CN107931954A - 一种曲轴油孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲轴油孔的加工方法，属于曲轴油孔加工技术领域。本发明的一种曲轴油孔的加工方法，包括以下步骤：将曲轴装夹于五轴加工中心的A轴上；找正曲轴的工件坐标系；采用立铣刀在曲轴上铣削斜油孔的沉平面；采用引钻钻头在曲轴上钻削斜油孔的引钻孔；采用斜油孔钻头在曲轴上钻削斜油孔。采用本发明的一种曲轴油孔的加工方法，能够提高工作效率，提高产品质量、减少废品，降低人工成本，降低工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲轴油孔的加工方法，属于曲轴油孔加工技术领域。
背景技术
随着社会的发展，私家车越来越多，汽车零部件的需求量也随之越来越大，而作为发动机五大核心部件之一曲轴，它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。在曲轴的生产过程中钻油孔（斜油孔和直油孔）一直是曲轴加工的瓶颈工序。
针对曲轴钻油孔作业，通常采用的是普通摇臂钻配合旋转定位夹具来加工曲轴的斜油孔和直油孔。采用该加工方法最困难之处在于：由于曲轴斜油孔呈一定的空间角度，普通方法加工时必须先由技术人员计算加工夹角及入钻点，传统的方法流程为：划线（入钻点位置）—计算夹角—调试夹具—加工油孔—检测，由于设备和夹具、刀具等因素，斜油孔会发生角度偏移，而造成产品不合格；同时，加工时间较长，效率低下。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种曲轴油孔的加工方法，本发明能够提高工作效率，提高产品质量、减少废品，降低人工成本，降低工人劳动强度。
本发明采用的技术方案如下：
一种曲轴油孔的加工方法，包括以下步骤：
A、将曲轴装夹于五轴加工中心的A轴上；
B、找正曲轴的工件坐标系；
C、采用立铣刀在曲轴上铣削斜油孔的沉平面；
D、采用引钻钻头在曲轴上钻削斜油孔的引钻孔；
E、采用斜油孔钻头在曲轴上钻削斜油孔。
如果不采用步骤C，由于斜油孔的入钻面为圆弧面，而直接采用引钻钻头钻削引钻孔，这会让引钻钻头的入钻点发生偏移甚至直接致使钻头折断，所以在钻斜油孔之前，首先需要采用立铣刀对曲轴待钻斜油孔部位铣削一个平面，即沉平面。采用步骤C后，能够提高斜油孔的钻削精度以及提高引钻钻头的使用寿命。
如果不采用步骤D，由于斜油孔较深，采用的斜油孔钻头为深孔钻头，长度比较长，而在钻油孔过程中，钻削速度很快，使斜油孔钻头的震动大，钻头很容易发生断裂情况。采用步骤D后，能够提高斜油孔的钻削精度以及提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，沉平面的平面积小于引钻孔的截面积。能够保证斜油孔钻削完成后，在曲轴上不残余沉平面。铣削沉平面时特别应当注意的是沉平面的平面积与深度，须保证引钻钻头的钻尖接触沉平面的同时，该钻头的夹角处没有接触曲轴，且沉平面的平面积比引钻孔的截面积（或者说斜油孔的截面积）。
进一步的，引钻钻头顶角的角度大于斜油孔钻头顶角的角度。有利于提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤D中，引钻钻头的切削部长度为切削部直径的5倍。
进一步的，步骤D中，引钻孔的深度为10mm-15mm。
进一步的，步骤E中，斜油孔钻头为中心出水的合金钻头。有利于散热，进一步提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤E中，切削速度为60 m/min -80m/min，进给速度为0.1mm/r-0.15mm/r。
进一步的，步骤E中，还包括采用直油孔钻头在曲轴上钻削直油孔。
进一步的，先钻削斜油孔，后钻削直油孔。由于斜油孔较深，直油孔较浅，斜油孔钻头的长度相对直油孔钻头更长一些，钻孔过程中斜油孔钻头的震动相对更大一些。斜油孔钻头较长，如果先钻削直油孔，后钻削斜油孔，在斜油孔与直油孔交叉处，特别是斜油孔钻头从斜油孔钻入直油孔的瞬间，震动尤其剧烈，将导致斜油孔钻头的使用寿命降低。而直油孔钻头相对较短，钻孔过程中震动相对更小一些。故先钻削斜油孔，后钻削直油孔，能够增加斜油孔钻头的使用寿命。当然也可以先钻削直油孔，后钻削斜油孔，但是将降低斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤A中，采用辅助夹具将曲轴装夹于五轴加工中心的A轴上。优选的，所述辅助夹具包括顶尖和具有贯穿通道的夹具主体，所述顶尖从夹具主体后端穿入并可沿通道作往复运动，且该顶尖前端从夹具主体前端穿出，所述夹具主体后端装配有定位块，该定位块与顶尖之间连接有弹性元件，所述夹具主体后端向外侧凸出有用于将夹具主体固定于加工中心A轴上的法兰盘，所述夹具主体前端设置有用于定位曲轴的定位盘。本发明采用的辅助夹具，结构简单，便于制造，实用性强，有利于推广利用，能够保证曲轴可靠的装夹于加工中心A轴上的同时保证曲轴的装夹精度，有利于后续曲轴的钻油孔作业，特别适用于成批量的曲轴钻油孔作业。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、提高工作效率，钻油孔的效率提高2倍以上：采用现有技术的加工方法一天（8小时）能完成15件曲轴钻油孔作业，而采用本发明的加工方法能完成32件及以上的曲轴钻油孔作业。
2、提高产品质量、减少废品：采用现有技术的加工方法废品率为0.07%，而采用本发明的加工方法仅有0.01%及以下，甚至不产生废品。
3、降低人工成本：采用现有技术的加工方法需要配备5人，而采用本发明的加工方法仅需配备2人。
4、能够降低工人劳动强度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是辅助夹具的剖视图;
图2是辅助夹具的其中一个立体图;
图3是辅助夹具的另一个立体图;
图4是曲轴通过辅助夹具装夹于加工中心A轴上的示意图;
图5是图4中A-A向剖视图;
图6是曲轴大头端部示意图。
图中标记：1-夹具主体、11-法兰盘、12-定位键、13-通道、14-导向槽、15-限位台、2-顶尖、21-导向键、22-盲孔、23-中心孔、3-定位块、4-定位盘、41-定位销、42-销孔、5-弹性元件、6-曲轴、61-斜油孔、62-直油孔、63-曲轴小头、64-曲轴大头、65-定位孔、7-加工中心A轴、71-液压顶尖。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本实施例的一种曲轴油孔的加工方法，如图4至6所示，一种曲轴油孔的加工方法，包括以下步骤：
A、将曲轴6装夹于五轴加工中心的A轴上；
B、找正曲轴6的工件坐标系；
C、采用立铣刀在曲轴6上铣削斜油孔的沉平面；
D、采用引钻钻头在曲轴6上钻削斜油孔的引钻孔；
E、采用斜油孔钻头在曲轴6上钻削斜油孔61。
五轴加工中心优选为五轴卧式加工中心。该加工中心包括X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴。当A轴启动时就可带动曲轴6旋转。通过操控加工中心的操控面板，能够完成找正曲轴6的工件坐标系，并根据曲轴6的钻油孔需求设定并选用相应的程序，能够使曲轴6在空间内转动，通过主轴上的切削刀具来实现曲轴钻油孔作业。特别适用于大批量的曲轴钻油孔作业。
如果不采用步骤C，由于斜油孔的入钻面为圆弧面，而直接采用引钻钻头钻削引钻孔，这会让引钻钻头的入钻点发生偏移甚至直接致使钻头折断，所以在钻斜油孔之前，首先需要采用立铣刀对曲轴待钻斜油孔部位铣削一个平面，即沉平面。采用步骤C后，能够提高斜油孔的钻削精度以及提高引钻钻头的使用寿命。
如果不采用步骤D，由于斜油孔较深，采用的斜油孔钻头为深孔钻头，长度比较长，而在钻油孔过程中，钻削速度很快，使斜油孔钻头的震动大，钻头很容易发生断裂情况。采用步骤D后，能够提高斜油孔的钻削精度以及提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，沉平面的平面积小于引钻孔的截面积。能够保证斜油孔钻削完成后，在曲轴上不残余沉平面。铣削沉平面时特别应当注意的是沉平面的平面积与深度，须保证引钻钻头的钻尖接触沉平面的同时，该钻头的夹角处没有接触曲轴，且沉平面的平面积比引钻孔的截面积（或者说斜油孔的截面积）。
进一步的，引钻钻头顶角的角度大于斜油孔钻头顶角的角度。有利于提高斜油孔钻头的使用寿命。进一步的，引钻钻头顶角的角度为145°-170°，斜油孔钻头顶角的角度为120°-140°。优选的，引钻钻头顶角的角度为150°，斜油孔钻头顶角的角度为140°。优选的，引钻钻头的直径等于斜油孔钻头的直径。
进一步的，步骤D中，引钻钻头的切削部长度为切削部直径的5倍。
进一步的，步骤D中，引钻孔的深度为10mm-15mm。在其中一实施例中，引钻孔的深度为10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。
进一步的，步骤E中，斜油孔钻头为中心出水的合金钻头。有利于散热，进一步提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤E中，切削速度为60 m/min -80m/min，进给速度为0.1mm/r-0.15mm/r。在其中一实施例中，切削速度为60 m/min、65 m/min、70 m/min、75 m/min或80m/min，进给速度为0.1mm/r、0.11mm/r、0.12mm/r、0.13mm/r、0.14mm/r或0.15mm/r。能够保证钻削效率的同时，提高斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤E中，还包括采用直油孔钻头在曲轴6上钻削直油孔62。根据曲轴的设计，有的曲轴没有仅有斜油孔没有设计直油孔。当曲轴还包括直油孔时，需要钻削直油孔，即斜油孔上相交连通有直油孔。
进一步的，先钻削斜油孔61，后钻削直油孔62。由于斜油孔较深，直油孔较浅，斜油孔钻头的长度相对直油孔钻头更长一些，钻孔过程中斜油孔钻头的震动相对更大一些。斜油孔钻头较长，如果先钻削直油孔，后钻削斜油孔，在斜油孔与直油孔交叉处，特别是斜油孔钻头从斜油孔钻入直油孔的瞬间，震动尤其剧烈，将导致斜油孔钻头的使用寿命降低。而直油孔钻头相对较短，钻孔过程中震动相对更小一些。故先钻削斜油孔，后钻削直油孔，能够增加斜油孔钻头的使用寿命。当然也可以先钻削直油孔，后钻削斜油孔，但是将降低斜油孔钻头的使用寿命。
进一步的，步骤A中，采用辅助夹具将曲轴6装夹于五轴加工中心的A轴上。优选的，如图1至图6所示，所述辅助夹具，包括顶尖2和具有贯穿通道13的夹具主体1，所述顶尖2从夹具主体1后端穿入并可沿通道13作往复运动，且该顶尖2前端从夹具主体1前端穿出，所述夹具主体1后端装配有定位块3，该定位块3与顶尖2之间连接有弹性元件5，所述夹具主体1后端向外侧凸出有用于将夹具主体固定于加工中心A轴上的法兰盘11，所述夹具主体1前端设置有用于定位曲轴的定位盘4。
采用上述辅助夹具时，首先通过法兰盘11将辅助夹具固定于加工中心A轴7上，再将曲轴大头64定位于定位盘4上，使加工中心A轴的液压顶尖71面向曲轴6移动逐渐接触曲轴小头63，使得曲轴被顶紧于加工中心A轴7上，实现对曲轴6的装夹作业。将曲轴6装夹于加工中心A轴7上的目的是为了便于后续的曲轴的钻油孔作业，而采用该辅助夹具时，能够保证曲轴6可靠的装夹于加工中心A轴7上的同时保证曲轴6的装夹精度。顶尖2的设计能够保证曲轴6的轴线与顶尖2的轴线相同，确保曲轴的装夹精度，有利于后续曲轴6的钻油孔作业（钻削曲轴斜油孔61与直油孔62），同时在顶尖2与定位盘4的作用下使得曲轴6能够可靠的装夹于加工中心A轴上。优选的，法兰盘11上开设有多个圆孔，可通过螺栓连接方式将法兰盘11紧固于加工中心A轴上。定位块3通过螺栓可拆卸的装配于夹具主体1后端。顶尖2外壁与夹具主体1内壁之间的间隙不大于0.05mm。定位块3中部向外凸起，进一步的有利于可靠的将曲轴6装夹于加工中心A轴上。
进一步的，所述定位盘4端面上设置有用于曲轴定位的定位销41。如图1和图6所示，为了进一步保证曲轴的装夹精度，有利于后续的曲轴的钻油孔作业，并保证油孔的加工精度，曲轴大头64上开设有定位孔65，定位曲轴大头64时，定位销41将插入曲轴大头64的定位孔65内，使曲轴大头64能够迅速可靠的与定位盘4相配合。
进一步的，所述定位销41镶嵌于定位盘4上。便于制作定位销41。如图1和图3所示，优选的，定位销41有1个，在定位盘4上开设有1个销孔42，将定位销41镶嵌入该销孔42内。当然，定位销41与定位盘4也可以为一体成型结构，但是增加了在定位盘4上加工定位销41的难度。
进一步的，所述定位盘4通过螺栓可拆卸的固定于夹具主体1前端。如图1和图3所示（螺栓未图示），由于曲轴的规格有很多种，曲轴大头直径便有很多种，定位盘4为可拆卸式的设计便于更换不同规格的定位盘4，特别是与定位销41的设计相结合时，使得该辅助夹具能够适配于各种规格的曲轴。为了保证定位盘4的装配精度，在定位盘4上贯穿的镶嵌有销钉，且该销钉嵌入夹具主体1。当然，与夹具主体1也可以为定位盘4一体结构（换而言之，为一体结构时，定位盘4属于夹具主体1前端的一部分），采用设计不足之处在于，由于定位盘4的规格固定，为了满足不同规格的曲轴需求，则需要制作多种规格的辅助夹具，这就增加了辅助夹具的制造成本。
进一步的，如图1和图2所示，所述夹具主体1后端面上还设置有定位键12。用于将夹具主体1定位于加工中心A轴上，能够提高辅助夹具安装于加工中心A轴上的装配精度。在其中一实施例中，夹具主体1后端面上设置有4个呈圆周阵列分布的定位键12。
进一步的，所述定位键12通过螺栓装配于夹具主体1后端面上。如图1和图2所示（螺栓未图示），便于制作定位键12。当然，定位键12与夹具主体1也可以为一体成型结构，但是增加了在夹具主体1上加工定位键12的难度。
进一步的，如图1所示，沿通道13方向上的夹具主体1内壁开设有导向槽14，顶尖2外壁上设置有导向键21，该导向键21可滑动的嵌入导向槽14内。能够避免顶尖2在夹具主体1的通道13内转动。
进一步的，所述导向键21镶嵌于顶尖2外壁上。便于制作导向键21。当然，导向键21与顶尖2也可以为一体成型结构。
进一步的，如图1和图3所示，所述顶尖2前端面为平面，且顶尖2前端面倒有圆锥面。该圆锥面能够进一步的与曲轴大头相适配，有利于进一步曲轴的装夹精度。优选的，该圆锥面与顶尖2前端面的夹角为60°。为了保证圆锥面与顶尖2前端面为同一轴线，在加工圆锥面时，在顶尖2前端面的中心点处开设有1个中心孔23，能够确保圆锥面的加工精度。
进一步的，如图1所示，所述顶尖2呈凸字状，该凸字状的顶尖2前段的截面直径小于顶尖后段的截面直径，所述夹具主体1的前端向中心凸起形成环状的限位台15，且该限位台15的内径小于顶尖2后段的截面直径。顶尖2由前后两段组成呈凸字状，在限位台15的限位作用下，能够将顶尖2后段限制于通道13内，避免顶尖2从夹具主体1掉落。
进一步的，如图1所示，所述顶尖2后端开设有盲孔22，所述弹性元件5一端套装于盲孔内、另一端与定位块5相接触。使得弹性元件5能够可靠的设置于定位块3与顶尖2之间。优选的，弹性元件5为螺旋弹簧。
综上所述，采用本发明的一种曲轴油孔的加工方法，能够提高工作效率，提高产品质量、减少废品，降低人工成本，降低工人劳动强度。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于,包括以下步骤：
A、将曲轴（6）装夹于五轴加工中心的A轴上；
B、找正曲轴（6）的工件坐标系；
C、采用立铣刀在曲轴（6）上铣削斜油孔的沉平面；
D、采用引钻钻头在曲轴（6）上钻削斜油孔的引钻孔；
E、采用斜油孔钻头在曲轴（6）上钻削斜油孔（61）。
2.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：沉平面的平面积小于引钻孔的截面积。
3.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：引钻钻头顶角的角度大于斜油孔钻头顶角的角度。
4.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤D中，引钻钻头的切削部长度为切削部直径的5倍。
5.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤D中，引钻孔的深度为10mm-15mm。
6.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤E中，斜油孔钻头为中心出水的合金钻头。
7.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤E中，切削速度为60 m/min -80m/min，进给速度为0.1mm/r-0.15mm/r。
8.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤E中，还包括采用直油孔钻头在曲轴（6）上钻削直油孔（62）。
9.根据权利要求7所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：先钻削斜油孔（61），后钻削直油孔（62）。
10.根据权利要求1所述的一种曲轴油孔的加工方法，其特征在于：步骤A中，采用辅助夹具将曲轴（6）装夹于五轴加工中心的A轴上，所述辅助夹具包括顶尖（2）和具有贯穿通道（13）的夹具主体（1），所述顶尖（2）从夹具主体（1）后端穿入并可沿通道（13）作往复运动，且该顶尖（2）前端从夹具主体（1）前端穿出，所述夹具主体（1）后端装配有定位块（3），该定位块（3）与顶尖（2）之间连接有弹性元件（5），所述夹具主体（1）后端向外侧凸出有用于将夹具主体固定于加工中心A轴上的法兰盘（11），所述夹具主体（1）前端设置有用于定位曲轴的定位盘（4）。
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