20世紀(jì)70年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通常靠手工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。

　　20世紀(jì)70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。

　　20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。

　　1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)④嚕嚴(yán)に嚕摴に嚲哂芯雀摺⑿矢叩葍?yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。

　　20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑，它對平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級精度。

　　20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間。這將會出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。

　　進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削)。

　　由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏姡B桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置。

　　典型曲軸加工先進(jìn)裝備性能簡介

　　CNC高速隨動(dòng)外銑：現(xiàn)介紹一款型號為VDF315OM-4的高速隨動(dòng)外銑床的性能。該機(jī)床是德國BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性數(shù)控銑床，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用SIEMENS840DCNC控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說明書在人機(jī)界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為±0.02mm。

　　CNC車-車?yán)瓩C(jī)床：該設(shè)備一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削，并在同一臺機(jī)床上完成車—車?yán)?車側(cè)端面)加工，加工效率高，通過使用特殊卡盤和刀具系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)柔性加工，且機(jī)床保養(yǎng)簡便維護(hù)成本也較低，特別適用于平衡塊側(cè)面不需加工、軸頸有沉割槽的曲軸。其中拉削工藝可用高效的梳刀車削工藝代替，梳刀加工通常放到該工序的Z后工步，通過微量的徑向進(jìn)給和縱向車削實(shí)現(xiàn)高速精加工。

　　曲軸止推面車滾專機(jī)：該設(shè)備用于對曲軸止推面精車滾壓加工，并具有以下技術(shù)特點(diǎn)：滾壓拋光止推面并在線測量、滾壓拋光代替磨削加工、可同時(shí)進(jìn)行車削加工、在刀盤上裝有滾壓拋光裝置、可獲得更高精度。目前性能較好的設(shè)備有德國赫根塞特(HEGENSCHEID)公司的曲軸止推面車滾專機(jī)等。

　　CNC曲軸磨床：以德國埃爾溫勇克機(jī)器制造有限公司(JUNKER)的擺動(dòng)跟蹤系列磨床為例，該設(shè)備采用了用于高速加工的CBN砂輪和使用油冷卻曲軸的組合，適用于加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，質(zhì)量可靠。主要性能有：在加工過程中檢測并修正軸頸圓度和尺寸；帶有“學(xué)習(xí)功能”的控制系統(tǒng)，附加對圓度偏差和干擾量的自動(dòng)補(bǔ)償，可進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母蓴_量是：溫度，機(jī)械及動(dòng)力影響，磨削余量的變化，材料以及金相結(jié)構(gòu)的變化，砂輪的可切削性，機(jī)床的磨損狀況；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，理論上的偏差為零；切入式磨削及擺動(dòng)式磨削；對“敏感工件”的支撐，在主軸上采用自動(dòng)對中心的三點(diǎn)式中心架；CNC控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用靜壓圓型導(dǎo)軌，無爬行現(xiàn)象，確保持久的高精確度(X軸導(dǎo)軌，進(jìn)給絲杠，止推軸承)；減震抗扭轉(zhuǎn)床身，使用礦物的合成材料澆注而成，具有良好的吸震抗彎功能；砂輪軸適用于高達(dá)140m/s的磨削。   

　　從以上所介紹的幾種先進(jìn)設(shè)備可以看出一個(gè)共同點(diǎn)，就是高速高效柔性化，適合于當(dāng)今產(chǎn)品多品種、小批量的發(fā)展趨勢。由于曲軸加工不同于普通機(jī)械加工，許多工序必須使用專用刀具，如上面介紹的內(nèi)銑、車－車?yán)透咚偻忏姡褂玫亩际菍Ｓ玫毒撸@些刀具的刀體制造復(fù)雜，價(jià)格也比較昂貴。如果產(chǎn)品變型要牽涉曲軸結(jié)構(gòu)的變化，就導(dǎo)致必須使用新的刀體來加工曲軸，這就會影響產(chǎn)品開發(fā)周期和制造成本，Z終導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競爭力。現(xiàn)在瓦爾特等刀具制造商已開發(fā)出柔性化的曲軸制造專用刀具—模塊化刀具。大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了制造成本。

　　曲軸敏捷柔性生產(chǎn)線(AFTL)方案探討

　　目前國內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(FlexibleTransferLine)，這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)是不僅可以加工同系列曲軸，而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品，真正具備柔性意義。為進(jìn)一步提高高速柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，更快的適應(yīng)