探讨铁屑对曲轴自动生产线的影响

于芳 石延青 陈志飞 周延霏

摘要：曲轴由于对零件的精度要求也越来越高，产能的需求越来越大，所以对于发动机制造来说，对设备的自动化程度要求也越来越高，同时也要求设备具备有较高运行稳定性和精度的稳定性，要达到一个整线稳定性要求，不仅要求设备的设计和工艺的安排要合理，而且还要依靠生产线的合理维护与调整。以曲轴自动生产线为例，由于加工和零件的传送过程全部是自动运行，加工所产生的铁屑如果设计的处理方式不当，将会影响机床的加工稳定性的零件的加工精度，以下我们将以曲轴自动生产线为例，探讨铁屑在曲轴加工中的影响和解决方法的经验总结。

关键词：铁屑;定位;夾具;测量

一、加工铁屑对生产造成影响

（一）铁屑造成夹紧时压伤零件

在曲轴加工中，尤其是磨床之后、抛光之前，如果加工中产生的铁屑被夹具压到零件的主轴颈，连杆颈或油封外圆上，直接造成零件报废。主要是由于刀具防护罩可以将钻头在钻孔时产生的铁屑、油雾吸取，避免加工时铁屑进入夹紧面、定位面，可以有效杜绝铁屑对加工质量的影响。

（二）铁屑造成润滑油孔堵塞，影响加工质量

曲轴粗加工段通常采用干切，为保证曲轴轴径的跳动合格，加工设备会使用中心支架辅助。由于粗加工时切削力很大，中心支架承受的力大，为了减少中心支架与零件之间的摩擦力，厂家在中心支架的夹紧块处设计有润滑油孔，对中心支架夹紧面进行润滑。如果铁屑将润滑油孔堵死，会导致摩擦力会增大，造成加工过程零件变形走位，严重时造成零件表面划伤。（见下图1）

但单靠气嘴还是无法完全控制中心支架的铁屑问题，在实际的生产中通常采取定期清理滚轮和油道的办法来加强控制。

（三）铁屑对曲轴抛光质量的影响

铁屑被带入到抛光带中时会造成抛光直径超差或零件表面划伤等问题。通常铁屑会夹在抛光靴与抛光带中，导致抛光靴发生位移后单边受力增大，从而影响曲轴轴径的锥度（见图2）。生产线质检员可以通过观察抛光带是否有铁屑压痕（见图3），进行质量预判。解决此类问题通常采取的措施是加大抛光机第一站抛光油流量，在抛光前将铁屑冲掉，当然最有效的办法还是上工序不产生铁屑，或上工序加工完成后将铁屑清理干净。

（四）铁屑对生产线传感器的影响

加工过程中当有铁屑粘到加工仓中的传感器上，造成机床误动作或误报警。这类问题在加工中非常常见，一般在解决此类问题都放到机床设计阶段来考虑，如：设计机床夹具时，尽量避免在加工仓内使用传感器，可改为使用气检、夹具压力、油缸位置等进行零件位置型号或夹具夹紧等判断。

（五）铁屑对测量的影响

如果测量面上粘有铁屑，会对测量的精确度造成影响。错误的测量信息将造成错误的参数控制，很容易导致批量报废产生。以我厂曲轴线一期钻油孔加工设备为例，该设备采用的是MQL（微量润滑加工），微量润滑油会粘铁粉在曲轴止推面上，造成后工序在线自动检测的测量不准确。

（六）铁屑对定位基准的影响

在曲轴加工工艺过程中，中心孔是贯穿整个曲轴各工序加工的重要基准，通常以顶尖定位作为机床中心孔定位原件，可见顶尖的清洁对于曲轴的加工质量至关重要。在自动生产线加工过程中，铁屑极易附着在中心孔处影响加工定位。我厂对顶尖的清洁主要依靠气嘴或冷却液喷嘴对顶尖进行清洁，同时顶尖的清洁度也是生产线员工日常TPM点检的重要检查项。

二、工艺设计不当造成加工铁屑影响质量问题

我厂曾经出现过由于工艺设计不当，造成了铁屑影响加工质量的问题：我厂曲轴线一期粗加工有一道加工法兰端的的工艺，加工完成后大量的铁屑留在法兰端的螺纹孔中（见图4），零件流入后工序时，螺纹孔中的铁屑概率性掉落并附在顶尖上，造成中心孔倒角压伤影响定位基准（见图5）。

此问题在我厂曲轴线二期进行了改进，取消了粗加工法兰端面的加工工艺，将加工的余量分别由前期铣端面和后期磨削法兰端面来完成。

三、机床夹具的排屑设计

夹具的设计未考虑到排屑造成加工铁屑堆积，当铁屑落到加工定位面上时就会造成加工质量问题。铁屑落到传感器上会造成设备误信号，产生误动作或者误报警;铁屑长时间堆积在夹具的紧固螺栓中，会造成换型时拆装螺钉困难，所以在设计生产线选用机床时，机床夹具的自排屑功能要进行严格的审核，通常对夹具排屑设计有如下要求：

（一）夹具体部分设计成斜坡状，便于铁屑的排出（见图6）;

（二）可调节的冷却液或气嘴清洁装置（见图7）;

（三）夹具紧固螺有封口设计，特别是有换型需求的设备。

四、结束语

铁屑在加工过程中是很常见，会带来很多质量问题的因素，要减少铁屑造成的影响需要从生产线的设计阶段开始考虑，并根据各种机床不同的特性选择适合的铁屑清理方案，通过机床的结构设计、程序监控和生产现场的管理把铁屑对生产的影响降到最低，最终达到一个稳定高效的制造系统。