Résumé : Cet article présente la ligne de production actuelle de vilebrequins de moteurs de voitures particulières utilisant de nouvelles technologies et de nouveaux équipements pour les entreprises de moteurs dans la planification des investissements de la ligne de production de vilebrequins afin de fournir des références aux gestionnaires de projets de traitement de vilebrequins afin de fournir des références pour améliorer le niveau de fabrication de vilebrequins de moteurs, ce qui a une certaine importance en termes d’orientation.
Processus d’usinage du vilebrequin
Processus typique d’usinage du vilebrequin pour les moteurs turbocompressés des voitures particulières : équilibrage dynamique, perçage du centre de masse → tournage du 5e tourillon principal → tournage de la bride → usinage grossier du tourillon principal, du tourillon de bielle et de l’épaulement → perçage des trous de passage de l’huile et chanfreinage → rectification grossière du tourillon principal, des tourillons de bielle, des parois latérales et des gorges de fraisage → nettoyage, soufflage et séchage → laminage arrondi → tournage de précision et laminage de la surface de poussée + tournage de précision de la petite extrémité → tournage de précision de l’extrémité de la bride et de la rainure → rectification de précision du tourillon principal, du tourillon de la bielle et de la petite extrémité → usinage des trous filetés, des trous d’épingle et alésage du trou central de l’extrémité de la bride du vilebrequin → rectification de précision de l’extrémité de la bride du vilebrequin → usinage des deux extrémités, des trous d’épingle, des trous d’épingle et alésage du trou central de l’extrémité de la bride.
et des rainures → rectification de précision du tourillon principal, du tourillon de bielle et du petit bout → usinage des trous filetés aux deux extrémités, des trous de goupille et alésage des trous centraux de l’extrémité de la bride → rectification de précision de l’extrémité de la bride du vilebrequin → équilibrage dynamique et délestage du vilebrequin → polissage à la bande abrasive du tourillon principal, du tourillon de bielle et du col extérieur de la bride → contrôle et marquage automatiques → nettoyage final du vilebrequin.
Application d’une technologie avancée
(1) Dynamic balancing and drilling centre of mass holes.
La référence de positionnement dans le processus d’usinage du vilebrequin est le trou central, qui peut être divisé en trou central géométrique et en trou central de qualité en fonction de sa position d’usinage. Utilisez le bloc en forme de V ou d’autres moyens pour déterminer le centre géométrique du tourillon de support principal du vilebrequin, et le trou central usiné sur ce centre est appelé trou central géométrique. Le centre de masse du vilebrequin est mesuré à l’aide d’un équipement d’essai spécial, et le trou central usiné sur ce centre est appelé trou central de masse. Lorsque le trou central géométrique est utilisé pour le tournage et la rectification ultérieurs, la force centrifuge générée par la rotation de la pièce à usiner affecte la qualité de l’usinage, et l’inégalité dynamique résiduelle après l’usinage est importante. Elle doit être mesurée et repondérée plusieurs fois au cours du processus d’équilibrage dynamique afin de répondre aux exigences techniques, ce qui est inefficace, affecte le rythme de production et entraîne une augmentation du taux de rejet des produits semi-finis et la perte d’éléments de positionnement. L’utilisation d’un trou de centre de masse permet de résoudre ces problèmes et d’améliorer les temps de cycle.
La figure 1 montre la machine de mesure du centre de masse du vilebrequin COMAU SYMES10. Le vilebrequin est placé dans la cage à rat de l’équipement, tournant avec la cage à rat, la mesure de la cage à rat et des pièces ensemble avec la valeur de l’inégalité M, la valeur de l’inégalité de la cage à rat (M1) est connue, la valeur de l’inégalité des pièces M2 = M – M1. Grâce à la formule spéciale, l’équipement peut être calculé automatiquement à partir de M2. La position de l’axe d’équilibrage du vilebrequin est calculée automatiquement à partir de M2. Le résultat de la mesure est transmis au centre d’usinage à deux extrémités du vilebrequin entièrement automatique de type COMAUSDC700L, dont l’incertitude de mesure est ≤40 μm. Il est possible de mesurer plusieurs variétés de vilebrequins, et les variétés de pièces peuvent être identifiées automatiquement, avec un temps de cycle de 1,2 min, ce qui rend l’équipement simple et fiable.
(2) High-speed external milling for roughing crankshafts
Le fraisage externe à grande vitesse de l’ébauche du tourillon principal du vilebrequin, du tourillon de la bielle et de l’épaulement, que le tournage CNC, le fraisage interne CNC, le tirage de la voiture, la productivité élevée et la qualité stable. Par exemple, le tournage CNC – le processus de tournage et de traction pour traiter le tourillon de bielle en deux processus, tandis que le fraisage externe à grande vitesse CNC peut être réalisé en un seul processus : vitesse de coupe jusqu’à 350 m/min, temps de coupe court, durée du cycle de traitement plus courte, force de coupe plus faible, température de la pièce à usiner basse, durée de vie de l’outil élevée, nombre réduit de changements d’outils, précision d’usinage plus élevée, meilleure flexibilité, tel est le sens du développement de l’ébauche du tourillon principal du vilebrequin et du tourillon de la bielle.
La fraiseuse externe de vilebrequin NILES-SIMMONS N20 (voir Fig. 2) permet l’usinage simultané des tourillons principaux de vilebrequin et des tourillons de bielle. La machine est équipée de deux broches porte-outils, chacune avec un mouvement indépendant, chacune avec un seul disque de coupe et chacune avec un programme d’usinage indépendant et ses paramètres. La pièce est placée sur le dispositif de chargement auxiliaire, qui la place dans la zone d’usinage ; le mandrin serre la bride de la pièce et le centre est pressé par l’arrière ; la pièce est tournée et les disques de coupe gauche et droit tournent à une certaine vitesse sur la broche de l’outil tout en se déplaçant d’avant en arrière dans la direction radiale pour réaliser l’usinage du tourillon principal et du col de la bielle.Le lit (axe W/Z) guide de roulement linéaire, la plaque d’entraînement transversale (axe U/X) guide de roulement linéaire.
Le système de commande CNC est basé sur les données techniques de la SINUMERIK 840D sl, l’opération de fraisage modulaire à microprocesseur CNC contrôle continu de la trajectoire avec PLC intégré avec solution numérique complète SINAMICS S120.
(3) CNC crankshaft grinding machine application.
Rectification grossière des tourillons de l’arbre principal, des tourillons de la bielle, des parois latérales et des gorges de fraisage. La rectifieuse de vilebrequin CNC peut rectifier tous les tourillons principaux de vilebrequin et les tourillons de bielle en un seul serrage. Ce type de rectifieuse est généralement équipé d’une poupée porte-meule double, qui peut répondre aux exigences d’une production multi-spécifique, peu coûteuse, de haute précision et en grande quantité. L’application de la technologie de contrôle par servo-linkage de la rotation de la pièce et de l’alimentation de la meule permet de réaliser la rectification de tous les tourillons sans changer le centre de rotation du vilebrequin en un seul serrage, y compris le suivi de la rectification des tourillons de la bielle. L’utilisation d’une broche hydrostatique, d’un guidage hydrostatique, d’une vis d’alimentation hydrostatique (support de tête de roue) et d’un système de contrôle en boucle fermée à encodeur linéaire garantit une grande précision dans l’arrondi des tourillons de rectification et une grande efficacité de rectification.
MARPOSS.——-La rectifieuse cylindrique de vilebrequin JUCRANK 6S 10-10 CNC (voir Fig. 3) est utilisée pour la rectification grossière des tourillons principaux de vilebrequin et des tourillons de bielle, ainsi que pour le fraisage des rainures. Le robot fourni avec la machine saisit les pièces sur le chemin de roulement de chargement et les place sur le bloc de pré-support à l’intérieur de la machine ; le dispositif de fixation serre automatiquement les pièces ; les pièces tournent, les deux meules avancent et se déplacent radialement selon le programme, rectifiant les tourillons principaux et de bielle en même temps ; après l’usinage, les meules se retirent, les pièces cessent de tourner, le dispositif de fixation se desserre et le robot saisit les pièces et les place sur le chemin de roulement de déchargement ; la précision de positionnement de l’axe X/Z est de 0.004 mm ; la précision du positionnement répété est de 0,002 mm ; la jauge de diamètre automatique MARPOSS et la jauge axiale sont adoptées pour assurer un contrôle précis du diamètre et des dimensions axiales.
Rectification de précision du col de la broche, du col de la bielle et de la petite tête. Les tourillons principaux et de bielle du vilebrequin sont rectifiés à l’aide d’une rectifieuse cylindrique de vilebrequin JUCENTER 6L CRANK CNC (voir Fig. 4) à deux stations, la première pour la rectification des tourillons de bielle du vilebrequin et la seconde pour la rectification des tourillons principaux du vilebrequin. Le manipulateur de la machine saisit la pièce sur les rouleaux de chargement et la place sur le bloc de support préchargé de la première station à l’intérieur de la machine, où le dispositif de fixation de la première station se met en place automatiquement.
La fixation de la première station serre automatiquement la pièce, la pièce tourne, la meule correspondant à la première station avance, se déplace radialement selon le programme et rectifie le col de la bielle ; une fois l’usinage terminé, la meule se retire, la pièce cesse de tourner et la fixation est desserrée. Le robot saisit la pièce et la place sur le bloc de pré-support de la deuxième station ; la fixation de la deuxième station serre automatiquement la pièce ; la pièce tourne, la meule correspondant à la deuxième station avance, se déplace radialement selon le programme et rectifie le col de la broche ; une fois l’usinage terminé, la meule se retire, la pièce s’arrête de tourner et la fixation est desserrée. Le robot saisit la pièce, la place sur le rouleau de déchargement et démarre le cycle d’usinage suivant. La précision de positionnement des axes X/Z est de 0,004 mm ; la précision de positionnement répétitif est de 0,002 mm.
Le tour horizontal CNC est largement utilisé
Le tour de finition de la face de poussée du vilebrequin DANOBAT NA750 est équipé d’un dispositif d’inspection automatique. Après le serrage du composant, la tête de mesure détecte automatiquement la largeur de la face de poussée, détermine sa ligne centrale, la prend comme référence d’usinage et la compense automatiquement en fonction de l’usinage du vilebrequin précédent, réalisant ainsi le tournage de finition des deux côtés de la face de poussée avec la ligne centrale comme référence d’usinage et avec des marges égales, puis la largeur de la face de poussée est automatiquement détectée après l’achèvement du tournage.
Après le tournage, la largeur de la face de poussée est automatiquement détectée, et le traitement de la petite extrémité et de la rainure est achevé en même temps. Une fois le tournage terminé, l’outil de tournage est retourné et la tête du rouleau est sortie, et les deux surfaces d’extrémité de la face de poussée sont laminées en même temps. Lors du laminage, la surface de laminage doit être bien lubrifiée.La machine-outil de tournage fin de type NA500 est équipée d’un dispositif de détection automatique, après le serrage du composant, la sonde détectera automatiquement la distance entre la surface de poussée et la surface d’extrémité de la bride.La précision de positionnement de l’axe X est de 0,022 mm, la répétabilité de la précision de positionnement est de 0,006 mm, la précision de positionnement de l’axe Z est de 0,008 mm, la répétabilité de la précision de positionnement est de 0,004 mm.
Application de la machine à poncer et à polir les courroies de vilebrequin
La machine à polir à bande abrasive pour vilebrequin GRINDMASTER est utilisée pour polir le col du joint d’huile, le col de l’arbre principal et le col de la bielle du vilebrequin. Lors du polissage, la pièce est d’abord pulvérisée et nettoyée, puis polie à l’aide de bandes abrasives qui enveloppent les composants. Il y a deux sens de rotation lors du polissage, et le sens final de polissage est le même que le sens de fonctionnement normal du moteur (vu du côté du volant moteur) ; après le polissage, le travail de séchage et de dégraissage est effectué, et l’équipement doit être équipé de son propre système de traitement des liquides de polissage.
Machine à arrondir et à rouler les vilebrequins
En ce qui concerne la machine à rouler les vilebrequins HEGENSCHEIDT MFD7895, le système de contrôle adopte le PLC S7-300 de Siemens, et la machine est installée avec 9 unités de roulage, qui sont utilisées pour rouler et redresser les vilebrequins, avec une pression de roulage maximale de 30kN ; le roulage par impulsion des tourillons de bielle, qui réduit la déformation des pièces ; la détection et la surveillance de la pression de roulage au moyen des capteurs de pression et des capteurs de position et de roulage.
Les capteurs de pression et de position intégrés dans l’unité de laminage et le capteur de profondeur de laminage permettent de détecter et de surveiller la pression de laminage ; le faux-rond du tourillon principal est automatiquement détecté après le laminage et redressé par le laminage ; un dispositif de détection des outils cassés est équipé ; le faux-rond radial de tous les tourillons principaux du vilebrequin est mesuré par des sondes de mesure électroniques ; et le point le plus élevé des cols de bielle est détecté par une tête laser, ce qui permet d’identifier le type de composant.
Machines à trous d’huile de vilebrequin
HORKOS Imql, machine-outil à chanfreiner et à percer les trous de passage d’huile du vilebrequin, utilise trois étapes pour le traitement des trous de passage d’huile, le plan de fraisage → le perçage des trous de passage d’huile → les trous de passage d’huile → les trous de passage d’huile.
Crankshaft dynamic balancing de-weighting machine
COMAU SYME S10
