Wat is het verschil tussen een krukas en een nokkenas?

Krukas versus nokkenas

De krukas bevindt zich aan de onderkant van het motorblok. De krukas heeft de vorm van een puntvormige S-verbinding. De op-en-neergaande beweging van de zuigerdrijfstang zorgt ervoor dat de krukas draait en verdraait, waardoor de heen-en-weergaande beweging van de zuiger wordt omgezet in de roterende beweging van de krukas, en de gemiddelde beweging van de oorspronkelijke zuiger wordt omgezet in de rotatie van de krukas, waardoor motorvermogen wordt opgewekt.

De nokkenas bevindt zich vaak in de cilinderkop of het motorblok. De nokkenas is een as met een uitstulping. Deze uitstulping dient om de klep aan te drijven. De nok bedient de in- en uitlaatkleppen van de cilinder om het openen en sluiten van de klep te regelen en zo de klep aan te drijven. De krukas en nokkenas zijn belangrijke bewegende onderdelen van de motor. Door de speciale structuur van het werkstuk en de grote en ongelijkmatige snijkracht kan het werkstuk gemakkelijk buigen en vervormen door de grote kracht, waardoor de bewerkingsnauwkeurigheid moeilijk te garanderen is, wat de kwaliteit van de daaropvolgende bewerking beïnvloedt. Tegelijkertijd zijn er veel apparatuur en personeel nodig.

In wezen is de krukas verantwoordelijk voor het omzetten van energie in beweging. De nokkenas daarentegen regelt de in- en uitlaatprocessen van de motor.

1. De ontwikkeling van nokkenas-ruwbewerking

In het begin werd de hoofdtap van de nokkenas over het algemeen ruw bewerkt met een gewone draaibank met één of meerdere gereedschappen, en werd de nok meestal afgewerkt met een kopieerbewerking met één of meerdere gereedschappen op een mechanische modeldraaibank. Draaien met één gereedschap heeft een lage efficiëntie; met draaien met meerdere gereedschappen is het moeilijk om de kwaliteit van onderdelen te garanderen, en na het ruwen moeten processen zoals richten en ruw slijpen worden uitgevoerd, wat resulteert in een lage productie-efficiëntie.

Bij multitool draaien en profileren is het werkstuk, vanwege de grote kracht tijdens het snijden, gevoelig voor buigvervorming en trillingen, is de standtijd kort, wordt het gereedschap vaak geslagen en is het aantal defecten hoog. Na het voordraaien is het noodzakelijk om te richten, voor te slijpen en andere processen uit te voeren. Wanneer het werkstuk wordt gewisseld, moet de mal worden vervangen, is de aanpassingstijd lang, is de schakelefficiëntie laag en zijn de kosten hoog. De nieuwe nokkenas maakt gebruik van een CNC-draaibank en de nok maakt gebruik van CNC-extern frezen voor hogesnelheidsfrezen (smeedstukken van gelegeerd staal) of CBN-sterk slijpen (gietstukken van gietijzer). De voorbewerking van de nokkenas heeft de ontwikkeling van enkelvoudig gereedschap draaien, multitool draaien, CNC-draaien en CNC-extern frezen met hoge snelheid doorlopen.

2. De ontwikkeling van krukas-ruwbewerking

Vóór de jaren 70 werden meerdere draaigereedschappen gebruikt om de buitencirkel, fillet, zijkant en treden van de astap tegelijkertijd te bewerken, maar verschillende delen van hetzelfde onderdeel vereisten meerdere processen om de voorbewerking van de astap en drijfstangastap te voltooien. Bij multi-tool draaien is er een grote tolerantie, wordt de zijkant van het balansblok intermitterend bewerkt en is het gemakkelijk om trillingen en mesproblemen te genereren. De standtijd is laag, het aantal defecten is hoog en de snij-efficiëntie is laag. In de jaren 70 en 80 verschenen CNC-draaien, CNC-uitwendig frezen en CNC-inwendig frezen in de voorbewerking van krukassen. Eind jaren 80 en begin jaren 90 werden auto-trek- en auto-auto-trekprocessen ontwikkeld. Dit proces heeft de voordelen van hoge precisie en hoge efficiëntie. Midden jaren 90 werd CNC-hogesnelheids uitwendig frezen ontwikkeld. De productie-efficiëntie is hoger dan bij CNC-draaien, CNC-binnenfrezen en draaien-draaien voor de krukas die aan de kant van het balansgewicht bewerkt moet worden.

Om redenen van bewerkingsnauwkeurigheid en bewerkingsefficiëntie wordt draaien over het algemeen alleen gebruikt voor het bewerken van de hoofdtappen. Intern frezen van de krukas en hogesnelheids extern frezen kunnen geen axiale ondersnijdingsgroeven bewerken. Wanneer de krukas axiale ondersnijdingsgroeven heeft, moet deze worden bewerkt met de draai-draaimethode. Wanneer de zijkant van het krukasbalansblok moet worden bewerkt, is freesbewerking veel beter dan draaien. Het heeft de voordelen van een hoge snijsnelheid, korte procestijd, geringe snijkracht, geringe temperatuurstijging, hoge standtijd, minder gereedschapswisselingen, hoge precisie en goede mechanische flexibiliteit.

Tegenwoordig worden hydrodynamische lagers bijna overal in automotoren gebruikt. Maar dat is niet altijd zo geweest. In de jaren 20 en 30 waren wentellagers de technologie bij uitstek om de krukas en drijfstanglagers te ondersteunen. Tegenwoordig worden wentellagers meestal alleen nog in tweetaktmotoren gebruikt. Wentellagers hebben een directer voordeel ten opzichte van hydrodynamische lagers wat betreft de uiteindelijke wrijvingsvermindering, vooral bij hoge rotatiesnelheden. Deze lagers kunnen worden uitgerust met massieve of losse ringen en kooien, afhankelijk van hun ontwerpbeperkingen. Dergelijke technieken kunnen ook worden toegepast op balansassen, met verdere resultaten op het gebied van wrijving.