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曲轴是发动机中的最重要的零件之一，提高和改进曲轴的加工水平是发动机制造业不断发展的迫切需

要。

数控曲轴铣削加工中心以德国、美国设备为代表，经历了以下几代产品的更新：

代内铣，缺点是刀具寿命低更换频繁、排肩问题影响加工精度、整机经常调校。

第二代普通外铣，传统加工中心增加外铣功能，缺点是占地面积大、高柔性但操作调整不便。

第三代高速外铣，曲轴种类规格适应性强、加工精度高、高智能化和高可靠性。

数控曲轴铣削加工中心的设计具有前瞻性，不仅可提高企业生产效率,还可达到国家振兴装备制造业的战略目的。但由于设计、工艺、制造等环节存在诸多科技因素，目前国内鲜有企业涉足此类专用加工中心的研发和生产。

下面以大连加工中心生产的EFM系列高速外铣设备为例，介绍加工中心的设计重点。

1加工中心整体方案设计

EFM系列曲轴外加工中心是大连加工中心集团精心研制
的具有水平的曲轴加工随动高速加工中心，是曲轴半精加工的核心装备。主机结构经过专门设计，属于高效专用加工中心，满足自动化生产的需要。通过两轴(c轴和I轴）插补实现铣削切点随动，在高速、高精度、大直径刀盘铣削下，高效率完成曲轴主轴颈、连杆颈和平衡臂侧面的半精加工。该加工中心即可单机使用，也可配合其它曲轴加工设备及桁架机械手组成曲轴生产线。

加工中心由双刀盘、双主轴、自动中心架、托料架、全防护、除尘装置、排肩装置、气动、润滑、液压等组成，采用西门子数控系统和交流伺服驱动及PLC控制器，通过专用软件自动生成曲轴切削程序。

主机结构如图1所示。

&坐标轴定义如F:in轴、F2轴：丨三轴箱移云jj妒3轴：中心架移动轴：刀盘径向进给/轴：刀盘侧向移动(:轴:主轴旋转S轴：刀盘旋转

2关键技术

2.1高刚度的结构设计

针对外铣:1:艺的特殊要求，全新优化主要铸件的结构型式，打针对性的増加床身、床鞍、主轴筘等部件的刚性;加工中心采用焊接床身填注合成材抖，床鞍柊动的导轨采用镶钢导轨，具有较大的承载截面，良好的刚性和吸震性，可保证高强度切削加工;整台加工中心的所有部件进fr三维设计，有利于干涉检查仞优化零部件的装配关系，而且对主要零件和机构进行有限元分析，进一步提高刚性，并验证切削受力时主要零部件的安全系数。

铣头主轴前后端采用尖国进口精密高速圆锥滚子轴承组，由大违比无间喊蝴轮副和_间服电机拖动，同时满足高速切削、高精度切削和强力切削的要求。减速箱加强力恒温稀油润滑，同时，施加合理的轴向预载荷，确保主轴前端轴承无隙转动,大大提高主轴前端的旋转精度，配合的跨距支撑以及箱式主轴箱，使主轴具有高刚性和高速运转能力。

曲轴的主轴颈和连杆颈的铣削加工是靠曲轴的低速转动和铣头的摆动插补完成的。特殊的机构使料1丨丨|轴在切削过程中，铣头刀架没有直线移动，仅有铣头的无间隙摆动，其它y••轨n动液压nf靠锁紧，因此，切削过程中刀架无间隙，可大大减少加工中心振动，有效提高刀具寿命

2.2 高效、自动的曲轴加工专用附件设计

加工中心的各个附件经过专用化设计，并合理布局(图2)，使加工中心限度的提高精度和效率。

配有特殊定制的由德国罗姆公司生产的卡盘，浮动与尚刚度定心卡爪尚度集成在一起，安装在主轴的前端，在程序的控制下，自动可靠地夹紧曲轴。并能够在换产时，根据不同卩丨丨轴的装夹要求，便交换卡爪和。

可编程驱动、自动定心、滚轮式液压中心架，可夹紧曲轴中间段的任意精车过的主轴颈，辅助支榨曲轴，增加tzi削时曲轴的刚性。

托料架可手动调整伸出量和高度，方便上下曲轴，

满足不同曲轴的支撑要求。

铣刀盘的外圆上可装多个刀片，因而刀具使用周期长；刀j !c采用模块化设计，可在不拆卸刀盘的情况下实现快速换刀；刀盘采用标准化设计，可在原有刀盘正

常使用的情况下，提前调整好替换刀盘,节约停机换刀盘的时间。

2.3适应曲轴生产线要求的设计

通常设计的上线加工中心采用高寿命外购件、超高刚性主机设计，达到稳定性和免维护的效果，很难达到柔性化生产。随着大量新技术的应用，现在加工中心的设计更注重信息的反馈和自动处理、油水肩等细节问题的处理。

加工中心Z轴采用THK大导程、高刚性滚珠丝杠和淬硬贴朔镶钢^轨，由光栅尺组成位置闭坏。

加工中心Z轴采用SKF的行星滚柱丝杠和编码器组成半闭环控制，具有载荷大，传动效率高，精度保持性好，使加工中心刀架移动和摆动快速稳定，定位精度高。

加工中心的自动集屮润滑系统，可■保证持续有效的导轨及滚珠丝杠润滑。主轴轴承采用独立的带流量监控装置的润滑系统，确保每个润滑点定量恒温并有流量监控的自动润滑。

加工中心采用全封闭的防护，避免了铁肩的外泄，为操作者提供安全舒适的工作环境，防护门上面有配合机械H动上K料的小自动门。为丨’ I动线优化防护结构，尽彳I丨:增加防护W 口和防护门，简化维护、维修时的防护拆装。

加工中心带有自动空气吹肩功能。独立的高效排屑和除尘系统，为曲轴的大批量连续铣削加工提供自动排屑和除尘。

加工中心自动采叱加工数据，显示联机运行状态、黾机运行状态、故障停机状态;故障停机的各种信息；生产产量、废品数量、电能消耗、气量消耗;停机耗时、刀具更换耗时。满足生产线自动化、智能化生产的需要。

3结束语

EFM系列高速曲轴外铣设备特别适合于轿车曲轴的自动化加工，该设备米用的一些技术在国内尚属空白，在国际上也属前沿。目前已经有部分加工中心交付曲轴生产厂商，现场使用效果良好。通过数控曲轴高速外统加工中心的n t设计和开发但满足企业曲轴加工生产线的使用，还可达到w家振兴装备制造业的战略n的。