曲軸機械加工技術的發展歷史
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年中期又出現了CNC內銑工藝，CNC內銑加工性能指標要高於CNC外銑加工，尤其是對於鍛鋼曲軸，內銑更有利於斷屑。精加工工藝多采用半自動曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動，加工精度有壹定的提高。
1985年到1990年左右開發出了曲軸車拉、車－車拉工藝，該工藝具有精度高、效率高等優點，特別適合於平衡塊側面不需要加工且軸頸有沈割槽(包括軸向沈割槽)的曲軸，加工後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控磨床磨削工藝，尺寸的壹致性得到改善。
20世紀90年代中期又開發出CNC高速外銑，它對平衡塊側面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內銑、車－車拉的生產效率還要高。另外，CNC車－車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要壹道工序就能完成，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、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。精加工使用數控磨床，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控砂帶拋光機進行超精加工，經超精加工後的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高壹級精度。
20世紀90年代開發的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產的曲軸磨床，磨削速度高達120m/s，用扒皮法壹次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時僅幾分鐘的時間。這將會出現以磨代替其它粗加工工藝的新局面。
進入21世紀以後，復合加工工藝已進入曲軸制造業中。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公司生產的臥式車銑復合加工中心(圖3為M40G型)能在曲軸硬化前“壹次裝夾，全部加工”，加工後的曲軸可直接轉入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現了工序集成的CBN數控磨床，即壹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，全部采用幹式切削；精加工采用數控磨床加工，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。主軸頸和連桿頸可壹次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數控砂帶拋光機，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：現介紹壹款型號為VDF315OM-4的高速隨動外銑床的性能。該機床是德國BOEHRINGER公司專為汽車發動機曲軸設計制造的柔性數控銑床，該設備應用工件回轉和銑刀進給伺服連動控制技術，可以壹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。采用壹體化復合材料結構床身，工件兩端電子同步旋轉驅動，具有幹式切削、加工精度高、切削效率高等特點；使用SIEMENS840DCNC控制系統，設備操作說明書在人機界面上，通過輸入零件的基本參數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：該設備壹次設定能完成所有同心圓的車削，並在同壹臺機床上完成車—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還能實現柔性加工，且機床保養簡便維護成本也較低，特別適用於平衡塊側面不需加工、軸頸有沈割槽的曲軸。其中拉削工藝可用高效的梳刀(圖5)車削工藝代替，梳刀加工通常放到該工序的最後工步，通過微量的徑向進給和縱向車削實現高速精加工。
曲軸止推面車滾專機：該設備用於對曲軸止推面精車滾壓加工，並具有以下技術特點：滾壓拋光止推面並在線測量、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，該設備采用了用於高速加工的CBN砂輪和使用油冷卻曲軸的組合，適用於加工汽車發動機曲軸，質量可靠。主要性能有：在加工過程中檢測並修正軸頸圓度和尺寸；帶有“學習功能”的控制系統，附加對圓度偏差和幹擾量的自動補償，可進行補償的幹擾量是：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壹次裝夾，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域的持久用量；采用靜壓圓型導軌，無爬行現象，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註而成，具有良好的吸震抗彎功能；砂輪軸適用於高達140m/s的磨削。
從以上所介紹的幾種先進設備可以看出壹個***同點，就是高速高效柔性化，適合於當今產品多品種、小批量的發展趨勢。由於曲軸加工不同於普通機械加工，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，這就會影響產品開發周期和制造成本，最終導致產品缺乏競爭力。現在瓦爾特等刀具制造商已開發出柔性化的曲軸制造專用刀具—模塊化刀具。大大縮短了產品開發周期，降低了制造成本。
曲軸敏捷柔性生產線(AFTL)方案探討 目前國內轎車曲軸生產線多為高速柔性生產線FTL(FlexibleTransferLine)，這種生產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品、換代產品和新產品，真正具備柔性意義。為進壹步提高高速柔性生產線的生產效率，更快的適應巿場，FTL下壹步發展是敏捷柔性生產線AFTL(AgileFlexibleTransferLine)。其主要目的是：
滿足巿場變化的需求。不但滿足當前產品的要求，還應考虙未來巿場需求。
滿足生產方式的需求。能滿足現代發動機“多品種、大中批量、高效率、低成本”的生產需求。
符合“精益生產”的原則。杜絕浪費，用最少投資、最大回報謀取利潤。
由於發動機曲軸自身結構的特殊性，筆者認為曲軸AFTL應具備以下特點：由高速加工中心和高效專用機床(含少量組合機床)組成。按工藝流程排列機床並由自動輸送裝置連接，采用柔性夾具和高效專用刀具生產。為防止關鍵工序設備故障造成全線停產，可增設平行設備增補，亦能滿足大批量生產的需要。以下是其工藝流程(僅金屬加工部分)：
銑端面、定總長、鉆質量中心孔、車大小端外圓→銑主軸頸及軸肩→銑連桿頸及軸肩→車拉主軸頸及沈槽→車拉連桿頸及沈槽→槍鉆油孔→清洗→圓角滾壓→法蘭鉆孔攻絲→精磨主軸頸(CBN)→精磨連桿頸(CBN)→斜切磨小端→斜切磨法蘭端→車滾止推面、銑鍵槽→動平衡→砂帶拋光主軸、連桿及法蘭外徑→清洗、冷卻→檢測分類。
對上述工藝流程有幾個問題探討如下： 曲軸質量中心孔和幾何中心孔的選用。
毛坯質量好，加工余量小且加工余量分布均勻。這時曲軸的質量中心孔與幾何中心孔基本重合，則不必花費較高的經費購置質量定心設備而直接鉆幾何中心孔。,li>毛坯質量較差，加工余量大且加工余量分布不均勻，要優先選用質量中心孔。因初始不平衡量較大，如果鉆幾何中心孔，質量分布不均勻，轉動慣量較大，損壞後續加工設備精度。再者，采用幾何中心孔，在進行動平衡時，初始不平衡量可能超出平衡機要求而無法平衡。在這種情況下應優先選用質量定心機。
曲軸粗加工機床的合理選用 選用原則 先進的金屬加工設備在曲軸制造中的重要性毋庸置疑，它能夠可靠地保證尺寸精度和壹致性，適應生產節拍的要求，提高整體工藝水平。但不能采取“拿來主義”，也並不是設備越先進越好，應符合以下三個原則：1)符合工藝性原則，結合產品結構，能滿足尺寸精度和壹致性的要求。2)符合經濟性原則，采用招標的形式降低成本。3)符合設備管理和維修性原則，考察設備生產商售後服務質量，設備易損件是否能夠隨時采購等。
合理組合 國內曲軸制造企業對引進設備存在壹些誤區，比如認為設備越先進、昂貴越好。其實如果使用不當，先進設備起不到應有的作用，造成浪費。下面以CNC高速外銑、CNC內銑、CNC車-車拉的合理組合為例來介紹。
曲軸平衡塊側面需加工，主軸頸加工應優先選用CNC內銑或CNC高速外銑，連桿頸的加工用CNC高速外銑。如果毛坯是鍛鋼毛坯，CNC內銑更有利於斷屑。不宜采用CNC車-車拉，由於平衡塊側面是斷續車削，曲軸轉速又很高(約1000r/m)，崩刀現象很嚴重。
曲軸平衡塊側面不需加工，主軸頸加工選用CNC車-車拉比較合理，加工精度高。由於連桿頸軸線不在壹條中心線上，如六拐曲軸，用車-車拉加工就有壹些麻煩，CNC高速外銑就比較合理。
軸頸有沈割槽的曲軸，此時CNC車-車拉體現出其優越性，若軸向有沈割槽，CNC高速外銑和CNC內銑不能加工，而車-車拉能加工。
以上設備應采用獨立雙刀盤、模塊化刀具系統等實現柔性化加工。
曲軸圓角滾壓強化 曲軸的圓角滾壓強化，主要是為了提高曲軸的疲勞強度。據統計資料表明，球鐵曲軸經圓角滾壓後壽命可提高120-230%；鍛鋼曲軸經圓角滾壓後壽命可提高70-130%。因此這種強化手段受到各曲軸生產廠家的高度重視。目前國外轎車曲軸幾乎全部采用滾壓強化工藝。采用這種設備應註意柔性化，以適應不同產品的加工。
曲軸砂帶拋光 采用砂帶拋光可同時拋光主軸頸、連桿頸、法蘭、圓角及至推面，由曲軸軸向竄動實現圓角及止推面的拋光。拋光後的表面粗糙度至少提高壹級精度以上。為實現曲軸多品種、變型產品的加工，可采用獨立拋光頭、分多工步加工實現柔性化。
曲軸的清洗 曲軸通常采用二次清洗，第壹次清洗安排在槍鉆油孔之後，去除油孔內的鐵屑和曲軸表面的潤滑油，為下道工序提供清潔的半成品。第二次清洗安排在砂帶拋光之後，選用定點定位專用清洗機對油孔、法蘭螺孔等用專用噴嘴清洗。
曲軸的精加工 曲軸精磨主軸頸和精磨連桿頸工序應選用單砂輪、獨立雙砂輪CBN數控磨床，不易選用多砂輪壹體化磨床，雖效率高，但不能適應多品種柔性化需要。