曲軸孔的加工質量對發動機的工作性能具有重大影響，奇瑞公司發動機事業部根據實際加工情況，對鑄鐵發動機缸體曲軸孔的精加工方案不斷進行研究和持續改進，收效顯著，使加工質量和效率都得到了有效提升。

　　缸體是發動機重要的基礎件，其主要功用是將各機構、各系統組裝成一體，而發動機最主要的運動部件——曲軸、活塞和連桿都與缸體有著非常密切的關系。圖1為曲柄連桿機構示意圖。目前，我們常見的汽油發動機最高轉速達6 000r/min以上，曲軸在發動機缸體的曲軸孔中與軸瓦之間形成油膜，以滑動軸承的方式支撐和潤滑高速運轉的曲軸，這就對曲軸孔的精加工提出了較高的工藝要求。

　　由于曲軸孔的加工質量對發動機的工作性能具有極大的影響，所以我們對發動機曲軸孔工藝的要求一般比較嚴格，包括直徑、位置度、圓度、各檔曲軸孔中心的直線度及表面粗糙度等。為了滿足這些要求苛刻的工藝指標，精加工一般采用精鏜或鉸珩兩種加工方式。

　　一、精鏜加工方式分析

　　精鏜方式精加工曲軸孔相對于鉸珩方式而言，初期投入成本較低，可在加工中心或專機上與其他部位的精加工共同安排在一道工序。因考慮到特殊的工藝要求，目前我們采用的精鏜方案是兩把精鏜刀組合，第一把精鏜刀進行引導鏜1、2檔曲軸孔(見圖2)，第二把精鏜刀在1、2檔曲軸孔的支撐下精鏜剩余的各檔曲軸孔(見圖3)。由于曲軸孔各檔之間需要保持較高的同軸度，所以精加工時必須在同一個方向進刀加工，但這么長的曲軸孔鏜刀在加工第1檔曲軸孔時會出現因缺少支撐而跳動過大的情況，所以采用一長一短兩把精鏜刀組合的方式精加工曲軸孔。

圖2 加工1、2檔曲軸孔的精鏜刀

圖3 加工最后幾檔曲軸孔的精鏜刀

　　目前，精鏜曲軸孔的鏜刀一般采用硬質合金或CBN材質的刀片。硬質合金的刀片成本較低，但加工工件的表面粗糙度不好，且刀片的耐用度較低。針對這一問題，我們協同刀具供應商共同收集了業內較為普遍的刀片涂層材料以及在刀片切削角度上的經驗技術，對16款硬質合金刀片進行切削實驗，并嘗試了對各種合適的加工參數進行優化，具體的粗糙度波動情況如圖4所示。通過大量驗證，硬質合金刀片在滿足粗糙度等工藝要求的前提下最好的實驗結果為一次性加工80件，仍不能滿足大批量生產的要求。

圖4 測試的硬質合金刀片中滿足要求的部分刀片粗糙度波動

　　隨后，我們對精鏜刀的刀片材質進行了另外一種方案的驗證，即更換現有的硬質合金刀片材料為CBN刀片材料。我們依靠刀具供應商開發出了10多款不同的CBN刀片對曲軸孔進行切削驗證，測試結果顯示：在粗糙度的控制方面，CBN刀片明顯優于硬質合金刀片，加工壽命能夠突破200件。但同時也產生了一些新的問題：用CBN材質的刀片加工約150件時，開始在孔側出現輕微毛刺，嚴重時將會出現翻邊現象。此處的毛刺甚至翻邊成為影響發動機性能的質量隱患，嚴重時會造成軸瓦劃傷及曲軸抱死等質量事故。在曲軸孔毛刺問題的處理方面，我們增加了曲軸孔的毛刷，在一定程度上緩解了毛刺的存在，但仍存在較大的質量風險。 此外，曲軸孔精鏜方案的質量穩定性相對鉸珩而言較差，且因為換刀頻繁會極大地增加質量控制的風險。精鏜刀加工出的工件表面粗糙度變化趨勢隨刀具耐用度的減少而下降較快，精鏜曲軸孔采用CBN刀片加工的工件表面粗糙度對比如圖5、6所示。

圖5 鏜刀加工首件的表面粗糙度報告

圖6 鏜刀加工200件時的表面粗糙度報告

　　二、鉸珩加工方式分析

　　對鏜削精加工的曲軸孔方案我們做了大量的探索工作，并開發出多種新型刀片進行加工驗證，但仍然未達到理想的加工效果，因此我們再次考慮曲軸孔鉸珩方案。從成本方面考慮，曲軸孔鉸珩的一次性投入較大，德國某知名珩磨機廠商的初步報價為40萬歐元(因配置要求不同，價格會有差異)，但后期加工成本比精鏜低很多，且加工質量穩定。曲軸孔鉸珩方案的具體實施如圖7所示。

圖7 曲軸孔鉸珩方案的實施

　　曲軸孔的鉸珩采用臥式珩磨機進行加工，因為臥式珩磨機的工作行程較長，適用于像曲軸孔這類的深孔珩磨，深度最大可達3 000mm。在加工過程中，珩磨頭的油石在脹縮機構作用下作徑向進給，把工件逐步加工到所需尺寸。珩磨頭外周鑲有2～10根長度約為孔長1/3～3/4的油石，在珩孔時既旋轉運動又往返運動，同時通過珩磨頭中的彈簧或液壓控制而均勻外漲，所以與孔表面的接觸面積較大，加工效率較高。

　　珩磨余量一般不超過0.2mm。對鑄鐵或有色金屬進行加工，珩磨的圓周速度可達50m/min以上;珩磨的往復速度不宜超過15～20m/min。油石對孔壁的壓力一般為0.3～0.5MPa，粗珩時可達1 MPa左右，精珩可小于0.1 MPa。由于珩磨時油石與工件是面接觸，每顆磨粒對工件表面的垂直壓力只有磨削時的1/50～1/100，加上珩磨速度低，故切削區的溫度可保持在50℃～150℃范圍內，有利于減小加工表面的殘余應力，提高表面質量。為了沖刷切屑，避免堵塞油石，同時降低切削區的溫度和表面粗糙度，珩磨時采用的切削液要有一定的工作壓力并經過過濾。切削液大都采用煤油或煤油加錠子油，也可采用極壓乳化液。

　　從圖8粗糙度測量報告數據的波動趨勢來分析，其鉸珩的加工穩定性非常高，并且珩磨頭一次更換砂條的耐用度可加工1萬余件，生產效率大幅提高。采用CBN刀片的精鏜加工方式，每200件需要換刀一次，平均每次換刀和首件檢測需要42min。如果將頻繁換刀所花費的時間折算到每個工件上，將損失12.6s/件。按照現有某生產線的加工節拍為120s/件，生產綱領為16萬件/年來計算，全年將損失加工時間201.6萬s，利用這段時間每年可以多加工出1.68萬件。

圖8 連續20天實施鉸珩方案的首檢件粗糙度測量報告

　　表為曲軸孔不同精加工方式所產生的刀具損耗成本對比，從表可以分析出，單件的刀具成本差距較為明顯。按照理論分析計算，當生產103萬件工件時，鉸珩方案相對于CBN精鏜方案的刀具損耗節約381.1萬元左右，略同于鉸珩設備的價格，并且鉸珩方案的質量控制難度和風險都小得多。

　　曲軸孔不同精加工方式所產生的刀具損耗成本(單位：元)