曲轴加工

4D型曲轴连杆轴颈的铣削

曲轴连杆轴颈的铣削是机械加工中效率相对较高的一种基础加工方法，通过

多刃刀具的高速旋转运动和进给运动对所加工的工件进行切削操作，根据实际的

要求加工的工件可以固定，也可以做进给运动，经过刀具在工件表面进行切削去

去屑后逐渐铣出粗加工后的表面。

铣削一般具有以下三个特征：

①刀具的每个刀齿在进行切削加工过程中的切削厚度是随时变化的。

②在加工过程中，用每齿进给量af（mm/齿）来表示工件在铣削刀具每次转

过一个刀齿的时间内所经过的相对位移量。

③铣刀的各个刀齿在加工的过程中会周期性地进行间断切削。

铣削可以适用于沟槽、平面和螺纹等的加工，一般在镗床或铣床上进行加工

操作，加工机床一般有立式的铣床和卧式的铣床，可以是普通或者数控机床。

铣削加工相对于车削加工来说具有较高的生产效率，一般为车削加工生产效

率的3倍左右，所以铣削加工的采用可以达到降低生产设备的投资的目的。

车削加工的稳定性在现实生产中也不如铣削加工，同时车削工件在进行车削

加工时需要高速的回转，这样对生产机床就不可避免地产生较大的离心力，长期

进行的车削加工操作的机床相对发生的故障率也要比铣床多一些。

根据铣削刀具的不同，铣削一般可分为外铣和内铣两种，下面我们通过对两

种不同的铣削方式来研究适用于4D型曲轴连杆轴颈加工的具体操作方式。

1、4D型曲轴连杆轴颈的外铣加工

曲轴的外铣加工方式主要适用于小排量的车辆，对曲轴的主轴颈和曲轴的连

杆轴颈去除毛坯余量不大的加工处理。按曲轴外铣加工的铣床铣的数量可以分为

双头铣加工和单头铣加工两种。

曲轴的外铣加工示意图

曲轴在外铣加工时，在机床上将曲轴两端的主轴颈要进行位置和角度定位并

夹紧，通过止推面进行轴向定位，在加工的过程中铣刀高速旋转在径向进给到曲

轴连杆轴颈所规定的直径尺寸后，外铣刀具进行跟踪曲轴连杆轴颈作仿行铣削运

动（这个过程也可称为数控），同时曲轴需要围绕曲轴主轴颈的中心低速旋转三

百六十度，这样一个完整的工序就可以将曲轴连杆轴颈的各面加工出来了。

由于普通的曲轴外铣加工在性能上存在有许多的缺陷，基本上已经被曲轴的

内铣加工所取代，所以4D型曲轴连杆轴颈在现实生产中不采用外铣加工。

2、4D型曲轴连杆轴颈的内铣加工

曲轴的内铣加工示意图

曲轴的连杆轴颈的内铣加工根据实际情况可以分为加工工件不旋转和加工

工件旋转两类，两种加工方式在生产的机床结构和所用加工原理都有所不同。

当不旋转工件时，对连杆轴颈内铣加工的铣刀在围绕自己的中心轴线进行自

转，同时也要以连杆轴颈为中心进行公转，铣刀围绕连杆轴颈公转一周后完成内

铣加工过程。当旋转工件时，内铣加工与外铣加工过程时的定位和夹紧方式基本

相同，曲轴两端的主轴颈分别在铣床左右两边的两个卡盘固定夹紧，进行位置定

位和角度定位后，内铣刀具在高速旋转的同时径向进给到曲轴连杆轴颈的规定尺

寸后，曲轴低速以主轴颈为中心旋转一圈，内铣刀具进行跟踪曲轴连杆轴颈作切

向进给的仿行铣削运动，这是一个完整的连杆轴颈内铣加工周期。鉴于4D型曲

轴连杆轴颈复杂的结构，我们在内铣加工过程时采用了旋转工件的加工方式。

和其他的连杆轴颈加工方式相比，内铣加工有以下特点：

①内铣加工方式具有较高的生产效率，可在一台内铣机床上，可以通过曲轴

的一次装夹来完成对连杆轴颈、主轴颈、止推面、轴肩、曲柄臂侧面、沉割槽等

部位的集中加工，节省了工序、占地面积和辅助时间，毛坯的去除余量大。

②内铣机床具有转好的柔性，不需另外特制夹具，在加工的过程中只要更换

一下刀具就可以对不同型号曲轴进行加工，并且粗铣和精铣加工过程可以在一台

机床上得以实现。

③内铣加工的具有良好的断屑性能，特别是在对大功率的锻钢曲轴进行加工

时，断屑效果极为明显，同时内铣的吃刀量大，切削的速度较高。

④内铣加工的缺点是在加工过程对刀复杂，切削的速度不高(一般为160m／

min以下)，工序循环时间过长，不能对轴向沉割槽进行加工，内铣加工后的轴

颈表面有明显棱边，需要后期光整的过程相对复杂，机床造价相对较高。

在上个世纪的八十年代中期数控内铣加工工艺开始出现，曲轴的数控内铣加工工

艺目前普遍应用于国内外的曲轴连杆轴戏颈的粗加工生产上，是一种较先进的粗

加工方法，在大功率的锻钢曲轴的粗加工生产过程中应用更为广泛。