曲軸是發動機的關鍵零件之壹，其結構復雜，生產批量大，品種更換頻繁，精度要求高。主軸連桿頸的尺寸精度為IT6~IT7，圓度≤0.005mm，表面粗糙度Ra0.2～0.4。因此，壹條先進的曲軸生產線不僅要實現柔性換產以面對市場需求，還要滿足工藝要求，保證加工精度，最終生產出合格的產品。鍛鋼曲軸生產線擁有世界頂級的數控機床、先進的加工工藝及日臻完善的管理制度，不僅大幅提升了曲軸的加工效率，實現了柔性快速換產能力，而且更好地保證了曲軸的加工質量。當前，曲軸的質量主要通過機加工和熱處理的過程控制來保證，其途徑大致有以下三種：
1. 人為檢測：指通過專業質檢人員（或操作人員自檢、互檢）對每道工序按照工藝要求進行在線測量，及時調整工藝參數，避免不合格產品周轉到下道工序或出現批量廢品。
2. 設備控制：指依靠較高設備精度保證當前工序的加工精度，是保證尺寸精度、形狀精度和位置精度的有效方式，也是先進曲軸加工生產線的標誌之壹。
3. 工藝保障：工藝是機加工過程中將曲軸毛坯轉化成成品的“法律”準繩，是產品質量的根本保證，也是提高加工效率的前提。
對於上述三種提升產品質量的途徑，我公司對各個生產線有針對性地進行了試驗論證。通過不斷地改進我們發現：人為檢測相對難度較低，但是後期改善效果不明顯。通過先進設備控制加工精度已在鍛鋼生產線和部分鐵軸生產線上實施，改善效果可觀，但如果全公司普及需要投入大量資金。對於工藝保障，由於國內外鍛鋼曲軸的加工工藝大同小異，且刀具、砂輪、切削液、淬火漲量、加工參數及加工余量等影響質量因素涉及改善周期長、優化空間小及普及性差等特點，若通過工藝的改進、優化大幅度提高產品質量難度無疑是最大的。
統籌分析加工工藝
現場的加工工藝文件經過壹系列的改進和優化後，刀具材質、加工參數、加工余量及工裝夾具的設計精度等影響加工質量和加工效率的工藝參數已基本固化。當設備具備相當高的加工精度，每臺設備嚴格按照工藝進行生產，卻無法保證加工過程中不會出現不合格產品時，我們往往認為問題在於人為檢測不到位。實踐證明，加大人為檢測力度不僅增加了曲軸的制造成本，而且不能從根本上消除問題。如何實現產品質量提升需要對現行工藝進行深入研究。通過對現場加工工藝的數據收集和整體分析我們發現：影響加工質量、加工效率的主要因素集中在精磨主軸、連桿之前的工序，其具體問題體現在以下四個方面：
1. 由於頻繁換產，同壹產品存在不同廠家、不同爐號的毛坯淬火漲量不壹致的問題，盡管漲量差距不大，也需要對整條生產線的機加工工藝參數進行調整，影響了換產速度和換產質量。
2. 同壹尺寸的不同工序對工藝參數的控制不統壹，增大了精磨主軸、連桿的加工余量，降低了精磨的加工效率。
3. 依賴卡規、塞規等防錯手段，具有人為因素影響及檢測誤差大的缺點。
4. 以止推檔側面為定位基準，受刀具、砂輪磨耗及淬火漲量影響變化大，導致出現軸頸側面精磨磨不起來的現象。以止推檔側臺為基準的加工工藝如圖1所示。
圖1 止推檔側臺為基準的加工工藝上述問題嚴重影響了鍛鋼曲軸生產線產品質量的進壹步提升，必須徹底解決。
解決方案
針對不同曲軸的淬火漲量不壹致，工藝參數控制不統壹及檢測手段受人為因素影響大的問題，我們試驗論證了壹種新的加工工藝——檔心距加工工藝。檔心距加工工藝是指主軸和連桿在機加工過程中始終以止推檔的中心線為基準向其他各軸頸加工，加工後軸向尺寸為止推檔基準線到各個軸頸中心線的距離，如圖2所示。
圖2 檔心距加工工藝檔心距加工工藝的特點
檔心距加工工藝壹直未被采用的主要原因是難以實現過程檢測，無法確保軸向尺寸是否滿足工藝要求，而且國內外客戶提供的成品圖紙基本都沒有標註檔心距。對於工藝人員而言，根據加工余量及定位基準等能夠方便、快速地制定出各工序的加工工藝，該標註方式方便了在線檢測及成品驗收，但是並不壹定完全適用於現場加工。例如，半精車主軸工序，因刀片存在磨耗，操作者利用卡規測量三、四主軸軸向尺寸誤差較小，但是測量壹、七主軸時，因卡規產生變形及主觀因素的影響，不能精確保證軸向尺寸誤差，淬火後測量壹、七主軸的軸向尺寸變化值不穩定，超差0.2～0.3mm的現象時有發生。R圓角、側臺必須采取增加加工余量才能保證加工質量，造成精磨工序成本增加，且精磨的加工時間主要消耗在側臺和R上，降低了加工效率和設備的利用率。同樣，連桿的加工也存在上述問題。
將檔心距加工工藝應用到鍛鋼曲軸生產線，取得了顯著的加工效果，充分體現了新工藝獨特的優勢，與止推檔側面為基準的加工工藝相比具有以下特點：
1. 保證精磨前主軸、連桿各軸頸到止推檔的檔心距控制在工藝（D±0.05mm）範圍內，精磨後軸向尺寸控制在D±0.04mm（成品的軸向尺寸公差要求為D±0.15～0.25mm），滿足工藝要求。
2. 徹底解決了換產過程中不同廠家、爐號的曲軸淬火漲量不壹致的問題。
3. 軸向尺寸受刀具和砂輪側面磨耗、淬火漲量波動及淬火前後主軸跳動的影響極小，可以忽略不計。
4. 換產過程中，只需在在線檢測平臺上對檔心距進行精確校驗，就能實現在短時間內快速成功換產。
5. 避免了CBN精磨主軸、連桿取消分檔後易切偏的現象，顯著提升了磨削質量，在磨削條件未變的情況下，精磨效率提高了28%～30%。
6. 實現了主軸、連桿側面粗加工和半精加工的工藝減量。
7. 依靠設備精度保證檔心距，避免了操作者對軸向尺寸的修改導致前後工序檔心距不統壹的現象，並取消了對軸向卡規的依賴。
檔心距加工工藝彌補了傳統的以止推檔側面為定位基準的加工工藝缺陷，經過換產和大批量生產的驗證，不僅大大提高了產品質量，而且有效降低了不合格品率，適宜在先進的曲軸生產線上推廣。
新工藝的實施及註意要點
1. 淬火前，加工主軸、連桿的註意事項主要包括：
（1）對於新工藝的實施首先要考慮淬火漲量，通過測量每個軸頸的絕對漲量來確定半精車主軸和精銑連桿軸向尺寸的縮量。
（2）精銑連桿的軸向基準需與主軸止推檔中心線重合。
（3）編制工藝時，以檔心距的最小距離作為尺寸下限，並按照尺寸下限制作卡規通端。
（4）卡規、塞規以略緊為宜，過緊不必調整程序參數。
2. 淬火後，加工主軸、連桿的註意事項主要包括：
（1）精車淬火後主軸止推檔基準與半精車淬火前主軸止推檔基準重合。
（2）精車淬火後主軸止推檔基準到淬火後連桿各軸頸的檔心距相等。
（3）確保止推檔基準線到各個軸頸的檔心距接近理想尺寸。
（4）保證軸頸兩側臺加工余量均勻。
新工藝的實施並不意味著要取代原工藝，而是在原工藝的基礎上將軸向尺寸做了壹些調整，因此，新的加工工藝更加適合在現場使用。
輔助加工工藝措施
新加工工藝與原加工工藝的制定原則及測量方式存在壹定的差距，需要采用以下輔助措施進行修正，保障新工藝的順利實施。
1. 整體工藝采用前緊後松原則
前緊後松原則是指根據整條生產線的加工情況來確定加工余量，提高淬火前的加工精度，為後序加工留出合適的余量。保證淬火前後軸頸側臺余量均勻，確保檔心距測量準確。
2. 提高在線檢測手段
新工藝要取消依靠卡規確定軸向尺寸的測量方式，依靠在線檢測平臺，精確測量各軸頸的檔心距，將差值輸入機床，確保檔心距精確。
實踐表明，檔心距加工工藝較止推檔側臺為基準的加工工藝，消除了原工藝依靠先進設備難以控制質量的難題，提高了質量過程控制力度，降低了人為因素的影響，具有穩定性和先進性，而且明顯地提高了加工質量和加工效率。以新工藝為主線，對整條生產線的設備生產效率、人員安排及加工參數進行調整，合理利用各項資源，有效避免人員緊缺、設備生產過剩導致的制品積壓現象的出現。