EdgeCAM下三拐曲轴的车铣复合加工

    1.3 工序的安排

    表1为三拐曲轴整个加工过程的工序表，其中工序3～7是EdgeCAM下的车铣复合加工工序，定位基准为主轴颈。

    毛坯通过铸造获得，对曲轴来说，以铸代锻容易把曲轴做成在应力分布方面较为理想的形状；此外，铸铁曲轴的耐磨性也较好，经正火处理的球墨铸铁曲轴配巴氏合金轴瓦已不需要将轴颈淬硬，而且铸件的内摩擦阻尼比钢大，在同样的激振力矩下扭振振幅较小。采用车铣复合加工，整个加工过程的回转轴都是两处的主轴颈的中心线。本可舍弃工艺搭子（在传统的加工工艺中，用来划线找正3个连杆轴颈的中心），只需在两端面留5mm的余量供机加工即可，但是为了不影响前道铸造工序，仍保留了工艺搭子；待整个加工完成后将切下的工艺搭子熔化后再去铸造，循环利用，不会成为废品，既不浪费材料，又保持原先的铸造工艺不变。

    该零件刚性较差，按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是：先加工3个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。在传统的加工工艺中，各处外圆（包括连杆轴颈）的工艺路线是：粗车——精车——磨，粗车各外圆面留余量2mm，精车时留0.5mm磨削余量，磨削后各外圆面达到图纸尺寸，最后安排的磨削作为精整加工用来提高零件表面的精度、降低粗糙度。但是现代高速切削加工比磨削更经济方便，并且加工质量可以和磨削媲美。实验数据表明，经过高速铣削表面粗糙度可达到Ra=0.33μm，甚至低于普通磨削。因此在EdgeCAM车铣复合加工中，以高速车、铣来代替磨削。加工铸铁常规的切削速度10～350m/min，而高速加工的切削提高到750～4500m/min。改进的工艺路线改为：3个连杆轴颈先粗铣后精铣（四轴X，Y，Z和C联动），其余外圆表面先粗车，后精车(EdgeCAM没有特定半精加工命令，不过提供了残料去除命令，目的是为了切除前道工序由于刀具尺寸太大而无法加工到的死角)。另外，高速加工铸铁时，切削液的使用不仅不能提高加工表面质量，反而会大大降低刀具的使用寿命，因此对铸铁的高速加工采用干切削。刀具的材料和加工工艺参数具体见表1。

    表1 工序表

2 加工仿真

    EdgeCAM除了具有强大的加工能力，而且提供非凡的模拟加工手段，实体仿真能够真实地再现整个加工过程；可以加入机床和夹具的仿真，更好地检测加工时的干涉，仿真启动后同时输出当时加工工序的信息反馈。为了方便查错，可以设置仿真在程序末尾或干涉处结束，这样就可以根据反馈的信息回到编程窗口修改该工序的参数。图2为仿真过程。

    图2 三拐曲轴车铣加工的实体仿真过程

3 结束语

    本文主要针对三拐曲轴的传统工艺方案进行改进。在EdgeCAM环境下用车铣复合加工，使工序更加集中，避免了零件的多次拆装从而获得更高的位置精度；通过实体加工仿真，可以检查刀具、工件和夹具在加工过程中是否发生碰撞，提高了生产效率，为实际应用带来很大方便。