1970년대 이전에는 엔진 크랭크샤프트의 황삭가공 방법은 크랭크샤프트 메인저널과 커넥팅로드 저널을 멀티공구 선반에서 돌리는 방식이었다. 이 방법은 가공 정확도가 낮고 유연성이 낮으며 가공 품질 안정성이 낮고 내부 응력이 크기 때문에 합리적인 가공 여유를 달성하기 어렵습니다. 거친 가공 후에는 일반적으로 응력을 완화하기 위해 응력 완화 및 템퍼링이 필요합니다. 따라서 거친 가공에서는 굽힘 변형을 제거하기 위해 후속 마무리 공정에 큰 가공 여유를 남겨두어야 합니다. 크랭크샤프트 마무리는 일반적으로 MQ8260 크랭크샤프트 그라인더 거친 연삭-반마감 연삭-마감 연삭-연마를 사용하는 일반적인 연삭 기술을 사용합니다. 일반적으로 수동 작업으로 인해 가공 품질이 불안정하고 불량률이 높아집니다.
1970년대부터 1980년대까지는 크랭크샤프트 황삭 가공에 CNC 터닝과 CNC 외부 밀링이 사용되면서 가공 조건이 개선됐다. 마무리는 여전히 일반 그라인더 연삭 기술을 기반으로 합니다.
1980년대 중반에 CNC 내부 밀링 공정이 다시 등장했습니다. 특히 단조강 크랭크샤프트의 경우 내부 밀링이 칩 생성에 더 도움이 됩니다. 파괴. 마무리 공정은 대부분 반자동 크랭크샤프트 그라인더를 사용하며 주축대와 심압대는 동기식으로 구동되므로 가공 정확도가 어느 정도 향상됩니다.
1985년부터 1990년까지 크랭크샤프트 터닝 및 터닝-터닝 공정이 개발되었습니다. 이 공정은 특히 밸런스 웨이트가 필요하지 않은 측면에 적합합니다. 홈이 있는 크랭크샤프트(축 방향 카운터 컷 홈 포함)의 경우 크랭크샤프트를 가공 후 바로 미세하게 연삭할 수 있으므로 거친 연삭이 필요하지 않습니다. 크랭크 샤프트 마무리에는 소량의 CNC 연삭기 연삭 기술이 사용되어 치수 일관성이 향상되었습니다.
1990년대 중반에는 밸런스 웨이트 측면 가공이 필요한 크랭크샤프트에 대해 CNC 고속 외부 밀링이 개발되었으며, CNC 터닝, CNC 내부 밀링, 그리고 선반 회전 당기기. 또한 CNC 터닝-터닝 공정은 커넥팅 로드 저널을 가공하는 데 두 가지 공정이 필요한 반면, CNC 고속 외부 밀링은 단 한 공정으로 완료할 수 있다는 장점이 있습니다. 높은 절삭 속도(최대 350m/min). , 짧은 절삭 시간 및 공정 사이클 시간이 짧고 절삭력이 작으며 피삭재 온도 상승이 낮고 공구 수명이 길며 공구 교환 횟수가 적고 가공 정밀도가 높으며 유연성이 높습니다. 더 나은. 따라서 CNC 고속 외부 밀링은 크랭크 샤프트 메인 저널과 커넥팅로드 저널의 황삭 가공 개발 방향이 될 것입니다. CNC 연삭기는 마무리 작업에 사용되며 정수압 스핀들, 정수압 가이드 레일, 정수압 이송 나사(연삭 휠 헤드스톡) 및 선형 격자 폐쇄 루프 제어와 같은 제어 장치를 사용하여 치수 공차 및 기하학적 공차를 안정적으로 보장합니다. CNC 연마 벨트 연마 기계는 슈퍼 피니싱에도 널리 사용됩니다. 슈퍼 피니싱 후 크랭크샤프트 저널의 표면 거칠기는 최소한 한 단계의 정밀도로 향상됩니다.
1990년대 개발된 CBN 고속연삭기. 영국 회사인 LANDIS가 생산하는 크랭크 샤프트 연삭기는 연삭 속도가 120m/s에 달합니다. 필링 방식을 사용하면 한 번의 클램핑으로 거친 연삭부터 미세 연삭까지 공정을 완료하는 데 몇 분 밖에 걸리지 않습니다. 이는 연삭이 다른 거친 가공 공정을 대체하는 새로운 상황으로 이어질 것입니다.
21세기에 들어서면서 복합가공기술은 크랭크샤프트 제조산업에도 진출했다. 복합 공작 기계에는 공정 통합 기능과 다중 가공 통합 기능이 있어야 합니다. 오스트리아 WFL 사에서 생산한 수평 터닝 및 밀링 복합 머시닝 센터(그림 3은 M40G 모델)는 크랭크샤프트가 경화되기 전에 "한 번 클램핑하여 모두 처리"할 수 있으며 가공된 크랭크샤프트를 마무리 공정으로 직접 전달할 수 있습니다. 크랭크샤프트 마무리에는 통합 프로세스를 갖춘 CBN CNC 연삭기도 등장했습니다. 즉, 모든 크랭크샤프트 메인 저널과 커넥팅 로드 저널을 한 번의 클램핑(진동 추적 연삭)으로 연삭할 수 있습니다.
위의 진화를 보면 크랭크샤프트 가공 기술이 고속, 고효율, 컴파운딩 방향으로 발전하고 있음을 알 수 있다. 현재 가장 널리 사용되는 황삭 가공 공정은 메인 저널이 터닝-터닝 공정과 고속 외부 밀링을 채택하고 커넥팅 로드 넥이 고속 후속 외부 밀링을 채택하는 것입니다. 모두 건식 절삭 가공을 사용하여 처리됩니다. CNC 연삭기로 자동 공급, 자동 연삭 휠 수정, 자동 크기 및 진원도 보상, 자동 인덱싱 및 양쪽 끝의 전자 동기 구동과 같은 기능을 갖추고 있습니다. 메인 저널과 커넥팅 로드 넥을 한번에 클램핑하고 연삭할 수 있으며 슈퍼 피니싱을 위해 크기 제어 장치가 있는 CNC 벨트 연마 기계가 사용됩니다.
일반적인 크랭크 샤프트 가공 첨단 장비 CNC 고속 후속 외부 밀링 성능 소개: 고속 후속 외부 밀링 머신 모델 VDF315OM-4의 성능이 소개됩니다. 본 공작기계는 독일 BOEHRINGER사가 자동차 엔진 크랭크샤프트용으로 특별히 설계, 제작한 플렉서블 CNC 밀링머신으로, 공작물 회전 및 밀링 커터 피드 서보 연동 제어 기술을 적용하여, 크랭크샤프트 회전 중심을 변경하지 않고 한번에 클램핑이 가능한 장비입니다. . 밀링된 크랭크샤프트의 연결을 따를 수 있습니다. 통합 복합 재료 구조 베드를 채택하고 공작물의 양쪽 끝에서 전자 동기 회전으로 구동됩니다. SIEMENS840DCNC 제어 시스템을 사용하여 건식 절단, 높은 가공 정밀도 및 높은 절단 효율성을 갖추고 있습니다. 부품의 기본 정보를 입력하면 가공 프로그램이 자동으로 생성되며, 길이 450~700mm, 회전 직경 380mm 이내의 다양한 크랭크샤프트를 가공할 수 있습니다. 커넥팅 로드 저널의 오차는 ±0.02mm입니다.
CNC 터닝-터닝 공작 기계: 이 장비는 한 번의 설정으로 모든 동심원 터닝을 완료할 수 있으며, 동일한 공작 기계에서 높은 처리 효율로 터닝-터닝(자동차 측면 단면) 가공을 완료할 수 있습니다. 특수 척 및 공구 시스템을 사용하면 유연한 가공이 가능하며 공작 기계 유지 관리가 간단하고 유지 관리 비용이 저렴하며 특히 밸런스 웨이트 측면에서 가공할 필요가 없고 언더컷이 있는 크랭크 샤프트에 적합합니다. 일지에 그루브가 있습니다. 그 중 브로칭 공정은 효율적인 빗툴(그림 5) 선삭 공정으로 대체될 수 있으며, 빗툴 가공은 일반적으로 공정의 마지막 단계에 배치되며 트레이스 방사형 이송 및 세로 선삭을 통해 고속 마무리가 달성됩니다. .
크랭크샤프트 스러스트 표면 터닝 및 롤링 기계: 이 장비는 크랭크샤프트 스러스트 표면을 터닝 및 롤링하는 데 사용되며 다음과 같은 기술적 특징을 갖습니다: 스러스트 표면 롤링 및 연마 및 온라인 측정, 대신 롤링 연마 연삭 가공과 선삭 가공을 동시에 수행할 수 있으며 롤링 연마 장치가 커터 헤드에 설치되어 더 높은 정밀도를 얻을 수 있습니다. 현재 더 나은 성능을 갖춘 장비에는 독일 회사 HEGENSCHEID의 크랭크 샤프트 스러스트 표면 롤링 기계가 포함됩니다.
CNC 크랭크 샤프트 연삭기: 독일 Erwin Junker Machine Manufacturing Co., Ltd.(JUNKER)의 스윙 추적 시리즈 연삭기를 예로 들 수 있습니다. 이 장비는 고속 가공을 위해 CBN 연삭 휠을 사용합니다. 오일 냉각식 크랭크샤프트. 이 조합은 신뢰할 수 있는 품질의 자동차 엔진 크랭크샤프트를 가공하는 데 적합합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다. 가공 공정 중 저널 진원도 및 크기를 감지하고 수정합니다. "학습 기능"을 갖춘 제어 시스템, 진원도 편차 및 간섭량에 대한 추가 자동 보상은 온도, 기계적입니다. 동력 영향, 연삭 공차의 변화, 재료 및 금속 조직의 변화, 연삭 휠의 가공성, 공작 기계의 마모 상태가 메인 저널과 커넥팅로드 저널을 한 번에 고정하고 이론적 편차를 나타냅니다. 플런지 연삭 및 스윙 연삭을 지원하기 위해 스핀들에 자동 센터링 3점 안정 받침대가 사용되어 연삭 영역의 장기간 사용을 보장합니다. 유형 가이드 레일, 크롤링 현상 없음, 오래 지속되는 고정밀도 보장(X축 가이드 레일, 이송 나사, 스러스트 베어링), 충격 흡수 및 비틀림 방지 기계 베드, 광물 합성 재료로 주조, 충격 흡수가 우수함 굽힘 저항 기능; 연삭 스핀들은 최대 140m/s의 연삭에 적합합니다.
위에서 소개한 첨단 장비에서 한 가지 공통점을 볼 수 있는데, 이는 고속, 고효율, 유연성이 오늘날의 다품종 소량 배치 제품 개발 추세에 적합하다는 것입니다. 크랭크샤프트 가공은 일반 가공과 다르기 때문에 위에서 소개한 내부 밀링, 터닝-터닝, 고속 외부 밀링 등 많은 공정에 특수 공구를 사용해야 합니다. 이러한 공구의 공구 몸체는 모두 복잡합니다. 제조 및 가격도 상대적으로 높습니다. 제품 변형에 크랭크샤프트 구조 변경이 포함된 경우, 새로운 커터 바디를 사용하여 크랭크샤프트를 가공해야 하며, 이는 제품 개발 주기 및 제조 비용에 영향을 미치고 궁극적으로 제품 경쟁력 부족으로 이어집니다. 이제 Walter와 기타 공구 제조업체는 크랭크샤프트 제조용 모듈식 공구를 위한 유연한 특수 공구를 개발했습니다. 제품 개발 주기가 대폭 단축되고 제조 비용이 절감됩니다.
AFTL(크랭크샤프트 민첩하고 유연한 생산라인) 방안 논의 현재 국내 자동차 크랭크샤프트 생산라인은 대부분 고속 유연생산라인인 FTL(FlexibleTransferLine)을 할 수 없는 것이 특징이다. 동일한 시리즈의 크랭크샤프트만 처리할 뿐만 아니라 변형 제품, 교체 제품 및 신제품도 처리하는 것은 진정한 유연성의 의미를 갖습니다. 고속 유연한 생산 라인의 생산 효율성을 더욱 향상시키고 시장에 더 빠르게 적응하기 위해 FTL 개발의 다음 단계는 민첩한 유연한 생산 라인 AFTL(Agile 유연한 전송 라인)입니다. 주요 목적은 다음과 같습니다.
시장의 변화하는 요구를 충족하는 것입니다. 현재 제품의 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 미래 시장 요구 사항도 고려합니다.
생산 방법의 요구 사항을 충족합니다. 이는 "다양한 품종, 중대형 배치, 고효율 및 저비용"의 현대 엔진 생산 요구를 충족시킬 수 있습니다.
"린 생산" 원칙에 부합합니다. 낭비를 멈추고 최소한의 투자와 최대의 수익으로 이익을 추구하십시오.
엔진 크랭크샤프트 자체의 독특한 구조로 인해 저자는 크랭크샤프트 AFTL이 다음과 같은 특성을 가져야 한다고 생각한다. 고속 머시닝센터와 효율적인 특수 공작기계(소형 공작기계 포함)로 구성된다. 결합된 공작 기계의 수). 공작기계는 공정 흐름에 따라 배열되고 자동 이송 장치로 연결되며 유연한 고정 장치와 효율적인 특수 도구를 사용하여 생산됩니다. 주요 공정의 장비 고장으로 인해 전체 생산 라인이 중단되는 것을 방지하기 위해 추가 병렬 장비를 추가하여 대량 생산 요구에 부응할 수 있습니다. 다음은 공정 흐름입니다(금속 가공 부분만 해당).
단면 밀링, 전체 길이 결정, 질량 중심 구멍 드릴링, 크고 작은 끝단 원통형 회전 → 메인 저널 밀링 및 숄더 → 커넥팅 로드 넥 및 숄더 밀링 → 메인 저널 및 접시 홈 터닝 → 커넥팅 로드 넥 및 접시 홈 터닝 → 오일 홀 건 드릴링 → 청소 → 필렛 롤링 → 플랜지 드릴 및 태핑 → 메인 저널(CBN) 정밀 연삭 ) → 커넥팅로드 넥 (CBN) 정밀 연삭 → 작은 끝 베벨 절단 및 연삭 → 플랜지 끝 베벨 절단 및 연삭 → 롤링 스러스트 표면 선회 및 키홈 밀링 → 동적 밸런싱 → 스핀들, 커넥팅로드 연마 벨트 연마 및 플랜지 외경 → 세척, 냉각 → 감지 및 분류.
위에서 언급한 프로세스 흐름과 관련된 몇 가지 문제는 다음과 같이 논의됩니다. 크랭크샤프트 질량 중심 구멍과 기하학적 중심 구멍의 선택.
블랭크의 품질이 좋고 가공 여유가 적으며 가공 여유가 고르게 분포되어 있습니다. 이때, 크랭크샤프트의 질량 중심 구멍은 기본적으로 기하학적 중심 구멍과 일치하므로 질량 센터링 장비를 구입하고 기하학적 중심 구멍을 직접 뚫기 위해 많은 비용을 들일 필요가 없습니다. , ligt; 블랭크의 품질이 좋지 않고 가공 여유가 크고 가공 여유가 고르지 않게 분포되어 있으므로 품질 중심 구멍을 우선시해야 합니다. 초기 불균형이 크기 때문에 기하학적 중심 구멍을 뚫을 경우 질량 분포가 고르지 않고 관성 모멘트가 커져 후속 처리 장비의 정확도가 손상됩니다. 또한 동적 균형을 위해 기하학적 중심 구멍을 사용하는 경우 초기 불균형이 균형 기계의 요구 사항을 초과하여 균형을 이룰 수 없습니다. 이 경우 질량 센터링 기계가 선호됩니다.
크랭크샤프트 황삭 공작 기계의 합리적인 선택 원칙 크랭크샤프트 제조에서 첨단 금속 가공 장비의 중요성은 의심의 여지가 없습니다. 이는 치수 정확도와 일관성을 안정적으로 보장하고 생산 리듬 요구 사항에 적응하며 개선할 수 있습니다. 전반적인 장인 수준. 그러나 우리는 "사용 원칙"을 채택할 수 없으며 장비가 첨단화될수록 다음 세 가지 원칙을 준수해야 한다는 의미는 아닙니다. 1) 장인정신을 준수하고 제품과 결합됩니다. 구조는 치수 정확성과 일관성 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 2) 경제원리에 맞춰 비용절감을 위해 입찰방식을 사용한다. 3) 장비 관리 및 유지보수 원칙을 준수하고, 장비 제조사의 A/S 품질, 장비 장착 부품의 수시 구매 가능 여부 등을 점검한다.
합리적인 조합 국내 크랭크샤프트 제조사들은 장비 도입에 대해 일부 오해를 갖고 있다. 예를 들어 장비는 첨단화되고 가격이 비쌀수록 좋다고 생각한다. 실제로 첨단 장비를 부적절하게 사용하면 제 역할을 하지 못하고 낭비를 초래하게 됩니다. 다음은 CNC 고속 외부 밀링, CNC 내부 밀링, CNC 터닝-터닝의 합리적인 조합을 예로 들어 설명합니다.
크랭크샤프트 밸런스 블록의 측면을 가공해야 하며, 메인 저널 가공에는 CNC 내부 밀링 또는 CNC 고속 외부 밀링을 사용해야 합니다. 커넥팅로드 넥 가공. 블랭크가 단조강 블랭크인 경우 CNC 내부 밀링이 칩 브레이킹에 더 도움이 됩니다.
CNC 터닝-터닝을 사용하는 것은 밸런스 웨이트의 측면이 간헐적으로 회전하고 크랭크 샤프트 속도가 매우 높기 때문에(약 1000r/m) 공구 붕괴 현상이 심각합니다.
크랭크 샤프트 밸런스 블록의 측면은 가공할 필요가 없으며 메인 저널 가공에는 CNC 선반을 사용하는 것이 더 합리적이며 가공 정확도가 높습니다. 6회전 크랭크축과 같이 커넥팅 로드 저널 축이 동일한 중심선에 있지 않기 때문에 선반 회전 가공에 문제가 있으므로 CNC 고속 외부 밀링이 더 합리적입니다.
저널에 언더컷 홈이 있는 크랭크샤프트의 경우 CNC 터닝과 터닝이 축 방향으로 언더컷 홈이 있는 경우 CNC 고속 외부 밀링 및 CNC 내부 밀링이 이를 처리할 수 없으며 터닝 작업이 가능합니다. - 차량 처리가 가능합니다.
위 장비는 유연한 처리를 달성하기 위해 독립적인 듀얼 커터헤드, 모듈형 도구 시스템 등을 사용해야 합니다.
크랭크샤프트 필렛 롤링 강화 크랭크샤프트 필렛 롤링 강화는 주로 크랭크샤프트의 피로 강도를 향상시키는 것입니다. 통계 데이터에 따르면, 연성철 크랭크샤프트의 수명은 라운딩 및 압연 후에 120-230까지 증가할 수 있으며, 단조강 크랭크샤프트의 수명은 라운딩 후 70-130까지 증가할 수 있습니다. 따라서 이 강화 방법은 다양한 크랭크샤프트 제조업체에서 높은 평가를 받고 있습니다. 현재 거의 모든 외국 자동차 크랭크 샤프트는 롤링 강화 공정을 채택하고 있습니다. 이 장비를 사용할 때는 다양한 제품의 처리에 적응할 수 있는 유연성에 주의를 기울여야 합니다.
크랭크 샤프트 연마 벨트 연마는 연마 벨트 연마를 사용하여 크랭크 샤프트의 축 방향 이동에 의해 메인 저널, 커넥팅로드 넥, 플랜지, 필렛 및 스러스트 표면을 동시에 연마합니다. . 연마 후 표면 거칠기는 적어도 한 단계의 정확도만큼 향상됩니다. 다양한 종류와 수정의 크랭크샤프트를 처리하기 위해 독립적인 연마 헤드를 사용하여 여러 단계로 처리하여 유연성을 얻을 수 있습니다.
크랭크샤프트 청소 : 크랭크샤프트 청소는 일반적으로 2회에 걸쳐 오일홀을 총으로 뚫어 오일홀 안의 철가루와 크랭크샤프트 표면의 윤활유를 제거한 후 1차 청소를 진행합니다. 다음 공정에 깨끗한 물을 공급합니다. 연마 벨트 연마 후 2차 청소가 이루어지며 특수 고정점 청소 기계를 사용하여 특수 노즐로 오일 구멍, 플랜지 나사 구멍 등을 청소합니다.
크랭크샤프트의 마무리 공정은 크랭크샤프트 연삭 메인 저널과 커넥팅 로드 넥 공정에서 단일 연삭 휠이나 독립된 이중 연삭 휠을 사용해야 하는데 CBN CNC 그라인더를 사용하는 것은 쉽지 않습니다. 그라인딩 휠 통합 그라인더는 효율적이지만 다양한 종류의 유연성이 필요합니다.