20世紀70年代以前，發(fā)動機曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應力，難以達到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進行去應力回火處理，釋放應力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通常靠手工操作，加工質量不穩(wěn)定，廢品率較高。

　　20世紀70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。

　　20世紀80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標要高于CNC外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動，加工精度有一定的提高。

　　1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車拉、車－車拉工藝，該工藝具有精度高、效率高等優(yōu)點，特別適合于平衡塊側面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸，加工后曲軸可直接進行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。

　　20世紀90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑，它對平衡塊側面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車拉的生產(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點：切削速度高(可高達350m/min)、切削時間較短、工序循環(huán)時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、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(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導軌、靜壓進給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機進行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級精度。

　　20世紀90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時僅幾分鐘的時間。這將會出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。

　　進入21世紀以后，復合加工工藝已進入曲軸制造業(yè)中。復合機床應具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復合加工中心能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動跟蹤磨削)。

　　由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車拉工藝和高速外銑，連桿頸采用高速隨動外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動進給、自動修正砂輪、尺寸和圓度自動補償、自動分度和兩端電子同步驅動等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機，帶尺寸控制裝置。

　　典型曲軸加工先進裝備性能簡介

　　CNC高速隨動外銑：現(xiàn)介紹一款型號為VDF315OM-4的高速隨動外銑床的性能。該機床是德國BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動機曲軸設計制造的柔性數(shù)控銑床，該設備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。采用一體化復合材料結構床身，工件兩端電子同步旋轉驅動，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點；使用SIEMENS840DCNC控制系統(tǒng)，設備操作說明書在人機界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動生成加工程序，可以加工長度450～700mm、回轉直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為±0.02mm。

　　CNC車-車拉機床：該設備一次設定能完成所有同心圓的車削，并在同一臺機床上完成車—車拉(車側端面)加工，加工效率高，通過使用特殊卡盤和刀具系統(tǒng)還能實現(xiàn)柔性加工，且機床保養(yǎng)簡便維護成本也較低，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車削工藝代替，梳刀加工通常放到該工序的Z后工步，通過微量的徑向進給和縱向車削實現(xiàn)高速精加工。

　　曲軸止推面車滾專機：該設備用于對曲軸止推面精車滾壓加工，并具有以下技術特點：滾壓拋光止推面并在線測量、滾壓拋光代替磨削加工、可同時進行車削加工、在刀盤上裝有滾壓拋光裝置、可獲得更高精度。目前性能較好的設備有德國赫根塞特(HEGENSCHEID)公司的曲軸止推面車滾專機等。

　　CNC曲軸磨床：以德國埃爾溫勇克機器制造有限公司(JUNKER)的擺動跟蹤系列磨床為例，該設備采用了用于高速加工的CBN砂輪和使用油冷卻曲軸的組合，適用于加工汽車發(fā)動機曲軸，質量可靠。主要性能有：在加工過程中檢測并修正軸頸圓度和尺寸；帶有“學習功能”的控制系統(tǒng)，附加對圓度偏差和干擾量的自動補償，可進行補償?shù)母蓴_量是：溫度，機械及動力影響，磨削余量的變化，材料以及金相結構的變化，砂輪的可切削性，機床的磨損狀況；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，理論上的偏差為零；切入式磨削及擺動式磨削；對“敏感工件”的支撐，在主軸上采用自動對中心的三點式中心架；CNC控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用靜壓圓型導軌，無爬行現(xiàn)象，確保持久的高精確度(X軸導軌，進給絲杠，止推軸承)；減震抗扭轉床身，使用礦物的合成材料澆注而成，具有良好的吸震抗彎功能；砂輪軸適用于高達140m/s的磨削。   

　　從以上所介紹的幾種先進設備可以看出一個共同點，就是高速高效柔性化，適合于當今產(chǎn)品多品種、小批量的發(fā)展趨勢。由于曲軸加工不同于普通機械加工，許多工序必須使用專用刀具，如上面介紹的內(nèi)銑、車－車拉和高速外銑，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復雜，價格也比較昂貴。如果產(chǎn)品變型要牽涉曲軸結構的變化，就導致必須使用新的刀體來加工曲軸，這就會影響產(chǎn)品開發(fā)周期和制造成本，Z終導致產(chǎn)品缺乏競爭力。現(xiàn)在瓦爾特等刀具制造商已開發(fā)出柔性化的曲軸制造專用刀具—模塊化刀具。大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了制造成本。

　　曲軸敏捷柔性生產(chǎn)線(AFTL)方案探討

　　目前國內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(FlexibleTransferLine)，這種生產(chǎn)線的特點是不僅可以加工同系列曲軸，而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品，真正具備柔性意義。為進一步提高高速柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，更快的適應