中速机曲轴加工工具及加工方法
专利汇可以提供中速机曲轴加工工具及加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种中速机 曲轴 加工工具及加工方法。加工工具有加工泄荷槽的刀具，加工 平衡 块 面的R40专用成型刀和枪钻交叉孔的堵头。加工方法是，先按传统的方法一次TR墩锻成形中速机曲轴毛坯，再进行 主轴 颈、拐颈、泄荷槽及输出端、自由端 法兰 ，铣平衡块、拐臂外形、钻法兰端面均布孔及螺孔的机加工，磨 主轴颈 、拐颈，精整，而后用用加工泄荷槽的刀具由外向内每次加工，分层加工出泄荷槽。用R40专用成型刀加工，用垂直下刀的方式，加工平衡块面。枪钻钻削导向孔、油孔，到交叉孔，采用堵头。用 钻头 钻和莫氏加长钻套加工φ700法兰孔。采用本发明的工具及方法加工，既能保证产品 质量 ，又能大大提高生产效率。，下面是中速机曲轴加工工具及加工方法专利的具体信息内容。
1、加工中速机曲轴加工工具，其特征在于加工泄荷槽的刀具，为 非标车刀，刀体弯头部分有与泄荷槽圆弧形状相似的圆弧，刀体弯头部 分支撑刀片，弯头部分长20±1mm，
加工平衡块面的R40专用成型刀，刀体上装夹刀片及斜刀片，两个 刀片成R40形状，在R40圆弧切点上到20度的斜边上加斜刀片，斜刀 片与平衡槽形状一致，
枪钻交叉孔的堵头前面有α4＝31°的斜角，斜边与交叉孔斜度一 致。
2、根据权利要求1所述的加工中速机曲轴加工工具，其特征在于 加工泄荷槽的刀具弯头部分(2)的端头为斜面，斜面中心到刀体(1) 长25±1mm，斜面端头到刀体长50±2mm。
3、用权利要求1所述的中速机曲轴加工工具加工中速机曲轴的方 法，一次TR墩锻成形毛坯，再进行主轴颈、拐颈、泄荷槽及输出端、 自由端法兰，铣平衡块、拐臂外形、钻法兰端面均布孔及螺孔的机加工， 磨主轴颈、拐颈，精整，
其特征在于加工泄荷槽，用加工泄荷槽的刀具，刀体弯头部分由外 向内每次加工2mm，直至车到20mm槽深处，采用分层加工方式加工出 泄荷槽，
加工平衡块面，先用φ50玉米机夹铣刀铣出有20度的斜面及R40 和R5的两个大、小弧面的毛坯，向内平移3mm，使斜面及圆弧放出锯齿 形台阶，R40圆弧及斜面用R40专用成型刀加工，用垂直下刀的方式， 通过圆弧刀片及斜刀片一次将20度的斜面及圆弧加工出来。
加工φ20斜油孔，采用长径比为30：1枪钻钻削，枪钻钻削过程包 括钻削导向孔、钻削油孔，导向孔比枪钻直径大0.01～0.02mm，孔深 为枪钻直径的2倍，导向孔钻削过程中用高压混合冷气，喷雾降温、除 尘，分级钻削油孔，先用短枪钻加工深度300～310mm过交叉孔后，换 长枪钻加工到709mm，枪钻到交叉孔，用堵头堵塞先加工好的斜油孔， 堵头用螺纹固定，封住交叉孔的破口处，而后再进行分级钻削。
加工φ700法兰孔，用φ19加工钻头钻和莫氏加长钻套，莫氏4# 锥柄与机床主轴端、钻头联接，钻套直径D9＝φ40，长L11＝450mm，单边 有5mm富余空间，先用定心钻运行圆程序将24-φ21±0.1定圆心，然后 用普通φ19的钻头钻，再用φ21的扩孔钻扩孔。
4、根据权利要求3所述的中速机曲轴加工工具加工中速机曲轴的 方法，其特征在于加工φ20斜油孔枪钻钻削正常切削参数：S＝400～600 r/min，F＝0.05mm/r，接近堵头时的切削参数：S＝250～350r/min， F＝0.01～0.03mm/r，堵头部份时的切削参数，S＝170～350r/min， F＝0.01～0.02mm/r。
技术领域
背景技术
中速机曲轴主要有自由端，输出端，主轴颈，拐颈，拐臂等部分构 成，毛坯都是一次TR墩锻成形。主要机加工工序有车主轴颈、拐颈、 泄荷槽及输出端、自由端法兰，铣平衡块、拐臂外形、钻法兰端面均布 孔及螺孔，磨主轴颈、拐颈，精整等。PC曲轴加工主要有4个方面难 点：
1、泄荷槽圆弧
拐颈、主轴颈泄荷槽(见图5)均为深20mm内凹圆弧槽16，主轴 颈10、连杆颈11直径为φ315，下刀空间狭窄，前刀面、后刀面容易 产生干涉，适合加工角度非常小。由于小直径圆弧刀片切削力小，采用 R4的圆弧切槽刀片，通过走圆弧插补的方法加工出理想的圆弧面。而 加工内圆弧面时前刀面和后刀面都存在严重的刀体干涉，尤其是加工到 深槽时刀体就擦到工件上。
2、φ20斜油孔
曲臂上斜油孔长710mm，长径比为35：1，φ20的斜油孔以往采用 加长钻头加工，孔钻到一定深度后需用钻孔循环的方式加工，钻3mm就 要退出来清理铁屑，转数n＝120，走刀量s＝0.02，钻一个孔需用8小时。 孔口还需用铰刀铰，才能保证φ20H10，粗糙度Ra3.2。按传统方法加 工一个孔用时约为10个小时，一根曲轴单钻孔就需用时10~12天，远不 能满足生产进度需要。孔口φ20+0.080，表面粗糙度Ra3.2，口部M27 ×2螺纹孔与孔间还有一个15度的过渡锥面。另同一曲柄两斜油孔正 交与相邻曲柄斜向交叉14(见图6)，在交叉孔处加工钻头易折断，枪 钻硬质合金只有40长，交叉部位45长，不能钻削。
3、平衡块面
平衡块面(见图7)是曲轴关键部位，同一曲臂两平衡块角度误差 为0.05，槽深50mm，20度的斜面及R40和R5的两个大、小弧面17、18， 均不易加工，因设备原因需多次装夹，刀具如果能够设计合理能够显著 的提高工作效率。
4、推力端φ700法兰孔
φ700法兰上均布24-φ21±0.1法兰孔(见图8)，位置度要求为 0.2mm，XKA2420附件头只有从第一个法兰外侧走程序才能加工φ21的 孔。加工时必须从第一个法兰外侧进给，才能加工φ21的孔19，第一 个法兰外侧到第二个法兰的内端面长为505mm，必须用φ20.8×505加 长钻头加工，悬伸长、刚性差，易钻偏而导致位置度超差。
故用原来传统加工刀具生产效率低下，质量难以保证，已不能适应 现在批量生产的要求，需要提出新的加工工具及加工方法。
发明内容
本发明目的的实现方式为，加工中速机曲轴加工工具，加工泄荷槽 的刀具，为非标车刀，刀体弯头部分有与泄荷槽圆弧形状相似的圆弧， 刀体弯头部分支撑刀片，弯头部分长20±1mm，
加工平衡块面的R40专用成型刀，刀体上装夹刀片及斜刀片，两个 刀片成R40形状，在R40圆弧切点上到20度的斜边上加斜刀片，圆弧 刀片和斜刀片与平衡槽形状一致，
枪钻交叉孔的堵头前面有α4＝31°的斜角，斜边与交叉孔斜度一 致。
用中速机曲轴加工工具加工中速机曲轴的方法，一次TR墩锻成形 毛坯，再进行主轴颈、拐颈、泄荷槽及输出端、自由端法兰，铣平衡块、 拐臂外形、钻法兰端面均布孔及螺孔的机加工，磨主轴颈、拐颈，精整， 其特征在于加工泄荷槽，用加工泄荷槽的刀具，刀体弯头部分由外向内 每次加工2mm，直至车到20mm槽深处，采用分层加工方式加工出泄荷 槽，
加工平衡块面，先用φ50玉米机夹铣刀铣出有20度的斜面及R40 和R5的两个大、小弧面的毛坯，向内平移3mm，使斜面及圆弧放出锯齿 形台阶，R40圆弧及斜面用R40专用成型刀加工，用垂直下刀的方式， 通过圆弧刀片及斜刀片一次将20度的斜面及圆弧加工出来。
加工φ20斜油孔，采用长径比为30：1枪钻钻削，枪钻钻削过程包 括钻削导向孔、钻削油孔，导向孔比枪钻直径大0.01～0.02mm，孔深 为枪钻直径的2倍，导向孔钻削过程中用高压混合冷气，喷雾降温、除 尘，分级钻削油孔，先用短枪钻加工深度300～310mm过交叉孔后，换 长枪钻加工到709mm，枪钻到交叉孔，用堵头堵塞先加工好的斜油孔， 堵头用螺纹固定，封住交叉孔的破口处，
加工φ700法兰孔，用φ19加工钻头钻和莫氏加长钻套，莫氏4# 锥柄与机床主轴端、钻头联接，钻套直径D9＝φ40，长L11＝450mm，单边 有5mm富余空间，先用定心钻运行圆程序将24-φ21±0.1定圆心，然后 用普通φ19的钻头钻，再用φ21的扩孔钻扩孔。
本发明加工既能保证产品质量，又能大大提高生产效率。
附图说明
图1是加工泄荷槽刀杆形状示意图，
图2是加工平衡块面R40成形刀形状示意图，
图3、图4是中速机曲轴结构主、侧视简图，
图5是泄荷槽剖面构造图，
图6是φ20交叉斜油孔剖视图，
图7是平衡块面形状示意图，
图8是法兰上均布孔形状示意图，
图9是堵φ20交叉斜油孔工装示意图，
图10是锥套形状示意图。
具体实施方式
本发明的加工方法是，先按传统的方法一次TR墩锻成形中速机曲 轴毛坯，再进行主轴颈、拐颈、泄荷槽及输出端、自由端法兰，铣平衡 块、拐臂外形、钻法兰端面均布孔及螺孔的机加工，磨主轴颈、拐颈， 精整。而后用本发明的中速机曲轴加工刀具加工泄荷槽、平衡块面、φ 20斜油孔和φ700法兰孔。
参照图1，加工图5所示的泄荷槽的刀具，为非标车刀，刀体弯头 部分2有与泄荷槽圆弧形状相似的圆弧3，刀体弯头部分2支撑刀片4， 弯头部分长20±1mm，α1＝115°，弯头部分的端头为斜面，斜面中心 到刀体1长25±1mm，斜面端头到刀体长50±2mm。
非标车刀的刀体弯头部分2有与泄荷槽圆弧形状相似的圆弧3，解 决了加工内圆弧面时前刀面和后刀面都存在严重的刀体干涉，尤其是加 工到深槽时刀体就擦到工件上的问题。刀头刚性好，解决了振动问题。 加工采用由外向内每次加工2mm，直至车到20mm槽深，再分层加工， 这样可提高了圆弧槽的表面粗糙度，降低切削应力。
参照图2，加工图7所示的平衡块面的R40专用成型刀，刀体5上 装刀片6及斜刀片7，两个刀片6成R40形状，在R40圆弧切点上到20 度的斜边上加斜刀片7。
加工时，先通过数控磨床精确分度磨出基准，主轴颈与拐颈对称找 正，将主轴颈和拐颈轴线投影到水平面重合，分出平衡块120°角度。 先用φ50玉米机夹铣刀铣毛坯形状按图7形状向内平移3mm，使斜面及 圆弧放出锯齿形台阶，这比原来φ50整体硬质合金铣刀工效提高4~5 倍。R40和R5的两个大、小弧面17、18加工采用图2所示的R40专用 成型刀，用垂直下刀的方式，通过圆弧刀片及斜刀片一次将20度的斜 面及圆弧加工出来，既减少装卸辅助时间，又减轻工人的劳动强度。采 用本R40专用成型刀，将原来的第一曲轴铣用15天，第二根用10天， 第三根用8天的时间改为5天，效率明显提高。
加工图5所示的φ20斜油孔，采用枪钻加工长700mm、φ20内孔， 用时30分钟即可加工完，尺寸、粗糙度都能满足要求。枪钻钻削过程 包括钻削导向孔、钻削油孔两个方面，导向孔在钻削过程中具有导向性 的功效，导向孔直径和钻深要求较高，导向孔比枪钻直径大0.01～0.02， 孔深为枪钻直径的2倍。作用是支承钻头刀头外部凸筋，推钻头趋向中 心，使钻头外表能轻轻抛光孔表面，可以保证很好的表面粗糙度，冷却 液提供是被压缩的高压混合气；喷雾系统由空气驱动，需要提供6～7bar (80～100b/m2)空气；冷却液是乳化油和水的混合物。引导孔在枪钻 加工过程中的φ20+0.020严格的钻孔公差给钻头提供了一个理想的 “引导”，因此它不会偏离正确的钻孔轴线。枪钻采用肯纳公司的整体 硬质合金钻头，不需钻孔铰孔，表面光洁度0.4，测量尺寸20.02，完 全满足枪钻引导孔要求，而且效率很高。
枪钻钻头长40mm，以硬质合金头导向，如枪钻过长，加工时杆身 容易产生抖动。用长径比30：1的枪钻钻孔，孔壁有细微的螺旋线划伤。 解决方法为分级加工，先用短枪钻加工深度300～310mm过交叉孔后， 换长枪钻加工到709mm。通过分级加工，消除了枪钻加工斜油孔孔壁 细小的螺旋线划伤，使孔的表面粗糙度达到1.6。
枪钻加工曲轴斜油孔过程中，有一个最大的难点，就是难以顺利经 过交叉孔14，主要原因是：枪钻过交叉位置时，失去了导向孔，所以 到了交叉部分，容易折断钻头。通过分析发现枪钻硬质合金只有40mm 长，交叉部位长45mm，采用堵头20堵塞先加工好的斜油孔，可解决 上述问题。
参照图9，堵图6所示的交叉孔14的堵头20用孔口M27螺纹固定。 堵头20前面有α4＝31°的斜角，斜边与交叉孔斜度一致，刚好封住交 叉孔的破口处，这样枪钻钻过去既有了支撑，又不会有钻断的残留铁块 留在孔中。
本申请人作了以下试验：第一根钻头没有用堵头，过交叉孔时被折 断；采用堵头后，钻到交叉孔时虽然有振动，但能够顺利通过，钻头不 再折断，证明采用堵头，效果良好。
枪钻加工斜油孔，切削参数选用是一个重要环节，切削参数选用得 是否合理，直接影响到孔的加工质量，通过试加工，掌握了枪钻的一些 基本参数。加工φ20斜油孔枪钻钻削正常切削参数：S＝400～600r/min， F＝0.05mm/r，接近堵头时，改变加工参数：S＝250～350r/min，F＝0.01～ 0.03mm/r，加工堵头部份，切削参数，S＝170～350r/min，F＝0.01～ 0.02mm/r，过了堵头后，才能恢复正常的加工参数S＝500r/min， F＝0.05mm/r。加工实心孔用正常加工参数，铁屑出来是冷的，而且呈灰 白色，排出铁屑是片状的，说明冷却充分，排屑顺畅，符合枪钻使用要 求，过交叉孔，虽说有震动，并有持续尖叫，通过降低转速和走刀量， 可以得到有效控制，最终还是能顺利通过交叉孔。
24-φ21±0.1孔位置度要求为0.2，用φ20加长抛物线钻头，钻头 长度必须在500以上，悬伸长、刚性差、容易钻偏。本申请人用φ19加 工钻头钻24-φ21±0.1孔，位置度最大偏差2mm，质量不能有效的控 制。通过计算第一个法兰到φ21孔分度圆单边有25mm，如设计采用莫 氏加长钻套22可以解决这个问题。
参照图10，左莫氏4#锥柄21与机床主轴端联接，右莫氏3#锥柄 23与钻头联接。莫氏加长钻套22直径D9＝φ40，长L11＝450mm，单边 还有5mm富余空间，加长钻套加工时不会与法兰相碰。加工前先用定心 钻运行圆程序将24-φ21±0.1圆心定出来，然后用普通φ19的钻头钻， 再用φ21的扩孔钻扩就可以了。即可以节约成本，又可以保证产品质 量。由于刚性好，走刀量转速都相应提高，效率也随之提高。
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