高效專用性是曲軸制造裝備的一大典型特征。由于曲軸自身結構的特殊性，決定了其加工機床的特殊性，只有合理應用合適的加工機床，才能發揮出曲軸加工機床的高效專用性，從而提高工序的加工效率。

　　

　　發動機曲軸加工機床的高效專用性，是曲軸制造裝備的一大典型特征。“高效專用”對機床的基本要求是高剛度、高速度和大功率。高效專用機床的基本特征是“量體裁衣”型，即按照用戶需要提供個性化產品。

　　整體解決方案要求

　　高效專用機床屬于“精益機床”，去除冗余功能，具有高效率和極強的針對性特點。現代高效專用機床的供貨方式是整體解決方案。整體解決方案有如下要求：

　　1．要求從設備研制到投產后都采用協同工程——與上下游合作伙伴（供應商）及用戶，通過異地設計建立動態聯盟。聯合研制貫穿于全過程，為用戶服務貫穿于產品全生命周期。

　　2．要求供貨商熟悉用戶產品（包括預測中期發展的新產品），熟悉用戶工藝，具有編程能力、設備優化使用能力、工藝裝備成套能力和集成能力，即可將工藝系統、物流系統和信息系統集成為制造單元及相應的人員培訓。

　　3．要求供貨商具備自主技術創新能力，提供的不僅是全面的，還必須是當代技術水平可達到的“最佳”方案。促使供貨商實現用戶需求“拉動”的自主創新。同時，與用戶聯合研制過程中積累的多個創新，為開發的產品“原創性”打下基礎。

　　4．還要求供應商具備經濟分析能力，能夠根據用戶資金（包括動態資金），提出幾個方案及報價，并且為用戶提出投資回報周期及盈利分析。

　　5．要求用戶提供擬加工工件圖紙或他們的典型工件圖紙和技術要求；提出應達到的生產率（單件加工工時）和質量水平（均應適當高出現有的水平）；工件在本機床加工前后工序的情況，使得機床一到廠即可立即投入生產，而且加工效率和加工質量均能立刻穩定可靠地符合或高于用戶原來提出的要求，迅速創造效益。

　　典型曲軸高效專用機床應用三例

　　1.數控車-車拉機床

　　車拉技術起源于美國的一項技術專利，在曲軸加工中逐漸得到發展。目前的發展較為普遍，在國外大量用于半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸加工中。車拉技術加工形式可分為3種：直線車拉、內環刀具旋轉車拉和外環刀具旋轉車拉。車拉工藝大約在1983年左右開發出來，從1983～1988年短短的5年中，車拉工藝從直線式發展成回轉式，到1988年發展到車－車拉工藝，到目前為止其拉削方法也逐步改為梳刀工藝代替，其主要特點有：一次設定能完成所有同心圓的車削，具有在同一臺機床上完成車-車拉加工、高效率、通過使用特殊卡盤和刀具系統實現柔性加工以及機床保養簡便、維護成本低等優點，特別適用于平衡塊側面不需加工、軸頸有沉割槽的曲軸。其中拉削工藝可用高效的梳刀技術代替，梳刀加工通常放到該工序的最后工步，通過微量的徑向進給和縱向車削實現高速精加工。采用梳刀工藝具有精度高、效率高、切屑易清理和軸向進刀量小等優點。圖1所示為雙刀盤車-車拉機床。

　　

圖1  雙刀盤車-車拉機床

　　2.數控高速外銑機床

　　20世紀90年代中期開發出來的CNC高速外銑技術，它對平衡塊側面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內銑和車-車拉的生產效率還要高。以四拐曲軸為例：CNC車-車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，而CNC高速外銑只要一道工序就能完成（應用工件回轉和銑刀進給伺服連動控制技術，可以一次裝夾不改變曲軸回轉中心隨動跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸），具有以下優點：切削速度高（可高達350m/min）、切削時間較短、工序循環時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數少、加工精度更高以及柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發展方向。圖2為雙刀盤高速外銑機床。

　　

圖2  雙刀盤高速外銑

　　3.數控內銑機床

　　數控內銑是20世紀80年代中期出現的工藝，數控內銑加工性能指標要高于普通外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內銑更有利于斷屑、剛性特別好。數控內銑銑削工藝是目前國際上曲軸連桿頸粗加工先進的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工內銑工藝更是首選。內銑機床有多種加工形式，使用最多的是曲軸固定型數控曲軸內銑加工工藝，主要特點是：生產效率高、加工精度好、適用范圍廣和柔性好，其具有代表性的工藝裝備有德國HELLER公司開發的數控曲軸內銑機床系列。其主要功能特點有：曲軸固定后不動，銑刀跟隨連桿頸銑削；機床床身為復合材料一體化結構；工件兩端電子同步電動機旋轉驅動；具有干式切削、加工精度高和切削效率高等特點。控制系統可通過輸入零件的基本參數，即可生成自動加工程序。

　　典型曲軸高效專用機床的合理應用

　　曲軸高效專用機床也有它的加工局限性，只有合理應用合適的加工機床，才能發揮出曲軸加工機床的高效專用性，從而提高工序的加工效率。

　　1．當曲軸軸頸有沉割槽時，數控內銑機床不能加工；如果曲軸軸頸軸向有沉割槽時，數控高速外銑機床和數控內銑機床均不能加工，但數控車-車拉機床能很方便地加工。

　　2．當平衡塊側面需要加工時，數控內銑機床應當為首選機床，因為內銑刀盤外圓定位，剛性好，尤其適用于加工大型鍛鋼曲軸；此時不適合用數控車-車拉機床，因為在曲軸的平衡塊側面需要加工的情況下，采用數控車-車拉機床加工，平衡塊側面是斷續切削，且曲軸轉速又很高，在這種工況下，崩刀現象比較嚴重。

　　3．當曲軸的軸頸無沉割槽，且平衡塊側面不需加工時，原則上幾種機床都能加工。當加工轎車曲軸時，主軸頸采用數控車-車拉機床，連桿頸采用數控高速外銑機床則應成為最佳高效加工選擇；當加工大型鍛鋼曲軸時，則主軸頸和連桿頸均采用數控內銑機床比較合理。

　　曲軸可以分為體形較大的鍛鋼曲軸和輕量化的轎車曲軸，鍛鋼曲軸軸頸一般無沉割槽，且側面需要加工，余量較大；轎車曲軸一般軸頸有沉割槽，且側面不需要加工。因此可以得出結論：加工鍛鋼曲軸采用數控內銑機床，加工轎車曲軸主軸頸采用數控車-車拉機床，連桿頸采用數控高速外銑機床是比較合理的高效加工選擇。