第四章-车拉工艺

机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章、车拉工艺1机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME车削与拉削的复合加工形式。车拉时，工件旋转，刀具也作直线式或旋转运动。定义1.刀具有多个切削齿2.径向进给可以由齿升实现3.切削刀具周向旋转与车削不同点1.工件作旋转运动2.刀具为回转式与拉削不同点1.工件作高速旋转2.刀具切削齿径向分布不均匀3任意时刻只有一个车拉刀齿与工件接触与铣削不同点车拉车拉加工定义机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME刀具运动形式旋转式车拉直线式车拉螺旋形刀具圆柱形刀具车拉加工原理机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴做定轴转动车拉刀具沿轴颈切线方向作直线运动进给量由相邻两车拉刀齿之间的高度差来确定直线式车拉加工原理刀具在工件回转运动的切线方向作直线运动并依靠刀具的升程完成径向切入进给机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME工件作旋转运动的同时，刀具也作旋转运动，有时还需作径向进给运动旋转式车拉加工圆柱形刀具车拉刀齿径向切入方式螺旋形刀具车拉刀齿径向切入方式旋转式车拉加工原理机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME旋转式拉削采用螺旋形刀具工件与刀具轴线之间的距离保持不变刀具的径向切入进给是靠刀具上刀齿的高度各不相同形成阶梯式齿升来实现旋转式车拉——螺旋形刀具机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME旋转式拉削采用圆柱形刀具刀具一边作旋转运动一边沿径向运动实现切入进给和让刀。旋转式车拉——圆柱形刀具机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴的作用发动机五大件之一，位于发动机的曲轴箱内。与连杆配合将作用在活塞上的气体压力转变为旋转的动力，传给动力机构。同时驱动配气机构和其他辅助机构。典型应用案例——曲轴加工机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME关键加工部位是曲轴轴颈，包括：主轴颈、连杆轴颈、平衡块、沉割槽等。轴颈粗加工工艺：车削、铣削、车拉轴颈精加工工艺：磨削、抛光、研磨表面强化工艺：滚压、高频淬火、渗碳、离子氮化、喷丸曲轴加工工艺概述机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME选择NO.1连杆轴颈。六缸发动机发火次序1-5-3-6-2-4.角向基准选择曲轴止推面（止推面防止曲轴轴向窜动）。轴向基准选择曲轴两端的主轴颈中心线。即NO.1,7主轴颈中心线。径向基准基本原则：根据设计基准选择加工基准。曲轴加工基准选择曲轴加工基准机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME专用夹具卡爪后撤式卡盘双分度卡盘曲轴加工夹持方案机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴粗(半精)加工工艺发展机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴传统的粗加工方式，采用多刀车削。曲轴车削加工1.可加工同相位的连杆轴，用偏心夹具装夹。2.一次装夹可完成对轴颈、平衡块侧面、圆角的加工。连杆颈车床1.可同时加工平衡块侧面、全部主轴颈和沉割槽。2.车刀为相对方向安装。主轴颈车床轴颈粗(半精)加工——车削机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME轴颈车削缺点车削连杆颈时以连杆颈轴线为旋转中心，离心力引起振动、轴线弯曲等，车削速度远低于最佳切削速度(40m/min)。车削曲柄壁侧面时是断续切削，冲击力大，而且曲轴刚性差，易引起振动。刀具寿命降低。常采用大宽度的成形车刀多刀切入的方法，解决了生产率低的问题，但是工件承受很大切削力，影响精度。主轴颈和连杆颈需要分开加工，一次装夹只能加工同相位的轴颈，效率低。刀具悬伸长，易引起振动。1234轴颈粗(半精)加工——车削机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴高效粗加工方式。加工连杆颈时是靠数控系统控制刀具相对工件的运动轨迹，使其复合成连杆颈外圆。曲轴铣削加工1.铣刀盘刀齿在外侧。2.适合平衡块侧面需要加工的曲轴。在不改变曲轴回转中心时随动铣削连杆颈。CNC高速外铣1.铣刀盘刀齿在内侧。2.铣刀盘旋转为机床主运动，曲轴低速旋转作进给运动。CNC内铣轴颈粗(半精)加工——铣削机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME内铣加工原理机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴外铣加工——刀盘和设备曲轴铣削加工——刀盘和设备机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴内铣加工——刀盘和设备曲轴铣削加工——刀盘和设备机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴内铣加工特点工序集中，加工效率高。可在一台内铣床上，一次装夹完成主轴颈、连杆颈、止推面、平衡块侧面等加工。断屑性能好，尤其对于大功率锻钢曲轴，改善断屑效果明显。曲轴径向受力小，挠曲变形量减小，可使用辅助支撑。机床柔性较好，无需特制夹具，只需更换刀具即可加工不同型号曲轴。曲轴低速旋转，离心力减小。切削速度较低(通常不大于160𝑚/𝑚𝑖𝑛)，不易对刀。加工后轴颈表面有明显棱边，磨削余量大，机床造价较高。1234曲轴内铣加工特点机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME曲轴外铣加工特点对平衡块侧面需要加工的曲轴具有更高的生产效率。曲轴缓慢旋转作进给运动，不改变回转中心时跟随铣削连杆颈，可加工主轴颈和不同相位的连杆颈以及平衡块侧面。切削速度高达350𝑚/𝑚𝑖𝑛，刀具寿命高。工件承受的切削力较小，工序循环时间较短，工件变形小，加工精度高。主要用于小批量中小型汽车曲轴的高速加工，但外铣切削易产生振动，断屑效果不好，机床造价更加昂贵。1234曲轴外铣加工特点机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME第四章车拉工艺车拉加工定义直线式车拉加工原理旋转式车拉加工原理第一节车拉加工原理第二节典型应用——曲轴加工第三节曲轴加工工艺概述轴颈粗(半精)加工——车削轴颈粗(半精)加工——铣削轴颈粗(半精)加工——车拉曲轴加工工艺比较第四节机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME将传统车削与拉削结合在一起的一种组合式加工工艺，常用于曲轴主轴颈和连杆颈的半精加工。曲轴车拉加工任一时间仅有一个刀齿与曲轴接触。不同方位刀齿参数不同，一次旋转完成粗精加工。车拉刀盘曲轴高速旋转，拉刀刀盘慢速旋转。其切削进给由齿升量实现。运动形式轴颈粗(半精)加工——车拉机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME采用扇形块机夹在轮毂上的形式实现刀齿可更换。每个扇形块的刀刃参数不同，实现粗精加工分离。任意时刻只有一个刀齿与曲轴颈切削，切削力较小。刀具齿升实现径向进给。机床具有自动刀具检测装置。车拉刀盘机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCME刀具角度位置W:（°）车拉刀直径区域D：mm曲轴切削速度Vc：m/min曲轴转速n：r/min车拉刀进给Vr：mm/min角速度VW:°/min循环1t：s循环2t：s-1.5°∅786190720127018511.3°∅79517072012801854.154.1523.00°∅795-∅807180-1507601280-13001853.803.8062.90°∅807-∅816170-1468601585-160022510.6410.64102.50°∅816-∅824165-1429801600-162022510.5610.56117.70°∅786-∅816193-1247301540-16002252.452.45135.50°∅816-∅824165-1429801780-18002505.71143.50°∅816-∅824165-1429801780-18002507.73合计37.3139.33平均38.32车拉刀盘参数机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEngineeringCMESUC8117曲轴主轴颈车拉汽车成套机床CraneshaftJournalTurningandBroachingCNCMachine主要技术参数：加工曲轴长度范围400-800mm最大回转直径𝜙230mm曲轴主轴颈最大夹持直径𝜙85mm刀盘直径𝜙720mm左/右刀盘工位数45个车拉设备机械与能源工程学院CollegeofMechanicalEn