加工質量調整控制

　　（1）軸向尺寸控制。凸輪軸的軸向定位在止推面，由於其凸輪龍門加工的軸向公差都比較大，一般只需要在加工台中CNC加工幾件後在工件坐標系之中作一下調整就能得到保證。

　　曲軸的軸向尺寸基准在止推軸頸端面，傳統的曲軸加工工藝因為加工工序多且工藝基准變換多，曲軸的工藝尺寸鏈比較復雜。隨著大量數控設備和測量系統的使用，絕大多數工序都可以實現產品基准和工藝基准的統一。因為曲軸後續工序——熱處理變形影響磨削對軸向尺寸的控制，需要對熱處理變形規律經常性進行統計分析，並依據結果調整內銑尺寸來補償掉這種變形。

　　（2）外圓跳動控制。凸輪粗加工前必須保證其主軸頸跳動，以六缸凸輪軸為例，中間第四主軸頸跳動應≦0。20mm，同時保證鍵槽質量，否則會造成加工後凸輪輪廓誤差大和相位不穩定。一般加工一批約30件後檢測的ADCOLE數據與產品工藝要求進行比較分析後的差異數值以極坐標的形式導入數控系統補償。

　　曲軸跳動誤差對曲柄半徑、相位的測量和加工都會產生影響，並影響後續磨削質量。內銑為干式加工設備，加工中產生很大的切削力和切削熱，切削時的局部溫度高達700℃，這會造成熱鍛毛坯殘余內應力的釋放，容易造成內銑後跳動誤差的突變。在一般情況下，曲軸毛坯熱處理質量能保證批次的穩定性、零件跳動誤差數據統計分析以及進行調整偏心方向獲得工藝要求的跳動誤差。

　　對於工件固定不動的內銑加工方式，要實現主動控制主軸頸偏心加工，以獲得符合工藝要求的跳動誤差是非常方便的。以圖8為例，通過對一批內銑加工後的跳動誤差統計，分解成X、Y 兩個方向進行補償，從而獲得批次的穩定的跳動誤差。

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數控銑床的結構和工作原理

　　從20世紀60年代到90年代，數控銑床經歷了普通數台中機械加工控三座標銑床、普通CNC外銑、高速CNC內銑和高速CNC外銑幾個階段，其中高速CNC內銑和高速CNC外銑在發動機曲軸、凸輪軸粗加工之中得到越來越廣泛的應用。目前世界上數控內銑或外銑的主要生產廠家有德國的HELLER 、Boehringer 和日本的小松。國內沈陽第一機床也生產曲軸內銑，但基礎還很薄弱。台中CNC加工

　　（1）數控外銑機床

　　如圖1所示，數控外銑機床一般由床身、主軸箱、十字滑台、銑削單元、跟蹤中心架、數控系CNC搪床加工統、排屑系統、潤滑系統、油霧處理裝置等組成。數控裝置控制刀架滑台（X軸）、工件旋轉主軸（C軸）以及工作移動滑台（Z軸）聯動進行插補仿形銑削，加工所有凸輪或曲軸的主軸頸及連杆頸。

　　早期的數控曲軸外銑以某一組連杆頸中心為回轉中心只能加工該組連杆頸，一組刀盤只能加工某一組軸頸，CNC銑床加工不適合大余量加工，余量一般不超過3mm，較適合大批量生產的轎車發動機曲軸。

　　90年代出現的數控曲軸高速外銑，采用工件回轉和銑刀進給伺服聯動控制技術，可以實現一次裝夾銑削完所有連杆軸頸。中心架采用跟蹤夾緊方式，保證加工過程中零件不會產生大的彎曲變形；取消了機械靠模或偏心夾具，通過編制程序可快捷地實現工件品種的轉換，具有良好的柔性。

　　（2）數控曲軸內銑機床

　　數控內銑主要有兩種不同的結構形式，其中比較有代表性的是日本小松的搖臂偏心機構和德國HELLER的數控十字滑台結構。小松采用獨創的搖臂式銑刀頭，工件固定不動，銑刀頭裝在一個滑台單元上，實現平面上的插補聯動銑削。其獨有的繞一個固定支點擺動內的結構有效地增強了曲軸加工時的剛性，可采用較大進給量並得到較好精度。

　　曲軸內銑加工基本原理：如圖2所示，兩端軸頸外圓為徑向定位基准，以曲柄臂側面或端面為軸向定位，用自定心卡盤夾緊，通過控制進給機構使刀盤產生復合運動，對軸頸外圓、圓角和平衡塊側面包絡加工。

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數控銑床的工藝

　　（1）內外銑刀盤受力比較如圖5所示，設D1為CNC銑床加工銑刀盤的裝夾直徑，D2為切削直徑，外銑刀盤的D1與D2之比是遠小於1的。當然要求D1盡可能大一些台中CNC加工，這樣銑刀盤的裝卡比較牢固，機床運轉也平穩一些。在相同的每齒進給量下，內銑刀盤同時參與切削的刀齒較多，切削厚度較小，可采用較大進給量。

　　內銑適合於大型柴油機曲軸，尤其是對於無沉割槽且平衡塊側面需加工的曲軸。

　　雙刀盤數控高速外銑，速度高達350m/min，效率高，適合切削量小且比較穩定的零件，
CNC搪床加工
　　（2） 數控銑的定位夾緊方式。凸輪軸在外銑上以頂尖定心，一側止推面做軸向定位，齒輪軸頸鍵槽為角向定位，頭尾架兩端卡盤夾緊，加工時兩個中心架跟蹤加緊做輔助支撐。

　　通常情況下，曲軸在銑床上的定位夾緊方式為：以頂尖定心，曲軸一側軸向定位，一側主軸頸和另一側法蘭外圓自定心夾緊，角向定位有靠近主軸頸一側的平衡塊側面和連杆頸兩種方式。

　　（3）數控銑的加工工藝 。一般采用數控外銑進行凸輪加工，上料後通過頭架的定位鍵（銷）進行角向定位，然後從一側順序加工進、排氣凸輪，加工時中心架跟蹤支撐在相鄰主軸頸上，以免發生大的彎曲變形。外銑在凸輪加工時，兩個刀盤都向一個方向旋轉，並根據凸輪輪廓型線實時進給，以保證形狀精度。

　　在大余量重切削情況下，一般采用內銑加工曲軸軸頸。加工總是從曲軸一側加工到另一側，先在靠近夾盤最近的主軸頸銑出中心架支撐的基准後，再依次加工主軸頸和連杆頸台中機械加工 。當同時加工曲軸的主軸頸和連杆頸時，兩個刀盤的旋轉方向是相反的，以達到受力平衡，有效地保證了加工精度（這一點也是外銑做不到的），兩個刀盤同時加工通過程序控制來保證動作同步，如圖7所示。

　　（4）銑床的銑刀盤設計。曲軸內銑、外銑及凸輪外銑床均采用刀盤成形切入法，對加工部位進行一次性加工成形。曲軸銑刀盤一般由4組刀片組成，分別對軸頸外圓、圓角、台肩及平衡塊端面進行切削。 凸輪軸銑刀一般由3組刀片組成，分別對凸輪輪廓外圓及龍門加工兩側倒角進行切削。

　　內銑和外銑都是采用刀盤成形切入法對軸頸或凸輪進行切削加工。因其切削為斷續、干式切削，刀具的設計除保證零件加工外形尺寸准確外，還應保證其其加工時產生的切屑形狀小，避免切屑在機床內部堆積造成局部高溫。內銑刀盤刀夾在圓周上的分布采用不等齒距形式，以防止切削過程中可能產生的周期性振動，同時注意台肩高度尺寸的設計。

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數控銑床發動機軸類零件粗加工

　　（1）曲軸粗加工的發展

　　20世紀70年CNC搪床加工代以前，采用多把車刀一台中CNC加工次對軸頸的外圓、圓角和側面及台階進行加工，但同一零件的不同部位需多道工序才能完成軸頸和連杆頸的粗加工。多刀車削存在余量大、平衡塊側面加工為斷續切削及易產生振動和打刀問題，刀具壽命低，不良率高，切削效率低。 七八十年代曲軸粗加工又出現了CNC車削、CNC外銑和CNC內銑工藝。80年代末90年代初又開發出了車拉、車－車拉工藝，該工藝具有精度高、效率高等優點。 90年代中期又開發出CNC高速外銑，它對平衡塊側面需要加工的曲軸方面，比CNC車削、CNC內銑和車CNC銑床加工－車拉的生產效率高。

　　由於加工精度和加工效率的原因，車削一般只用於主軸頸加工。曲軸內銑和高速外銑不能加工軸向沉割槽，當曲軸有軸向沉割槽時，應采用車-車拉方法加工。當曲軸平衡塊側面需要加工台中機械加工時，銑削工藝大大優於車拉工藝。其具有切削速度高、工序時間短、切削力小、溫升較低、刀具壽命高、換刀少、精度高和機床柔性好等優點龍門加工。

　　（2）凸輪軸粗加工的發展

　　早期凸輪軸的主軸頸一般以單刀或多刀普通車床進行粗加工，凸輪普遍采用機械靠模式車床進行單刀或多刀仿形車削來完成。單刀車削效率低；多刀車削難以保證零件質量，而且粗車過後必須安排校直、粗磨等工序，生產效率低。

　　多刀車削、仿形車由於切削時受力大，工件容易發生彎曲變形和振動，刀具壽命低，打刀頻繁，不良率高。粗車過後需安排校直、粗磨等工序。工件換型時需更換靠模、調整時間長，切換效率低、成本高。新工藝凸輪軸主軸頸采用數控車，凸輪則采用數控外銑進行高速銑削（合金鋼件鍛造毛坯）或CBN強力磨削（鑄鐵鑄造毛坯）。凸輪軸的粗加工經歷了單刀車削、多刀車削、CNC車削和數控高速外銑的發展歷程。

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數控銑床熱補償原理

　　切削熱引起零件尺寸的變化，為保證內銑加工質量的穩台中CNC加工定，必須減小切削熱對加工系統的影響。一般有兩種做法實現變形誤差的熱補償：一是在設備系統內設置很多溫度傳感器，用來監測設備的溫升變化。借助統計數據規律的分析，根據實際溫度變化實現熱補償，HELLER采用這種方式。這種方法可以獲得精確的誤差補償，提高加工質量的穩定性，控制系統復雜，具有自動溫升補償功能。當機床和刀具溫度升高時，能自動修正各CNC軸坐標位置，保證工件加工尺寸的穩定性。

　　另一種方法是設定設備系統溫度變化滿足雙曲線的變化規律，且加工工件產生的切削熱是要累加的。尋找到熱變形與時間的關系，建立熱量補償曲線，這樣在不增加裝置的基礎上實現加工熱補償，在滿足加工質量穩定的情況下，設備的可靠性沒CNC搪床加工有降低。小松內銑采用的就是這種方式。

　　數控高速銑床具有高效率、高精度和很好的設備柔性，廣泛應用於發動機曲軸、凸輪軸的粗加工之中。數控外銑一般用在柴油機鍛鋼凸輪軸的凸輪銑削和加工余量較CNC銑床加工小且無軸向沉割槽的鑄件轎車曲軸台中機械加工的主軸頸、連杆頸粗加工。數控內銑適用於毛坯精龍門加工度低、加工余量較大的大型柴油機曲軸，尤其是對於無沉割槽且平衡塊側面需加工的鋼件曲軸加工。

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膨化機械生產需符合四大需求

膨化機械和一般食品機械一樣，不僅要滿足作為機械設備應超音波熔接機該具備的生產條件，還要滿足針對食品所需要的特殊條件。縱觀行業發展需求，大致可從以下四個方面去考慮：

1、規模適用性。我國膨化食品加工企業使用的設備主要分為大、中、小三種規模。按國家產業政策和行業發展要求重點發展中、大型生產規模，而小規模的生產企業應按市場經濟規律自生自滅。但是，我國膨化機械制造業生產的設備主要以裝備中、小型企業為主，而使用的大型成套設備仍有大量進口。

2、安全適用性。安全適用性是膨化食品加工中的機械安全、生產安全和食品安全。一是機械安全。是由機械不產生危害所導致的效果，將機械風險減小到最低限度。二是生產安全。足以安全生產、工業衛生、保障職工在生產中的安全健康為前提，從管理上、生產技術上和設備使用上規定人們的安全行為以及安全生產所需的物質條件。三是食品安全。狗糧生產設備主要包括食品衛生、食品銑刀質量、食品營養等相關方面的內容。

3、成套適用性。工業化食品加工中，大都不足單機生產，而是配套成生產線進行作業。因此，成套適用性是保證連續作業、超音波熔接機均衡生產、加工性能和產品質量的重要環節，其成套原則是實現合理的經濟規模、滿足工藝技術要求以及設備與設備之間的合理匹氬焊機配等，以便生產線正常運行、安全衛生、節約能耗和維修方便，確保生產線的整機先進性、合理性和可靠性。

4、衛生適用性。是膨化食品機械設計、制造過程對機械結構的衛牛要求，主要包括產品接觸面和非產品接觸面的結構材料、表面構造、可清潔性、耐用性、可檢查性等衛生要求；對於食品機械的機械結構，應確定衛生危險的關鍵控制點，采取措施以保證機械結構的衛生要求。

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銑刀刀體的選擇：

　　銑刀的價格比較貴，一把直徑為100mm的面銑刀刀體價格可軸承能要超過600美元，所以應慎重選擇，以能達到真正適合具體的加工需要。

　　1、首先，在選擇一把銑刀時，要考慮它的齒數。例如直徑為100mm的粗齒銑刀只有6個齒，而直徑為100mm的密齒銑刀卻可有8個齒。齒距的大小將決定銑削時同時參與切削的刀齒數目，影響到切削的平穩性和對機床切率的要求。每個銑刀生產廠家都有它自己的粗齒、密齒面銑銑刀刀系列。

　　2、粗齒銑刀多用於粗加工，因為它有較大的容屑槽。如果容屑槽不夠大，將會造成卷屑困難或切屑與刀體、工件摩擦加劇。在同樣進給速度下，粗齒銑刀每齒切削負荷較密齒銑刀要大。

　　3、精銑時切削深度較淺，一般為0。25——0。64mm，每齒的切削負荷小（約0。05——0。15mm），所需功率不大，可以選擇密齒銑刀，而且可以選用較大的進給量。由於精銑中金屬切除率總是有限，密齒銑刀容屑槽小些也無妨。

　　4、對於錐孔規格較大、剛性較好的主軸，也可以用密齒銑刀進行粗銑。由於密齒銑刀同時有較多的齒參與切削，當用較大切削深度（1。27——5mm）時，要注意機床功率和剛性是否足夠，銑刀容屑槽是否夠大。排屑情況需要試驗驗證，如果排屑有問題，應及時調整切削用量。

　　5、在進行重負荷粗銑時，過大的切削力可使剛性較差的機床產生振顫。這種振顫會導超音波熔接機致硬質合金刀片的崩刃，從而縮短刀具壽命。選用粗齒銑刀可以減低對機床功率的要求。所以，當主軸孔規格氬焊機較小時（如R-8、30#、40#錐孔），可以用粗齒銑刀有效地進行銑削加工。

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銑刀直徑的選用：

　　銑刀直徑的選用視產品及生產批量的不同差異較大氬焊機，刀具直徑的選用主要銑刀取決於設備的規格和工件的加工尺寸。

　　①平面銑刀。選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率應在機床功率範圍之內，也可將機床主軸直徑超音波熔接機作為選取的依據。平面銑刀直徑可按D＝1。5d（d為主軸直徑）選取。在批量生產時，也可按工件切削寬度的1。6倍選擇刀具直徑。

　　②立銑刀。立銑刀直徑的選擇主要應考慮工件軸承加工尺寸的要求，並保證刀具所需功率在機床額定功率範圍以內。如系小直徑立銑刀，則應主要考慮機床的最高轉數能否達到刀具的最低切削速度（60m/min）。

　　③槽銑刀。槽銑刀的直徑和寬度應根據加工工件尺寸選擇，並保證其切削功率在機床允許的功率範圍之內。

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銑刀讓機加工事半功倍

　　銑刀是用於銑削加工的、具有一個或多個刀超音波熔接機齒的旋轉刀具。工作時各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀主要用銑刀於銑床上加工平面、台階、溝槽、成形表面和切斷工件等。筆者認為，在選擇銑刀時，對銑刀刀體與刀架都要留意：1。銑刀是數控加工中心上用，還是普通銑床上用。2。銑刀加工的材料及硬度。3。銑刀的規格，如：刃長、全長、刃徑、柄徑等。

　　如果是數控加氬焊機工中心上用的，那就應該選用整體硬質合軸承金的。普通銑床上用的就可以選用白鋼的。

　　白鋼銑刀和硬質合金銑刀相比硬度較軟。高速鋼刀便宜，韌性好，但強度不高，容易讓刀，而且耐磨性，熱硬性相對來說較差，高速鋼銑刀的熱硬性600度左右，硬度65HRC左右，很明顯當用白鋼銑較硬材料的時候，如果冷卻液不到位的話很容易燒刀這就是熱硬性不高的原因之一。

　　硬質合金銑刀熱硬性好，耐磨，但抗衝擊性能差，隨便摔一下刀刃就會碎，硬質合金是用粉末冶金的方法制成的材料，硬度可達90HRA左右，熱性性可達900-1000度左右。所以，白鋼適合普通銑床用，合金銑刀時候數控加工中心用。

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銑刀刀片的選擇：

　　1、對於精銑，最好選用磨制刀片。這種刀片具有較好的尺寸精度銑刀，所以刀刃在銑削中的定位精度較高，可得到較好的加工精超音波熔接機度及表面粗糙度。另外，精加工所氬焊機用的磨制銑刀片發展趨勢是磨出卷屑槽，形成大的正前角切削刃，允許刀片在小進給、小切深上切削。而沒有尖銳前角的硬質合金刀片，當采用小進給、小切深加工時，刀尖會摩擦工件，刀具壽命短。

　　2、某些加工場合選用壓制刀片是比較合適的，有時也需要選擇磨制的刀片。粗加工最好選用壓制的刀片，這可使加工成本降低。壓制刀片的尺寸精度及刃口鋒利程度比磨制刀片差，但是壓制刀片的刃口強度較好，粗加工時耐衝擊並能承受較大的切深和進給量。壓制的刀片有時前刀面上有卷屑槽，可減小切削力，同時還可減小與工件、切屑的摩擦，降低功率需求。

　　3、但是壓制的刀片表面不像磨制刀片那麼緊密，尺寸精度較軸承差，在銑刀刀體上各刀尖高度相差較多。由於壓制刀片便宜，所以在生產上得到廣泛應用。

　　4、磨過的大前角刀片，可以用來銑削粘性的材料（如不鏽鋼）。通過鋒利刀刃的剪切作用，減少了刀片與工件材料之間的摩擦，並且切屑能較快地從刀片前面離開。

　　5、作為另一種組合，可以將壓制刀片裝在大多數銑刀的刀片座內，再配置一磨制的刮光刀片。刮光刀片清除粗加工刀痕，比只用壓制刀片能得到較好的表面粗糙度。而且應用刮光刀片可減小循環時間、降低成本。刮光技術是一種先進工藝，已在車削、切槽切斷及鑽削加工領域廣超音波熔接機泛應用。


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