CN101198441B - 用于曲轴的抛光辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加工曲轴的方法和装置以及用于曲轴的抛光辊。一对形成为大致盘状的抛光辊(16a，16b)彼此相对置地线性布置在曲轴(18)的轴部(24)两侧。通过旋转驱动源(M)的旋转驱动作用使曲轴(18)绕其轴线旋转。在通过所述一对抛光辊(16a，16b)的外周表面(20)保持曲轴(18)的轴部(24)的同时，使这对抛光辊(16a，16b)沿彼此远离的方向变位，从而对曲轴进行辊压。

Description

用于曲轴的抛光辊

技术领域

本发明涉及一种用于对用于车辆发动机等的曲轴进行机加工(加工)以将曲轴轴部抛光的方法和设备，以及一种用于通过辊压曲轴轴部的外表面而抛光曲轴轴部的曲轴抛光辊。 

背景技术

至今为止，公知将发动机用的曲轴的轴部抛光以提高生产率并改善轴部的表面性质。 

例如，专利文献1公开了一种技术思想：使从抛光辊施加到轴部的抛光辊机加工表面压力在抛光辊的两端处比在其中央处小，从而防止曲轴轴部的两端变圆。 

专利文献1公开了一种用于利用抛光辊抛光曲轴的辊抛光设备，该设备包括一对可旋转地支撑曲轴轴部的支撑辊、尺寸与轴部的宽度基本相同的抛光辊以及用于与抛光辊接合从而挤压抛光辊使其与轴部滚动接触的垫辊(backup roller)。 

专利文献2公开了一种用于对具有可容易地利用辊抛光的中央凹入形状的工件进行抛光的辊抛光方法和设备。通过普通的抛光辊将工件的凸起区域抛光至期望的表面粗糙度，而使用中央凹入区域作为储油部从而可以向该中央凹入区域适当地供应润滑油，从而提高耐用性和可操作性。 

专利文献2中公开的抛光设备包括一对可旋转地支撑曲轴销的支撑辊、支撑所述支撑辊的支撑件、用于从支撑辊的远侧挤压曲轴销的抛光辊以及可旋转地支撑抛光辊的支架。 

专利文献3揭示了一种辊抛光工具，其包括截面为圆形的轴状工具基部，该工具基部在其外表面上布置有多个脊部。至少一个脊部具有沿 着工具基部的周向越过母线延伸的侧边缘。每个脊部成形为使得沿工具基部的轴向测得的脊部的宽度之和保持为在工具基部上的任何周向位置都基本相同。 

根据专利文献1、2中公开的技术思想，在曲轴轴部的轴向端部处形成用于退出工具的倒角。倒角附近的端部在被抛光辊挤压时压缩以防止形成圆角。专利文献1、2中公开的技术思想是以曲轴具有倒角为前提。 

如果如本发明那样通过抛光辊对没有倒角的曲轴轴部进行抛光，则由于不必考虑圆角的形成，就需要简化传统的机加工方法以改善轴部的表面性质。 

专利文献1、2中公开的抛光设备结构复杂并且制造起来非常昂贵，因为它们需要包括所述对支撑辊(支撑件)、垫辊等在内的多个部件。 

专利文献3中公开的辊抛光工具的优点在于，如果曲轴轴部(抛光表面)中例如限定有油孔，那么在轴部被抛光时，辊抛光工具的脊部容易落入油孔中，从而损坏油孔开口的周边。 

专利文献1：日本特开平06-190718号公报 

专利文献2：日本特开2004-276121号公报 

专利文献3：日本特开平04-115866号公报 

发明内容

本发明的总体目的在于提供一种用于对曲轴进行机加工的设备，以改善没有倒角的曲轴轴部的表面性质。 

本发明的主要目的在于提供一种用于对曲轴进行机加工的方法，以改善没有倒角的曲轴轴部的表面性质。 

本发明的另一目的在于提供一种用于对曲轴进行机加工的设备，该设备的结构简化并且制造成本降低。 

本发明的又一目的在于提供一种曲轴抛光辊，该曲轴抛光辊用于改善没有倒角的曲轴轴部的表面性质，并用于即使在该轴部中限定有油孔时也可适当地抛光该轴部。 

根据本发明，使一对均为大致盘状的抛光辊隔着它们之间的曲轴轴 部彼此对置地布置，并在所述曲轴绕其自身轴线旋转时，通过所述抛光辊的外周表面夹持和辊压曲轴轴部。 

因此，根据本发明，所述轴部具有通过比以往简单的机加工方法改善的表面性质。结果，改善了没有倒角的曲轴轴部的表面性质，并且曲轴机加工设备的结构简化且制造成本降低。 

另外，根据本发明，用于辊压曲轴轴部的所述抛光辊的外周表面具有多个脊部，所述脊部具有等距离轴向隔开的相应峰部，所述脊部中的相邻两个的所述峰部彼此隔开的距离大于油孔的内径。因此，即使待抛光区域中存在油孔，所述脊部也不会落入该油孔中，从而不会损坏该油孔的周边。 

因此，根据本发明，改善了没有倒角的曲轴轴部的表面性质，并且即使待抛光区域中存在油孔，也可适当地抛光所述轴部。 

附图说明

图1是表示根据本发明实施方式的曲轴机加工设备的总体结构的平面图； 

图2是图1所示的曲轴机加工设备的局部放大平面图； 

图3是具有两侧被支撑的抛光辊的曲轴机加工设备的局部放大平面图； 

图4是局部省略的放大平面图，表示一对抛光辊在夹持和辊压曲轴轴部的同时变位的方式； 

图5是局部省略的放大平面图，表示一对偏移抛光辊的变位方式； 

图6是局部省略的放大平面图，表示抛光辊的用作辊压表面的外周表面； 

图7是局部省略的放大平面图，表示沿着与轴部的轴线垂直的方向将抛光辊挤压成与轴部接触的方式； 

图8是局部省略的放大平面图，表示将抛光辊挤压成与垂直于轴部的轴线的方向成预定角度地与轴部倾斜接触的方式； 

图9是表示根据本发明实施方式的结合有抛光辊的另一曲轴机加工 设备的总体结构的平面图； 

图10是图9所示的曲轴机加工设备的局部放大平面图； 

图11是具有有图9所示的两侧被支撑的抛光辊的曲轴机加工设备的局部放大平面图； 

图12是局部省略的放大平面图，表示图9所示的抛光辊的外周表面上的多个脊部； 

图13是局部省略的放大平面图，表示一对抛光辊在夹持和辊压曲轴轴部的同时变位的方式； 

图14是局部省略的放大平面图，表示一对偏移抛光辊的变位方式； 

图15是局部省略的放大平面图，表示在图9所示的抛光辊的外周表面上的脊部与轴部中限定的油孔之间的关系； 

图16是局部省略的放大平面图，表示沿着与轴部的轴线垂直的方向将图9所示的抛光辊挤压成与轴部接触的方式；以及 

图17是局部省略的放大平面图，表示将图9所示的抛光辊挤压成与垂直于轴部的轴线的方向成预定角度地与轴部倾斜接触的方式。 

具体实施方式

图1中，附图标记10表示根据本发明实施方式的曲轴机加工设备。 

曲轴机加工设备10安装在由未示出的数控系统控制的转塔车床(或机加工中心)的转塔(或旋转工具基部)上。曲轴机加工设备10包括：第一转接器12a和第二转接器12b，它们可沿着相互垂直的三个轴X、Y、Z的方向变位；一对抛光辊16a、16b，它们分别可旋转地支撑在第一转接器12a和第二转接器12b的旋转轴14上；以及第一保持机构22a和第二保持机构22b，它们用于接合曲轴18(下面称为工件18)的相应的两个轴向端部并保持工件18，使得工件18可通过旋转驱动源M绕其自身轴线旋转。 

抛光辊16a、16b隔着工件18的轴部24(待抛光区域)线性垂直于工件18的轴线彼此互相对置地布置(见图4)，或者彼此对置地布置在相应的位置，所述位置从垂直于工件18的轴线的线性位置平行于工件18 的轴线沿相反方向偏移相等距离(见图5)。 

各个抛光辊16a(16b)为大致盘状的相同形状，并具有形状类似单个平坦腹板的外周表面20。如图6所示，各个抛光辊16a(16b)的外周表面(辊压表面)20在一个侧表面上具有剖面为弧形形状的圆角26，并具有从圆角26相对于与轴部24的轴线平行的线L成角度θ1倾斜地连续延伸至另一个侧表面上的角28的单个倾斜表面。角度θ1应优选设定为大约1度。 

各个抛光辊16a(16b)的圆角26可具有比作为待抛光区域的轴部24的两个轴向端部上的圆角48(稍后描述)的曲率半径r1小的曲率半径r2(r1＞r2)。 

第一转接器12a和第二转接器12b包括：相应的滑动件32，它们可以抵抗未示出的压力控制弹簧(稍后描述)的弹簧力与抛光辊16a、16b一致地沿箭头A所示的方向变位；一对相应的导杆34a、34b，用于引导滑动件32；未示出的压力控制弹簧，用于朝工件18偏压滑动件32；以及相应的旋钮36，用于调节压力控制弹簧的弹簧力(见图2)。 

当操作者抓住旋钮36并沿特定方向转动旋钮36时，压力控制弹簧被设定为初始设定载荷(预加载压力，稍后描述)。 

如图2所示，在抛光辊16a、16b的中央内部与旋转轴14之间插设多个用于吸收抛光辊16a、16b上的径向力的滚针轴承38，并且在抛光辊16a、16b与接合到滑动件32的支承板39之间插设多个用于吸收抛光辊16a、16b上的推力的球轴承40。通过装配在旋转轴14上的螺母42防止抛光辊16a、16b从旋转轴14脱出。 

转接器12a、12b可以是其中抛光辊16a(16b)在一侧上成悬臂的类型(见图2)，或者是其中抛光辊16a(16b)在其两侧上由彼此面对的臂44a、44b支撑的类型(见图3)。 

根据本实施方式的曲轴机加工设备10基本如上所述构成。下面将描述曲轴机加工设备10的操作和优点。 

首先，以下将简要描述制造曲轴18的过程。 

在车床上对锻制坯件进行机加工(例如在坯件中钻出油孔)之后， 接着通过曲轴机加工设备10的夹持轴部24并被挤压成与轴部24滚动接触的抛光辊16a、16b对轴部24抛光(塑性机加工)。然后，通过气体渗氮(GSN)或高频加热(HFQ)等对工件进行热处理，之后精整工件并最终经检验而成产品。 

如上所述，作为对曲轴进行热处理(GSN或HFQ)之前的处理执行基于曲轴机加工设备10的辊压操作的抛光处理。 

下面将描述曲轴机加工设备10的操作。 

在将工件18设定并可旋转地支撑在第一保持机构22a和第二保持机构22b上之后，转动旋钮36以调节未示出的压力控制弹簧的弹簧力，从而将预加载压力设定为指定值。预加载压力指的是在通过彼此互相对置地布置的抛光辊16a、16b夹持和挤压作为待抛光区域的轴部24时施加到轴部24的压力。换言之，预加载压力指的是轴部24从抛光辊16a、16b接收到的机加工表面压力。预加载压力可设定为取决于曲轴18所需的表面粗糙度的水平。 

假设当抛光辊16a、16b处于其初始位置时，它们以径向距工件18的轴部24的预定距离彼此隔开，并且在与工件18的轴线线性垂直地隔开预定距离的相对位置等待。 

在以上准备阶段之后，为旋转驱动源M通电以使工件18绕其自身轴线以预定角速度旋转。然后，基于来自未示出的数控系统的控制信号，第一转接器12a和第二转接器12b沿朝向彼此的相应方向朝向工件18变位，并通过抛光辊16a、16b夹持轴部24的轴向中央区域。 

由于工件18正绕其自身轴线旋转，正旋转的工件18致使抛光辊16a、16b沿相应的相反方向旋转。在正旋转的抛光辊16a、16a的外周表面20辊压轴部24的待抛光表面时，轴部24被抛光辊抛光。由于抛光处理，轴部24的外表面上的小的表面凹凸(未示出)变平，从而提供良好的表面粗糙度。 

当抛光辊16a、16b与轴部24接触时，它们应与轴部24的待抛光表面倾斜接触(见图8)，而不是沿着垂直于轴部24的轴线的方向压靠轴部24(见图7)。抛光辊16a、16b与轴部24倾斜接触的角度(θ2)可以在 大约20度到45度的范围内，以避免形成凹口46(见图7)，如果抛光辊16a、16b垂直压靠轴部24，就会在塑性表面中形成凹口。 

在抛光辊16a、16b隔着它们之间的轴部24线性定位并开始辊压轴部24之后，使其中一个抛光辊16a(16b)和另一抛光辊16b(16a)沿着相应的相反方向(与曲轴18的轴线平行且彼此远离的方向)滑动以辊压轴部24的待抛光区域。 

如上所述，当抛光辊16a、16b夹持待抛光区域的中央区域之后，抛光辊16a、16b沿彼此远离的相应方向变位以抛光待抛光区域。因此，缩短了抛光时间从而获得更高的效率。 

由于使抛光辊16a、16b沿相应的相反方向滑动，作为待抛光区域的轴部24的两个轴向端部上的圆角48也可以适当地被抛光辊16a、16b的圆角26辊压(见图4和图5)。由于各个抛光辊16a(16b)的圆角26的曲率半径r2小于轴部24的两个轴向端部上的圆角48的曲率半径r1，圆角48可被适当辊压。 

作为待抛光区域的轴部包括曲轴18的销和轴颈。 

如图5所示，抛光辊16a、16b可以不线性垂直于轴部24的轴线彼此互相对置地布置，而是可从略微水平偏移的相应位置朝曲轴18的轴部24变位以夹持轴部24。之后，可以使抛光辊16a、16b沿彼此远离的相应方向滑动以抛光待抛光区域。 

根据本实施方式，抛光辊16a、16b隔着曲轴18的轴部24彼此互相对置地布置，并且在曲轴18旋转时，曲轴18的轴部24通过被抛光辊16a、16b夹持和辊压而抛光。因此，改善了没有倒角的曲轴18的轴部24的表面性质，并且使曲轴机加工设备的结构简化且制造成本降低。 

图9表示根据本发明实施方式的结合有抛光辊116a、116b的另一曲轴机加工设备110。曲轴机加工设备110的与曲轴机加工设备10相同的部件用相同的附图标记表示，并且以下将不进行详细描述。 

曲轴机加工设备110包括一对抛光辊116a、116b，它们可旋转地支撑在可沿着相互垂直的三个轴X、Y、Z的方向变位的第一转接器12a和第二转接器12b的相应旋转轴14上。 

抛光辊116a、116b线性垂直于工件18的轴线隔着工件18的轴部24(待抛光区域)彼此互相对置地布置(见图13)，或者彼此对置地布置在相应的位置，所述位置从垂直于工件18的轴线的线性位置平行于工件18的轴线沿相反方向偏移相等距离(见图14)。 

各个抛光辊116a(116b)为大致盘状的相同形状，并具有用于辊压轴部24的外周表面。各个抛光辊116a(116b)的外周表面具有第一脊部120a至第四脊部120d，它们具有沿着抛光辊的轴线等距离隔开的相应峰部(见图12)。第一脊部120a至第四脊部120d中相邻两个的峰部彼此隔开距离S，距离S大于在轴部24中限定的油孔126的内径T(S＞T)(见图15)。 

脊部的数量不限于四个。而且，各个抛光辊116a(116b)的外周表面可具有至少三个脊部。第一脊部120a至第四脊部120d中的每一个的用于与曲轴18的轴部24接触的外表面具有剖面形状为弧形的圆角28。圆角28的曲率半径r2小于轴部24的两个轴向端部上的圆角48的曲率半径r1(见图15)。 

转接器可以是其中抛光辊116a(116b)在一侧上成悬臂的类型(见图10)，或者是其中抛光辊116a(116b)在其两侧上由彼此面对的臂44a、44b支撑的类型(见图11)。 

根据本实施方式的结合有抛光辊116a、116b的曲轴机加工设备110基本如上所述构成。下面将描述曲轴机加工设备110的操作和优点。 

在预定准备过程之后，为旋转驱动源M通电以使工件18绕其自身轴线以预定角速度旋转。然后，基于来自未示出的数控系统的控制信号，第一转接器12a和第二转接器12b沿朝向彼此的相应方向朝向工件18变位，并通过抛光辊116a、116b夹持轴部24的轴向中央区域。 

由于工件18正绕其自身轴线旋转，正旋转的工件18致使抛光辊116a、116b沿相应的相反方向旋转。在正旋转的抛光辊116a、116a的外周表面20上的第一脊部120a至第四脊部120d辊压轴部24的待抛光表面时，轴部24被抛光辊抛光。由于抛光处理，轴部24的外表面上的小的表面凹凸(未示出)变平，从而提供良好的表面粗糙度。 

当抛光辊116a、116b的外周表面与轴部24接触时，它们应与轴部24的待抛光表面倾斜接触(见图17)，而不是沿着垂直于轴部24的轴线的方向压靠轴部24(见图16)。抛光辊116a、116b与轴部24倾斜接触的角度(θ2)可以在大约20度到45度的范围内，以避免形成凹口46(见图16)，如果抛光辊116a、116b垂直压靠轴部24，就会在塑性表面中形成凹口。 

在抛光辊116a、116b隔着它们之间的轴部24线性定位并开始辊压轴部24之后，使其中一个抛光辊116a(116b)和另一抛光辊116b(116a)沿着相应的相反方向(与曲轴18的轴线平行且彼此远离的方向)滑动以辊压轴部24的待抛光区域。 

如上所述，在抛光辊116a、116b夹持待抛光区域的中央区域之后，抛光辊116a、116b沿彼此远离的相应方向变位以抛光待抛光区域。因此，缩短了抛光时间从而获得更高的效率。 

由于使抛光辊116a、116b沿相应的相反方向滑动，作为待抛光区域的轴部24的两个轴向端部上的圆角48也可以适当地被抛光辊116a、116b的第一脊部120a(或第四脊部120d)的圆角28辊压(见图13和图14)。 

如图14所示，抛光辊116a、116b可以不线性垂直于轴部24的轴线彼此互相对置地布置，而是可从略微水平偏移的相应位置朝曲轴1 8的轴部24变位以夹持轴部24。之后，可以使抛光辊116a、116b沿彼此远离的相应方向滑动以抛光待抛光区域。 

根据本实施方式，抛光辊116a、116b隔着曲轴18的轴部24彼此互相对置地布置，并且在曲轴18旋转时，曲轴18的轴部24通过被抛光辊116a、116b夹持和辊压而抛光。因此，改善了没有倒角的曲轴18的轴部24的表面性质，并且使曲轴机加工设备的结构简化且制造成本降低。 

另外，根据本实施方式，在抛光辊116a(116b)的外周表面上布置有第一脊部120a至第四脊部120d，它们具有沿着抛光辊116a的轴线等距离隔开的相应峰部，并且第一脊部120a至第四脊部120d中相邻两个的峰部隔开的距离S大于油孔126的内径T。因此，即使待抛光区域中存在油孔126，第一脊部120a至第四脊部120d也不会落入油孔126中， 从而不会损坏油孔126的周边。 

因此，根据本实施方式，即使待抛光区域中存在油孔126，待抛光区域也可被适当抛光，从而提供良好的表面粗糙度。 

Claims (3)

1.一种用于通过辊压曲轴(18)的轴部(24)而对该轴部(24)进行抛光的曲轴抛光辊，该曲轴抛光辊包括：

一对抛光辊(116a，116b)，所述抛光辊隔着它们之间的曲轴(18)的轴部(24)彼此对置地布置；

各个所述抛光辊(116a，116b)为大致盘状的相同形状，并具有用于辊压所述轴部(24)的外周表面(20)，所述外周表面(20)具有多个脊部(120a-120d)，所述脊部具有等距离轴向隔开的相应峰部；

所述多个脊部(120a-120d)中相邻两个的所述峰部彼此隔开一距离(S)，该距离大于在所述轴部(24)中限定的油孔(126)的内径(T)。

2.根据权利要求1所述的曲轴抛光辊，其中，所述多个脊部包括至少三个脊部。

3.根据权利要求1所述的曲轴抛光辊，其中，所述脊部(120a-120d)的用于与所述曲轴(18)的所述轴部(24)接触的所述外周表面(20)具有圆角(26)，该圆角的曲率半径(r2)小于所述轴部(24)的两个轴向端部上的圆角(48)的曲率半径(r1)。

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