曲轴是发动机动力传输的重要部件,在使用过程中需要承受频繁变化的载荷和高温。曲轴的工艺精度要求很高,使用过程中对清洁度要求也十分高,微小的铁屑就会造成轴颈划伤,导致发动机异响、抖动和油耗升高等问题。因此,在曲轴的加工过程中,去毛刺的重要性不言而喻。
易产生毛刺的部位
曲轴是轴类零件(见图1),加工流程遵循一般的轴类零件加工流程。
加工中,曲轴上的毛刺主要集中在以下几处:铣键槽时键槽边缘产生的毛刺;油孔倒角时产生的锋利翻边;直油孔和斜油孔交叉处产生的翻边;法兰端螺纹孔攻螺纹到出口时产生的翻边;发信盘螺纹孔攻螺纹到出口时产生的翻边。此外,所有的加工表面边缘过渡处也都会存在微小的毛刺。
常用的去毛刺方法
1. 机械去毛刺法
机械去毛刺法的原理是使用刷子、专用刀具等直接接触的方式使毛刺脱落或剥离。其优点是:可以设计专用的刷子和刀具对粘结性强的毛刺进行去除。其缺点是:刷子会在加工部位形成划痕,影响工件表面光洁度,也可能会产生新的微小毛刺。专用刀具实际上就是对毛刺部位进行倒角等再加工处理,也会产生新的微小毛刺。
针对以下毛刺,可采用机械去毛刺法:
(1)键槽边缘的毛刺使用圆状毛刷进行去除,加工后会在芯轴表面留下轻微的划痕。由于芯轴表面精度要求不高,轻微的划痕对装配精度没有影响。
(2)发信盘螺纹孔出口在平衡块上是毛坯面,也可采用毛刷去除毛刺。
(3)油孔周围的轴颈表面精度要求高,所以倒角边缘的毛刺需使用角度更大的倒角刀进行重复加工,去除边缘的毛刺。
(4)油孔交叉处在油孔内部,且翻边粘接性强,毛刷无法刷掉,故需使用专用的刀具去除毛刺(见图2)。
(5)法兰端螺纹孔出口靠近第五主轴颈,使用毛刷容易划伤轴颈表面,可以采用专用刀具去除毛刺(见图3)。
2.高压水喷射去毛刺法
高压水喷射去毛刺法的原理是利用高压水(30~50 MPa)的冲击力去除毛刺,设备类型分为工件移动式和喷嘴移动式。其优点是环保、效率高,适合大批量的生产线;其缺点是:难以去除较厚的毛刺及高强度材质的毛刺,对结构复杂的内腔毛刺去除效果不够理想,工作时消耗功率大。
对于曲轴各加工表面的微小毛刺,可采用高压清洗工件进行去除(见图4)。具体方法是先对整体表面进行高压清洗,然后针对容易有毛刺产生和铁屑堆积的部位进行局部高压清洗。
如何减少毛刺的产生
在实际生产中,我们还可以通过工艺优化减少或杜绝毛刺的产生。
通过参数验证,我们发现提高键槽加工时的进给速度可以减少键槽边缘翻边毛刺的产生,当进给速度提高到300 mm/min时,加工后的键槽边缘没有能目视到的毛刺(见图5)。
法兰端螺纹孔出口毛刺主要是钻头钻尖磨损后加工产生的翻边,尤其是加工锻钢曲轴时翻边十分严重。通过优化钻头头部角度,由120°改为140°,钻尖增加倒角,以降低钻尖磨损速度,从而能够减少翻边毛刺的产生。钻头优化前后加工情况对比如图6所示。
结语
在曲轴加工过程中,毛刺的产生是不可避免的,如何选用高效的去毛刺方法,了解毛刺产生的原因十分必要。虽然毛刺无法避免,但实践证明,通过过程工艺或刀具的优化可以减少毛刺的产生。
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