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降低曲轴后端定位销孔孔径超差的技巧
摘 要：为了解决曲轴机械加工中存在的定位销孔径偏大问题,笔者研究了一种降低曲轴后端定位销孔孔径超差的工艺技巧,根据曲轴定位销孔径加工的尺寸要求,对比了不合格工件与合格工件的定位销孔底孔刀痕与T12铰刀的磨损情况,提出通过调整曲轴后端定位销孔加工程序和优化T12铰刀修磨角度,防止加工时铰刀发生干涉问题而造成孔径加工异常,彻底消除了刀具异常振动造成的销孔孔径超差问题,降低了工件加工废品率和生产成本,对机械加工产品质量控制工作开展具有重要的指导意义.
关键词：机械加工；曲轴；定位销孔；加工废品；修磨角度；刀具异常振动
中图分类号：TH161+.1；TH133.2文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.03.068
1曲轴机械加工中存在的定位销孔径偏大问题
在某机械加工部门曲轴生产线上,曲轴后端定位销孔加工孔径尺寸不稳定,超差较多,每班产量约为300件,其中有孔径过大的加工废品2~3件,加工废品率达0.08%.定位销孔尺寸不稳定严重影响了定位销的安装.由于定位销安装孔径偏大,没有足够的过盈量,因此导致发动机在运转时,定位销可能会脱落,进而导致飞轮驱动盘出现异常,对发动机运转造成严重的不良后果.
曲轴尺寸的加工质量对发动机质量具有重要影响.图1为曲轴定位销孔径加工的尺寸要求.由图1可知,曲轴定位销孔径加工的尺寸要求为d（10&plun;0.015）mm,加工出超差工件实测值为d10.276mm,因此孔径偏大,无法使用.
该机械加工部门的曲轴生产线三班产量约为900件,每天有6~9件曲轴工件加工废品产生,每月便有200件左右的曲轴工件加工废品产生.由于机械加工部门的曲轴生产线产生如此多工件加工废品,造成工件浪费,使得该生产线工作人员非常着急,因此降低工件加工废品数量成为质量控制部门急需解决的难题.为解决加工废品率居高不下的问题,把产品质量控制好,笔者首先从机械加工工艺着手进行研究.由于孔是刀具加工出来的,因此刀具可能是造成孔径偏大的重要原因.如果是刀具寿命原因,刀具发生磨损,则孔径尺寸应该偏小,笔者到曲轴生产线调查,对若干件合格工件与不合格工件进行对比,发现曲轴定位销孔孔径偏大的不合格工件销孔底孔有明显的刀痕,而孔径合格工件则没有明显刀痕.第69页图2为不合格工件与合格工件的定位销孔底孔刀痕对比图.
笔者对这种现象产生的原因进行了研究.在定位销孔加工工艺中,先用T9（d9.5mm）钻头钻孔,再用T12（d10mm）铰孔刀具（简称铰刀）精加工.笔者首先怀疑这种现象是由于钻孔钻得尺寸过大,铰刀精加工（铰孔）时加工余量不够而导致的.然而再次观察定位销孔偏大工件,未发现孔内壁有粗糙的钻孔痕迹,这说明铰孔时加工余量还是足够的,因此该假设不成立.
再次对孔径偏大工件进行比对,发现底部都有异常刀痕,异常刀痕位置刚好位于铰刀头部处,应该是T12铰刀头部接触到底孔引起的刀具异常振动造成了孔径严重超差.
2曲轴定位销孔径偏大问题的解决办法
经质量控制部门领导协调,笔者到机械加工部门的曲轴生产线进行观察,发现工件装夹时的压力显示正常,工件加工前后装夹的位置都没有变化,因此排除了装夹不稳定因素.笔者又去调查销孔加工孔径超差时的刀具情况,果然发现加工定位销孔孔径不合格时,T12铰刀头部有磨损；而加工定位销孔径合格时,T12铰刀头部非切削部分无磨损（见图3）.
在定位销安装孔加工工艺中,要求先用T9钻头钻孔到一定深度,再用T12铰刀精加工.其中,钻头和铰刀的技术要求为：T9（d9.5mm）钻头对底孔的加工深度为（7.5&plun;0.6）mm,T12（d10mm）铰刀对销孔的加工深度为（6.2&plun;0.4）mm.如果钻头钻到6.9mm甚至更浅,则铰刀加工6.6mm,铰刀头部就容易产生刀具干涉问题.随后,笔者把加工程序里的钻孔深度调整到6.6mm,6.9mm,7.2mm,铰孔加工深度暂时保持不变,分别加工3件曲轴,观察销孔铰孔时会不会有异常刀痕产生.果然,钻孔深度为6.6mm时,铰孔后异常刀纹非常明显；钻孔深度为6.9mm时,铰孔后异常刀纹较浅；钻孔深度为7.2mm时,铰孔后无异常刀纹产生.至此可以确定,刀痕应该是铰刀头部造成的.再次测量孔径,发现异常刀纹较深工件定位销孔尺寸实测值为d10.276mm,超差最大；刀纹较浅工件的定位销孔尺寸实测值为d10.202mm；无异常刀纹合格工件的定位销孔尺寸实测值为d10.007mm.因此笔者找到了曲轴定位销孔径加工质量问题的产生原因是由于钻头加工过浅,铰刀加工时,铰刀头部产生干涉问题,引起刀具异常振动,造成孔径加工不稳定,孔径超大,最终导致加工废品产生[1].
3提高曲轴定位销孔径加工质量的具体改进措施
针对铰刀加工干涉问题,只要把定位销孔底孔钻深或把定位销孔铰浅,铰刀头部就不再发生干涉问题.综合考虑定位销安装的可靠性,把底孔加工深度从（7.5&plun;0.6）mm改变为（7.8&plun;0.6）mm,而销孔铰孔深度不变,同时把铰刀修磨单边角度由30°改变为60°,与钻头角度一致（标准钻头角度为118°,单边角度为59°）,这样底孔就不会再碰到铰刀了（见图4）.再次试验发现,角度改变后的铰刀加工使用寿命（每把刀具加工的合格工件件数设定值）更长了,之前每把铰刀可以加工800件合格工件,现在每把铰刀可以加工1000件合格工件.
4结束语
综上所述,将两种改进措施同时实施,既调整加工程序,又改变铰刀修磨单边角度.采取改进措施后,定位销安装孔底孔异常刀痕现象得以消除,加工出的定位销孔径尺寸更加稳定了.笔者通过,发现曲轴后端定位销孔径超差现象也基本消除了[2].该改进措施彻底了消除刀具异常振动造成的销孔孔径超差问题,降低了工件加工废品率和生产成本,避免了由孔径严重超差引起的装配停产和产量不能及时完成问题,为生产企业减少了不必要的损失.该研究对机械加工产品质量控制工作开展具有重要的指导意义.
参考文献：
[1]王志斌.数控铣床编程与操作[M].北京:北京大学出版社,
2012.
[2]裴炳文.数控加工工艺与编程[M].北京:机械工业出版社,
2011.
（责任编辑邸开宇）
曲轴论文范文结:
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