CN103534048B - 矫直辊压曲轴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于强化辊压工具（1至7）、特别是强化辊压轮（18、19）矫直辊压曲轴（8、8’）的方法，在曲轴（8、8’）围绕其旋转轴（21）转动时，该强化辊压轮以在轴颈（H1至H5、P1至P4）的圆周上不断变化的矫直辊压力（27、30）压入在两侧限定轴颈（Hi、Pi）的环槽（14至17）或半径中。通过在曲轴（8、8’）的每个主轴颈（Hi）上测定偏心距的单个矢量（34）的大小和方向（35），由这些单个矢量（34）求得合成矢量（25）然后以矫直辊压力（27、30）矫直辊压曲轴（8、8’）的主轴颈（Hi）和连杆轴颈（Pi），该矫直辊压力在合成矢量的大小（25）和方向（26）上处于“0”和合成矢量（25）的多倍数值之间，由此来进行矫直辊压（图4）。

Description

矫直辊压曲轴的方法
技术领域
本发明涉及一种借助于强化辊压工具、特别是强化辊压轮矫直辊压曲轴的方法，在曲轴围绕其旋转轴转动时，该强化辊压轮以在轴颈的圆周上不断变化的矫直辊压力压入在两侧限定轴颈的环槽或半径中。
背景技术
由DE3037688C2已知一种矫直辊压曲轴的方法。根据该方法以恒定的力F0强化辊压一批待轧制的曲轴，该力相当于用于获得所希望的疲劳极限的最小强化辊压力的约1/3。此后取出曲轴并且测量所发生的角度扩大的变化曲线和大小。然后通过相应的机器设置以力F1进行矫直辊压，该力在其关于曲轴的旋转角的变化曲线中与最大角度扩大和局部角度扩大之间的比率成正比。根据这个已知的方法依据曲柄臂的角度扩大来测量曲轴的、通过强化辊压所得到的偏心距。这种测量方法既麻烦又不精准。此外经常只是一定批量的曲轴(即，预先指定的一部分同类曲轴)可以适用于已知的方法。对此已建立了所谓的矫直辊压表格，然后根据该表格依据总是相同的模式矫直辊压该批待轧制的每个曲轴。这是以在待强化辊压的曲轴中的高的生产稳定性为前提的。这里不能顾及到单个曲轴的个别偏差现象。此外，由上述文献已知强化辊压力随着待辊压的轴颈的圆周的变化曲线而不断地变化。从最小的强化辊压力到最大的强化辊压力的连续转变保护机器和工具不受损伤。
此外由DE2920889C2已知能够使强化辊压力振荡变化。
由DE10202564B4已知一种用于强化辊压和矫直辊压来自一批同类曲轴的曲轴的方法，在该方法中需要考虑到由于在曲轴上的强化辊压而出现的弯曲矢量。这是由此进行的，即，
–在第一个曲轴的末端开始
–以第一个强化辊压力强化辊压第一个轴颈并且对此
–在所有的主轴颈上测量弯曲矢量，然后
–以相同的方式以相同的强化辊压力依次向前强化辊压曲轴的所有其他的轴颈并且对此
–在所有的主轴颈上测量各个偏心距的矢量并且
–由测得的矢量构成矩阵H。
而已知方法的不利之处在于，在一批曲轴中的第一个曲轴上进行的测量的基础上获得数据，根据这些数据强化辊压这批所有余下的曲轴。已知的方法不适用于单个曲轴的个别的矫直辊压。由于形成矩阵而导致对强化辊压和矫直辊压的计算量非常大。这需要扩充机器控制设备中的计算容量或者相应地扩大机器控制设备以及提高机器控制设备的价格。
发明内容
与此相对，本发明的目的在于，提供一种矫直辊压的方法，该方法在控制设备具有小的计算量的情况下实现了对每个单独的曲轴的个别矫直。以这种方式可以经济而具有高精度地对小批量进行加工并且可以对每个单独的曲轴顾及到冶金上的差异以及通过之前加工所带来的差异。
该目的由此实现，即，
–在曲轴的每个主轴颈上确定偏心距的单个矢量的大小和方向，
–由单个矢量求得合成矢量并且然后
–以矫直辊压力强化辊压曲轴的主轴颈和连杆轴颈，该矫直辊压力位于合成矢量的方向上处于0和合成矢量的大小的多倍之间的范围中。
因为在曲轴上(主要是在唯一的主轴颈上)的最大的偏心距是可以确定的，而在其余的主轴颈上的偏心距都与此有偏差，所以根据轴颈的不同而改变矫直辊压力的大小是有利的。也就是说，例如以不同于加工邻近具有最大偏心距的轴颈的主轴颈和连杆轴颈的矫直辊压力来加工邻近曲轴的凸缘和辊颈的主轴颈和连杆轴颈。
如果将最大的矫直辊压力施加到轴颈(在该轴颈上测得最大偏心距)上，则是有利的。
该方法也适用于在过程中(即，在强化辊压期间)进行矫直辊压。不需要等待强化辊压结果以随后进行矫直辊压操作，而在强化辊压期间就已经可以获得数据，这些数据可以相互结合在一起而立刻用于强化辊压和矫直辊压。
通过偏心距的单个矢量的矢量相加确定所合成的、曲轴的偏心距矢量。
也可以将曲轴的轴向总长划分成单个的长度区段并且分别地矫直辊压单个的长度区段。这种方法适用于当必须对具有S型偏心的曲轴进行矫直辊压时。例如在多气缸V型发动机的曲轴上可以更加经常地观察到S形偏心。
例如一种由DE10060219B4已知的装置适用于确定在曲轴上的偏心距。该装置具有许多测头，测量时单个偏心距的测头降至曲轴的主轴颈上。所测量的值直接进入机器控制设备中。
附图说明
以下将根据一个实施例详细阐述本发明。其中分别以缩小的尺寸示出：
图1示出了经过曲轴的强化辊压机的纵剖面图，
图2以前视图示出了用于确定偏心距的测量装置，
图3以侧视图示出了图2的测量装置，以及
图4示出了经过曲轴的任意主轴颈的截面图以及偏心距的图示。
附图标记说明
H1、H2、H4和H5主轴颈(Hi)
H3推力轴颈
P1、P2、P3和P4连杆轴颈(Pi)
1至7分别由一个强化辊压轮头4’、5’、6’、7’
和一个托辊头1’、2’、3’构成的强化辊
压工具
1’主轴颈H1、H2、H4、H5的托辊头
2’推力轴颈H3的托辊头
3’连杆轴颈P1、P2、P3、P4的托辊头
4’主轴颈H2、H4、H5的强化辊压轮头
5’主轴颈H1的强化辊压轮头
6’推力轴颈H3的强化辊压轮头
7’连杆轴颈P1、P2、P3、P4的强化辊压轮头
8、8’曲轴
9坐标系
10辊颈
11衬垫
12强化辊压机
13顶尖套筒
14环槽
15环槽
16环槽
17环槽
18强化辊压轮
19强化辊压轮
20曲轴的旋转方向
21曲轴的主旋转轴
22测量装置
23测量装置22的转向轴
24感应器
25合成的偏心距
26合成的偏心距的方向
27最大矫直辊压力
28最大矫直辊压力27的作用点
29位于对面的位置
30矫直辊压力
31各个主轴颈Hi或连杆轴颈Pi旋转轴的中点
32矫直辊压力的变化曲线
33托辊
34单个偏心距
35单个偏心距的方向
具体实施方式
测量曲轴的偏心距以获取曲轴的“曲率”。在偏心距测量的方法中测量主轴颈H1-H5上的最大偏移(μm)和最大偏移的方向(°)。结果可以例如表示为268/177；这表示在177°的角度时偏移量是268μm。角度数据涉及到曲轴8、8’的坐标系9并且为所有的曲轴类型统一定义。最高级的连杆轴承P4的方向(从轴颈10开始算起)位于0°处。曲轴8、8’的旋转方向20在强化辊压时(朝向强化辊压机12的衬垫11的方向看)是逆时针的。角度计数方向(相对于工件曲轴8、8’)是顺时针的。
图1中将衬垫11和顶尖套筒13之间的曲轴8放入强化辊压机12中夹紧。在主轴颈H1、H2、H3和H4上借助于强化辊压工具1、3、5和7强化辊压环槽14和15。在连杆轴颈P1、P2和P3上借助于强化辊压工具2、4和6强化辊压环槽16和17。每个强化辊压工具都是由带有托辊33(图3)的托辊头1’、2’、3’和强化辊压轮头4’、5’、6’和7’构成的。强化辊压轮18和19在强化辊压主轴颈H1至H4时压入环槽14和15，并且在强化辊压连杆轴颈P1至P3时压入环槽16和17。在强化辊压期间曲轴8从衬垫11朝向箭头20的方向围绕曲轴的主旋转轴21旋转。
例如能够围绕转向轴23转动的测量装置22用于对偏心距进行测量。测量装置22具有设置成一排的多个感应器24，这些感应器通过测量装置22围绕转向轴23的偏转降低到曲轴8’的主轴颈H1至H5上。通过使曲轴朝向方向20旋转求出各个主轴颈H1至H5上的偏心距25的大小和方向26(角度α)。在图3中勾画出了在强化辊压或矫直辊压时强化辊压轮18或19以及托辊33的位置，在过程上对应于强化辊压和矫直辊压。
通过将机器控制设备中所得到的矢量相加，求出合成的偏心距25的大小和方向26。合成的偏心距25类似于单个偏心距34和单个方向35地示出，如图4所示。
然后，合成的偏心距25在强化辊压工具1至7上引起矫直辊压力27，该矫直辊压力在一般情况下与合成的偏心距25的大小以及其方向26相一致。矫直辊压力27和30始终指向各个轴颈H1至H5或P1至P4的中点31。在轴颈Hi或Pi的位于最大矫直辊压力27的作用点28对面的位置29上矫直辊压力例如等于“0”。在轴颈Hi至Pi的圆周上矫直辊压力30持续减小，如在轮廓线32所看到的一样。与图4所示的实例有所偏差，在图4中矫直辊压力在位置29处设定为“0”，矫直辊压力在同样的位置处也可以设定为一个有限值，该值对应于最大矫直辊压力27的一小部分。

Claims (6)

1.一种借助于强化辊压工具矫直辊压曲轴的方法，在曲轴围绕其旋转轴转动时，所述强化辊压工具以在轴颈的圆周上不断变化的矫直辊压力压入在两侧限定轴颈的环槽或半径中，其特征在于，
-在曲轴(8、8’)的每个主轴颈(Hi)上测定单个偏心距(34)的大小和方向(35)，
-由所述单个偏心距(34)求得合成的偏心距(25)的大小和方向(26)，并且同时
-以矫直辊压力(27、30)矫直辊压曲轴(8、8’)的至少一个轴颈(Hi、Pi)，所述矫直辊压力处于合成的偏心距(25)的方向(26)上并且设定所述矫直辊压力处于“0”和合成偏心距(25)的多倍数值之间的范围中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化辊压工具是强化辊压轮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据轴颈(Hi、Pi)的不同而改变矫直辊压力(27、30)的大小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在过程中，即，在强化辊压期间进行矫直辊压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使单个偏心距(34)进行矢量相加来确定合成的偏心距(25)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将曲轴(8、8’)的轴向总长度划分成单个的长度区段并且分别地矫直辊压单个的长度区段。
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