CN101885074B - 一种曲轴底切圆角的加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴底切圆角的加工装置及方法，其中，该装置包括平台、设在平台上的夹紧机构和车削机构；该方法包括：使用本发明所述的装置，调整所述曲轴的中心高度，并夹紧所述曲轴；将所述曲轴轴向定位，并车削所述曲轴底切圆角。本发明所述装置及方法可以克服现有技术中成本高、效率低和精度低等缺陷，以实现降低成本、提高效率和精度。

Description

一种曲轴底切圆角的加工装置及方法

技术领域

本发明涉及柴油机制造技术，具体地，涉及一种曲轴底切圆角的加工装置及方法。

背景技术

一般地，在柴油机制造业中，柴油机的曲轴底切圆角的结构，可以强化曲轴，即在圆角滚压工艺的前工序加工中，提高曲轴弯曲时的疲劳强度。圆角加工的好坏，对曲轴滚压工序有比较大的影响，进而影响曲轴弯曲时的抗疲劳强度。

随着社会经济的发展，在柴油发动机领域，企业竞争力不断增强，人们期望用最低的成本获取最大的经济效益。目前，在内燃机中，大多数小功率的发动机都采用球铁曲轴代替钢曲轴，以降低成本，提高企业竞争力。

另外，在现有技术中，对球铁曲轴强化的较为有效的方法就是将轴颈淬火工艺与圆角滚压工艺相结合，可见，对曲轴底切圆角的加工方法至关重要。

目前，曲轴底切圆角的加工方法主要有：采用车-车拉方法加工曲轴底切圆角；采用外铣方法加工曲轴底切圆角；采用磨削方法加工曲轴底切圆角。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

(1)成本高：第一，如果采用车-车拉方法，则对设备要求较高，大都采用进口设备，成本高；第二，如果采用外铣方法，则需要成型刀具，且轮廓振纹大，刀具的使用寿命不长，需要频繁更换刀具，增加了刀具成本；第三，如果采用磨削方法，则需要专门的修整工具将砂轮修整为成型砂轮状，而圆角较小，砂轮磨损快、使用寿命不长，增加了砂轮成本；

(2)效率低：采用磨削方法加工曲轴底切圆角，需要专门的修整工具将砂轮修整为成型砂轮状，而圆角较小，砂轮磨损快，需要频繁地使用修整工具修整砂轮，影响工作效率；

(3)精度低：采用磨削方法加工曲轴底切圆角，在加工过程中易出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，从而影响曲柄销相位及扭角。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中成本高、效率低和精度低的缺陷，提出一种曲轴底切圆角的加工装置，以实现降低成本、提高效率和精度。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种曲轴底切圆角的加工装置，包括平台、设在平台上的夹紧机构和车削机构。

优选地，所述夹紧机构包括设在曲轴大头的大头连接组件、以及设在曲轴小头的小头连接组件。

优选地，所述大头连接组件包括平衡块、大头夹具体、以及位于所述平衡块与所述大头夹具体之间的顶尖。

优选地，在所述大头夹具体上还设有大头夹具，在所述顶尖上还设有顶尖套。

优选地，所述小头连接组件包括小头夹具体和设在所述小头夹具体上的小头夹具。

优选地，所述车削机构包括螺纹丝杆组件、轴向定位组件、以及位于所述螺纹丝杆组件和所述轴向定位组件之间的刀架与扶架组件。

优选地，所述螺纹丝杆组件包括底槽，配合设在所述底槽上的上下止推、双头螺栓、压条和滑块，以及设在所述底槽靠近所述滑块侧的手柄。

优选地，所述轴向定位组件包括：配套设置的轴向定位座、轴向定位块和轴向定位杆，以及设在所述轴向定位杆端部的手柄螺钉。

优选地，所述刀架与扶架组件包括：配合设置的进给手轮和手柄，设在所述进给手轮远离所述进给手柄侧的左滑块和右滑台，设在所述右滑台远离所述进给手轮侧的轴承，以及靠近所述轴承设置的刀架。

本发明各实施例的曲轴底切圆角的加工装置，在平台上设有夹紧机构和车削机构，可以通过夹紧机构夹紧曲轴，并通过车削机构车削曲轴底切圆角，可以避免加工过程中出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，并避免曲柄销相位及扭角误差，从而可以提高效率和精度；另外，不需要频繁更换车削机构中的刀架，可以节省成本。

本发明的另一目的是针对现有技术中成本高、效率低和精度低的缺陷，提出一种曲轴底切圆角的加工方法，以实现降低成本、提高效率和精度。

为实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种曲轴底切圆角的加工方法，使用本发明实施例所述的曲轴底切圆角的加工装置，对所述曲轴底切圆角进行加工，具体的操作包括：调整所述曲轴的中心高度，并夹紧所述曲轴；将所述曲轴轴向定位，并车削所述曲轴底切圆角。

本发明各实施例的曲轴底切圆角的加工方法，可以通过夹紧机构夹紧曲轴，并通过车削机构车削曲轴底切圆角，可以避免加工过程中出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，并避免曲柄销相位及扭角误差，从而可以提高效率和精度；另外，不需要频繁更换车削机构中的刀架，可以节省成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中曲轴大、小头的装配图；

图1a为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中曲轴大头的结构示意图；

图1b为图1a的A向视图；

图1c为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中曲轴小头的结构示意图；

图1d为图1c的B向视图；

图2a为根据本发明曲轴底切圆角的装置中小头夹具的结构示意图；

图2b为图2a的俯视图；

图3a为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中小头夹具体的结构示意图；

图3b为图3a的A-A向视图；

图3c为图3b的俯视图；

图4a为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中曲轴小头的装配图；

图4b为图4a的A-A向视图；

图4c为图4a的右视图的剖视图；

图4d为图4a的俯视图的剖视图；

图4e为曲轴小头的立体图；

图5为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中车削机构的结构示意图；

图6a为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置中轴向定位块的结构示意图；

图6b为图6a的俯视图；

图6c为图6a的A-A向视图；

图7为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置的圆角结构示意图(图8a的局部放大图)；

图8a为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置的结构示意图(正视图)；

图8b为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置的结构示意图(俯视图)；

图8c为根据本发明曲轴底切圆角的加工装置的结构示意图(侧视图)；

图9为根据本发明曲轴底切圆角的加工方法的流程示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-长夹紧螺钉；2-螺母；3-开槽平端紧定螺钉；4-大头夹紧螺钉；5-平衡块；6-螺栓；7-顶尖；8-顶尖套；9-大头夹具体；10-大头夹具；11-小头夹具体；12-小头夹紧螺钉；13-小头夹套；14-底槽；15-双头螺栓；16-上下止推；17-压条；18-支脚；19-滑块；20-第一手柄；21-第二手柄；22-进给手柄；23-进给手轮；24-刀杆；25-左滑座；26-刀杆压板；27-手柄螺钉；28-轴向定位杆；29-刀片；30-轴承；31-轴向定位块；32-轴向定位座；33-右滑台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

装置实施例

根据本发明实施例，提供了一种曲轴底切圆角的加工装置。如图1-图8所示，本实施例包括平台、设在平台上的夹紧机构和车削机构，其中，夹紧机构，用于调整曲轴中心高度、并夹紧曲轴；车削机构，用于自动定心，调整扶架组件的位置、将曲轴轴向定位、并车削曲轴底切圆角；平台用于将夹紧机构和车削机构安装到车床的导轨上。

在夹紧机构中，包括大头连接组件和小头端连接组件，通过大头连接组件和小头端连接组件，在普通车床上，可以保证车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心的高度相同。

其中，大头连接组件包括：长夹紧螺钉1、螺母2、开槽平端紧定螺钉3、大头夹紧螺钉4、平衡块5、螺栓6、顶尖7、顶尖套8、大头夹具体9和大头夹具10；小头端连接组件包括小头夹具体11和小头夹紧螺钉12、小头夹套13。平衡块5可以通过螺栓6安装在车床上，大头夹具体9和大头夹具10通过开槽平端紧定螺钉3安装在曲轴的大头；在平台上校正曲轴的曲柄销中心与顶尖套8中心时，将顶尖套8用大头夹紧螺钉4上紧到曲轴的大头，并通过长夹紧螺钉1、螺母2和顶尖7，把安装了大头夹具10和小头夹具的曲轴安装在普通车床上。

大头连接组件包括顶尖7、设在顶尖7上的顶尖套8、大头夹具10、以及设在大头夹具10上的大头夹具体9，顶尖7位于大头夹具体9上、并靠近平衡块5设置。小头端连接组件具有与大头连接组件类似的结构。大、小头端连接组件分别安装在曲轴的大头和小头端，大、小头端连接组件通过平衡块5安装到车床上，并通过大头夹具体9、小头夹具体11、以及顶尖套8调整曲轴中心高度，即实现曲轴连接颈中心与车床主轴旋转中心一致；并可以在大头夹具10和小头夹具上设置开槽，以夹紧曲轴；另外，在曲轴转动时，平衡块5可以起平衡作用。具体地，可以在大、小头夹具10外径上设置四个凹台和一个3mm的开槽，在对曲轴底切圆角进行切削时，使开槽变形，以夹紧曲轴，如图2a所示。

在本实施例中，可以在大、小头夹具10上设置两个或三个顶尖套8，以满足在四缸或六缸设定不同中心高度时、曲轴变换旋转中心的要求。

如图5所示，在车削机构中，车削机构通过支脚18安装在平台上，可适当调整纵向位置；通过底槽14、双头螺栓15、上下止推16、压条17、滑块19、第一手柄20和第二手柄21组成的螺纹丝杆组件，可以对刀架和扶架组件进行纵向运动；通过手柄螺钉27、轴向定位杆28、轴向定位块31和轴向定位座32组成的轴向定位组件，对曲轴进行轴向定位，以满足曲轴底切圆角的轴向车削的工艺要求；通过进给手柄22、进给手轮23、刀杆24、左滑座25、刀杆压板26、刀片29、轴承30和右滑台33组成的刀架与扶架组件，采用轴承30自动扶持曲轴曲柄销外圆，并摇动进给手轮23，车削曲轴底切圆角。

其中，轴向定位组件包括轴向定位杆28、轴向定位块31和轴向定位座32，轴向定位块31设在机床的机座上，轴向定位杆28与轴向定位座32分别设在轴向定位块31的两侧。其中，轴向定位块31采用锥形结构，可与曲轴平衡块两侧贴合，在曲轴加工时进行快速的轴向定位。

在刀架与扶架组件中，可以通过四个类似的轴承30对曲轴的轴颈进行扶持，其中两个轴承30的中心高度可以通过手柄螺钉27调节，以保证曲轴在加工时四个轴承30都能够扶持曲轴轴颈。并且，可以通过该刀架组件，可以切削出满足工艺要求的曲轴底切圆角。其中，曲轴底切圆角的工艺要求如图7所示。

在螺纹丝杆组件中，可以通过双头螺栓15、滑块19、左滑块25和右滑块33实现四个轴承30组成的两组轴承30同时进退，以扶持曲轴轴颈。

在本实施例中，曲轴底切圆角的加工装置可以在普通车床上，通过夹紧机构夹紧曲轴，摇动车削机构中的第一手柄20、第二手柄21、进给手柄22和进给手轮23，使用车削机构中的刀片29，车削曲轴底切圆角。这里，曲轴底切圆角可以是内燃机的曲轴底切圆角。

在本实施例中，可以通过大头连接组件和小头端连接组件夹紧曲轴，通过平衡块5和车床的小头顶尖，将曲轴安装在车床上，并将车削机构安装在平台上；通过平台，把车削机构与平台组件安装在车床的导轨上，摇动车削机构中的进给手轮23和轴向定位块组件，可夹紧曲轴底切圆角，并进行车削。

经实际使用验证，使用本实施例的曲轴底切圆角的加工装置，进行发动机曲轴底切圆角的加工，在保证质量的前提下，能够提高工作效率。

在本实施例中，曲轴底切圆角的角度可以是63度。通过更换刀具，理论上适用于0～90度。

本实施例的曲轴底切圆角的加工装置，结构简单、方便操作、可靠性高、且成本低廉，适用于发动机制造业中利用曲轴底切圆角进行粗加工的场合。

本实施例的曲轴底切圆角的加工装置，由于包括夹紧机构和车削机构，可以通过夹紧机构夹紧曲轴，并通过车削机构车削曲轴底切圆角，可以避免加工过程中出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，并避免曲柄销相位及扭角误差，从而可以提高工作效率和加工精度；另外，由于不需要频繁更换刀架，可以节省成本。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种曲轴底切圆角的加工方法。如图9所示，本实施例包括：

步骤901：调整曲轴的中心高度，并夹紧曲轴；具体地：

使用图1-图8所示的曲轴底切圆角的加工装置，通过夹紧机构中的大头连接组件和小头端连接组件，调整曲轴的中心高度，使车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心的高度相同；并在大、小头夹具上开槽，在对曲轴底切圆角进行切削时，使开槽变形，以夹紧曲轴；

步骤902：将曲轴轴向定位，并车削曲轴底切圆角；具体地：

可以将车削机构安装在平台上，通过支脚调整车削机构的纵向位置；以及，通过车削机构中的螺纹丝杆组件调整刀架和扶架组件的纵向位置，通过轴向定位组件对曲轴进行轴向定位，以满足曲轴底切圆角的轴向车削的工艺要求；采用轴承自动扶持曲轴曲柄销外圆，并摇动进给手轮，车削曲轴底切圆角。

本实施例的曲轴底切圆角的加工方法，操作流程简单，适用于发动机制造业中利用曲轴底切圆角进行粗加工的场合。

本实施例的曲轴底切圆角的加工方法，由于使用本发明实施例的曲轴底切圆角的加工装置，可以通过夹紧机构夹紧曲轴，并通过车削机构车削曲轴底切圆角，可以避免加工过程中出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，并避免曲柄销相位及扭角误差，从而可以提高效率和精度；另外，不需要频繁更换车削机构中的刀架，可以节省成本。

综上所述，本发明各实施例由于在平台上设有夹紧机构和车削机构，可以通过夹紧机构夹紧曲轴，并通过车削机构车削曲轴底切圆角，可以避免加工过程中出现车床主轴颈中心与曲轴曲柄销中心高度不一致的现象，并避免曲柄销相位及扭角误差，从而可以提高效率和精度；另外，不需要频繁更换车削机构中的刀架，可以节省成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种曲轴底切圆角的加工装置，包括平台、设在平台上的夹紧机构和车削机构，其特征在于，该车削机构包括螺纹丝杆组件、轴向定位组件、以及位于所述螺纹丝杆组件和所述轴向定位组件之间的刀架与扶架组件；所述螺纹丝杆组件用于对刀架和扶架组件进行纵向运动，包括底槽，配合设在所述底槽上的上下止推、双头螺栓、压条和滑块，以及设在所述底槽靠近所述滑块侧的手柄；所述轴向定位组件用于对曲轴进行轴向定位，包括配套设置的轴向定位座、轴向定位块和轴向定位杆，以及设在所述轴向定位杆端部的手柄螺钉；所述刀架与扶架组件包括配合设置的进给手轮和进给手柄，设在所述进给手轮远离所述进给手柄侧的左滑座和右滑台，设在所述右滑台远离所述进给手轮侧的轴承，该轴承自动扶持曲轴曲柄销外圆，以及靠近所述轴承设置的刀架。

2.根据权利要求1所述的曲轴底切圆角的加工装置，其特征在于，所述夹紧机构包括设在曲轴大头的大头连接组件、以及设在曲轴小头的小头连接组件。

3.根据权利要求2所述的曲轴底切圆角的加工装置，其特征在于，所述大头连接组件包括平衡块、大头夹具体、以及位于所述平衡块与所述大头夹具体之间的顶尖。

4.根据权利要求3所述的曲轴底切圆角的加工装置，其特征在于，在所述大头夹具体上还设有大头夹具，在所述顶尖上还设有顶尖套。

5.根据权利要求2所述的曲轴底切圆角的加工装置，其特征在于，所述小头连接组件包括小头夹具体和设在所述小头夹具体上的小头夹具。

6.一种曲轴底切圆角的加工方法，其特征在于，使用权利要求1-5中任一项所述的装置，对所述曲轴底切圆角进行加工，具体的操作包括：

调整所述曲轴的中心高度，并夹紧所述曲轴；

将所述曲轴轴向定位，并车削所述曲轴底切圆角。

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