 曲轴加工工艺及曲轴内铣技术的研究[D].大连交通大学，2008.

[4]索天星. 曲轴内铣技术的研究及其在曲轴内铣机床设计中的应用[D].沈阳工业大学，2006.

（作者单位：第一拖拉机股份有限公司铸锻厂）