CN103949948B - 一种曲轴一次装夹磨削装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴一次装夹磨削装置，属于曲轴磨削领域。本发明的机架上竖直设置有左右支承板；左右双转轴定位盘分别同轴安装于左右支承板上；左右双转轴定位盘的形状均为圆柱，其上均设置有曲轴装夹卡盘和V形块安装槽，曲轴装夹卡盘与双转轴定位盘偏心设置，其偏心距等于曲轴的曲柄半径；V形块安装于V形块安装槽内；驱动电机的输出轴与右双转轴定位盘同轴连接；可移动分度机构的输出轴与左双转轴定位盘上的曲轴装夹卡盘同轴。本发明还公开了一种曲轴一次装夹磨削方法。本发明仅需一次装夹就能将曲轴的主轴颈和连杆颈全部磨出，不需要复杂的数控系统，操作简单；曲轴的主轴颈和连杆颈都是理论圆柱，避免了原理误差，提高了加工精度。

Description

一种曲轴一次装夹磨削装置及方法

技术领域

本发明涉及一种曲轴磨削装置及方法，更具体地说，涉及一种曲轴一次装夹磨削装置及方法。

背景技术

曲轴是发动机最重要的零件之一，它的加工精度将直接影响到发动机的性能。同时，为了提高曲轴的耐磨性，曲轴的主轴颈和连杆颈都采用了表面淬火、渗碳等工艺，从而提高其表面硬度。对这些经过表面硬化的零件进行精加工，磨削加工是必要的，曲轴的主轴颈和连杆颈都必须经过磨削加工。

曲轴的磨削加工方法通常有两种，一种是利用同心夹具装夹磨削主轴颈，用偏心夹具装夹从而磨削连杆颈，磨削过程类似于外圆磨削。这种方法工艺成熟，设备简单，但是也存在着以下缺点：首先，磨削主轴颈和连杆颈要用到两套不同的夹具，需要两台磨床分别进行加工，从而增加了设备成本。其次，在加工时需对曲轴进行两次装夹，不但增加了总的加工时间，而且还会使装夹的误差累积，从而降低曲轴的精度。

另一种加工方法是利用数控展成法磨削曲轴，将曲轴同心装夹，在磨削曲轴的主轴颈时和一般的外圆磨削类似，而在磨削连杆颈时，如图1所示，使用一套数控系统使曲轴旋转而砂轮随动，砂轮始终和连杆颈相切，从而将连杆颈的外圆磨出。用这种方法磨削曲轴，只需一台数控磨床一次装夹就能将主轴颈和连杆颈磨出，其生产效率高；对于不同的曲轴，只要改变加工程序就能进行加工，加工柔性好；由于只需要进行一次装夹，不会因为两次装夹而造成误差累积，加工精度高。但此磨削方法也有一些缺点：首先，在磨削连杆颈时，砂轮的平移控制很复杂，数控系统的计算量大，需要高性能的数控系统，从而增加了成本。其次，连杆颈的轮廓从理论上来说并不是一个圆，而是由多段曲线拟合而成，从而带来原理误差，降低连杆颈的精度。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有曲轴磨削精度低、操作繁琐、控制难度大的不足，提供一种曲轴一次装夹磨削装置及方法，采用本发明的技术方案，仅需一次装夹就能将曲轴的主轴颈和连杆颈全部磨出，不需要复杂的数控系统，操作简单；曲轴的主轴颈和连杆颈都是理论圆柱轮廓，避免了原理误差，提高了加工精度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置，包括机架，还包括左双转轴定位盘、右双转轴定位盘、可移动分度机构、驱动电机和V形块，所述的机架上竖直设置有左支承板和右支承板，所述的左支承板和右支承板相互平行；所述的左双转轴定位盘安装于左支承板上，所述的右双转轴定位盘安装于右支承板上，且左双转轴定位盘和右双转轴定位盘同轴；所述的左双转轴定位盘和右双转轴定位盘的形状均为圆柱，其上均设置有曲轴装夹卡盘和V形块安装槽，所述的曲轴装夹卡盘与双转轴定位盘偏心设置，其偏心距等于曲轴的曲柄半径，曲轴装夹卡盘相对于双转轴定位盘可自由旋转；所述的V形块安装于V形块安装槽内，用于定位曲轴的连杆颈；所述的驱动电机的输出轴与右双转轴定位盘同轴连接；所述的可移动分度机构的电机输出轴与左双转轴定位盘上的曲轴装夹卡盘同轴，且可移动地安装于机架上。

更进一步地，所述的机架的左侧设置有导轨，所述的可移动分度机构上设有与导轨相配合的锁紧装置，所述的可移动分度机构通过锁紧装置安装于导轨上。

更进一步地，所述的驱动电机的输出轴通过联轴器与右双转轴定位盘连接。

更进一步地，所述的V形块上设置有与V形块安装槽相匹配的固定装置，用于将V形块固定于V形块安装槽上。

更进一步地，所述的左双转轴定位盘和右双转轴定位盘上的V形块安装槽根据曲轴的连杆颈分布角度均匀分布于对应的曲轴装夹卡盘的四周。

本发明的一种曲轴一次装夹磨削方法，利用上述的磨削装置，包括以下步骤：

(1)将曲轴的两端主轴颈分别安装于左双转轴定位盘和右双转轴定位盘对应的曲轴装夹卡盘内；将V形块安装于V形块安装槽内，使V形块的V形槽与曲轴一端的连杆颈相接触，从而将曲轴与双转轴定位盘固定；

(2)驱动电机带动曲轴绕双转轴定位盘的轴心转动，驱动砂轮对与双转轴定位盘同轴的曲轴连杆颈进行磨削；

(3)步骤(2)中的连杆颈磨削完成后，拆除V形块，驱动可移动分度机构前移并与曲轴相结合，可移动分度机构带动曲轴转动一个连杆颈的分布角度后，安装V形块，将曲轴与双转轴定位盘固定；

(4)驱动可移动分度机构后退并与曲轴相分离，重复步骤(2)，完成下一道连杆颈的磨削；

(5)完成所有连杆颈的磨削后，拆除V形块，驱动可移动分度机构前移并与曲轴相结合，可移动分度机构带动曲轴绕曲轴装夹卡盘的轴心转动，同时驱动砂轮对曲轴的主轴颈依次进行磨削。

更进一步地，步骤(3)中驱动可移动分度机构前移并与曲轴相结合后，利用锁紧装置将可移动分度机构锁紧。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置及方法，仅需一次装夹就能将曲轴的主轴颈和连杆颈全部磨出，避免了多次装夹带来的误差累积，且不需要复杂的数控系统，结构简单、操作方便，提高了曲轴加工效率，降低了曲轴加工成本；曲轴的主轴颈和连杆颈都是理论圆柱轮廓，避免了原理误差，提高了加工精度；

(2)本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置，其利用双转轴定位盘实现曲轴的主轴颈和连杆颈的一次装夹磨削，结构简单，制造方便，装置成本低廉；

(3)本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置，其可移动分度机构上设有与导轨相配合的锁紧装置，可移动分度机构通过锁紧装置安装于导轨上，锁紧装置结构简单，确保了可移动分度机构在导轨上不会前后移动，保障了磨削的顺利完成；

(4)本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置，其V形块上设置有与V形块安装槽相匹配的固定装置，用于将V形块固定于V形块安装槽上，利用V形块固定曲轴和双转轴定位盘，安装方便，配合精度高，定位精确，提高了曲轴的磨削精度；

(5)本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置，其左双转轴定位盘和右双转轴定位盘上的V形块安装槽根据曲轴的连杆颈分布角度均匀分布于对应的曲轴装夹卡盘的四周，便于曲轴的固定，且当曲轴固定后，总有一个连杆颈的轴心与双转轴定位盘的轴心重合，磨削多个连杆颈的操作方便，节省了连杆颈的位置调节时间，提高了磨削效率。

附图说明

图1为现有的数控展成法磨削曲轴连杆颈的原理示意图；

图2为本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置的总装结构示意图；

图3为本发明中的机架的结构示意图；

图4为本发明中的可移动分度机构的结构示意图；

图5为本发明中的左双转轴定位盘的结构示意图；

图6为本发明中的右双转轴定位盘的结构示意图；

图7为图6的侧视结构示意图；

图8为本发明中的V形块结构示意图；

图9为利用本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置磨削曲轴连杆颈的结构示意图；

图10为利用本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置磨削曲轴主轴颈的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、机架；11、左支承板；12、右支承板；13、导轨；2、左双转轴定位盘；3、右双转轴定位盘；4、可移动分度机构；41、锁紧装置；5、驱动电机；6、联轴器；7、V形块；71、固定装置；8、曲轴；9、砂轮。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图2，本实施例的一种曲轴一次装夹磨削装置，包括机架1、左双转轴定位盘2、右双转轴定位盘3、可移动分度机构4、驱动电机5和V形块7，其中，

机架1上竖直设置有左支承板11和右支承板12，左支承板11和右支承板12相互平行，且左支承板11和右支承板12上分别设有一个双转轴定位盘的安装槽；左双转轴定位盘2安装于左支承板11的安装槽内，右双转轴定位盘3安装于右支承板12的安装槽内，且左双转轴定位盘2和右双转轴定位盘3同轴；机架1的左侧还设置有导轨13(如图3所示)，用于安装可移动分度机构4。

参见图5、图6和图7，左双转轴定位盘2和右双转轴定位盘3的形状均为圆柱，其上均设置有曲轴装夹卡盘和V形块安装槽，曲轴装夹卡盘与双转轴定位盘偏心设置，曲轴装夹卡盘的轴心为A轴，双转轴定位盘的轴心为B轴，在同一个定位盘上同时含有两个偏心的旋转轴(A轴和B轴)，故称为双转轴定位盘，其偏心距(即A轴与B轴之间的距离)等于曲轴8的曲柄半径，曲轴装夹卡盘相对于双转轴定位盘可自由旋转，这样，当曲轴8绕B轴转动时，即可磨削连杆颈，当曲轴8绕A轴转动时，即可磨削主轴颈，利用双转轴定位盘实现曲轴8的主轴颈和连杆颈的一次装夹磨削，结构简单，制造方便，装置成本低廉；具体地，在磨削每个连杆颈时，都需要用V形块7将曲轴8与双转轴定位盘固定，故左双转轴定位盘2和右双转轴定位盘3上的V形块安装槽需根据曲轴8的连杆颈分布角度均匀分布于对应的曲轴装夹卡盘的四周，以三拐曲轴为例，三拐曲轴的连杆颈分布角度为120°，则左双转轴定位盘2和右双转轴定位盘3上的V形块安装槽呈120°夹角分布于曲轴装夹卡盘的四周，且V形块安装槽均过曲轴装夹卡盘的轴心，当曲轴8固定后，总有一个连杆颈的轴心与双转轴定位盘的轴心重合，磨削多个连杆颈的操作方便，节省了连杆颈的位置调节时间，提高了磨削效率。

V形块7安装于V形块安装槽内，用于定位曲轴8的连杆颈；V形块7上设置有与V形块安装槽相匹配的固定装置71(如图8所示)，用于将V形块7固定于V形块安装槽上；本实施例中的固定装置71包括一端连接有压板的螺柱和螺母，螺柱穿过V形块7的一侧安装板与螺母相配合；安装时，将压板滑入V形块安装槽的导滑槽内，然后调整V形块7的位置并拧紧螺母，此时，V形块7安装板上的斜面与V形块安装槽的斜面相贴合，利用V形块7固定曲轴8和双转轴定位盘，安装方便，配合精度高，定位精确，提高了曲轴8的磨削精度。

驱动电机5的输出轴与右双转轴定位盘3同轴连接，用于驱动曲轴8绕上述的B轴转动，具体地，驱动电机5的输出轴通过联轴器6与右双转轴定位盘3连接；可移动分度机构4的电机输出轴与左双转轴定位盘2上的曲轴装夹卡盘同轴，且可移动地安装于机架1上，用于驱动曲轴8绕上述的A轴按连杆颈分布角度转动，更换不同分布角度的连杆颈进行磨削，还可以驱动曲轴8绕A轴转动，进行主轴颈的磨削，具体地，可移动分度机构4上设有与上述导轨13相配合的锁紧装置41(如图4所示)，可移动分度机构4通过锁紧装置41安装于导轨13上，本实施例中的锁紧装置41包括锁紧杆、螺杆和锁紧块，可移动分度机构4的底板上对称开设有V形导槽，底板中间为与螺杆相配合的螺纹孔，螺杆穿过该螺纹孔后，其上端与锁紧杆相连，下端与锁紧块相连；安装时，可移动分度机构4通过V形导槽安装于导轨13上，锁紧块位于导轨13下方的滑槽中，转动锁紧杆，则螺杆带动锁紧块上移或下移，实现锁紧块与滑槽上侧接触或分离，从而实现可移动分度机构4的锁紧与松开，锁紧装置41结构简单，确保了可移动分度机构4在导轨13上不会前后移动，保障了磨削的顺利完成。

下面以磨削加工三拐曲轴为例，参见图9和图10，阐述本发明的一种曲轴一次装夹磨削方法，三拐曲轴的连杆颈分布角度为120°。

本实施例的一种曲轴一次装夹磨削方法，利用上述的磨削装置，包括以下步骤：

(1)将曲轴8的两端主轴颈分别安装于左双转轴定位盘2和右双转轴定位盘3对应的曲轴装夹卡盘内，并利用曲轴装夹卡盘夹紧；将V形块7安装于V形块安装槽内，使V形块7的V形槽与曲轴8一端的连杆颈相接触，从而将曲轴8与双转轴定位盘固定；此时，以连杆颈为粗基准定位，曲轴8的一个连杆颈与双转轴定位盘同轴；

(2)驱动电机5带动曲轴8绕双转轴定位盘的轴心转动，驱动砂轮9对与双转轴定位盘同轴的曲轴8连杆颈进行磨削(如图9所示)；

(3)步骤(2)中的连杆颈磨削完成后，拆除V形块7，驱动可移动分度机构4前移并与曲轴8相结合，同时，利用锁紧装置41将可移动分度机构4锁紧，可移动分度机构4带动曲轴8转动一个连杆颈的分布角度(即120°)后，安装V形块7，将曲轴8与双转轴定位盘固定；此时，曲轴8的另一个连杆颈与双转轴定位盘同轴；

(4)驱动可移动分度机构4后退并与曲轴8相分离，重复步骤(2)，完成下一道连杆颈的磨削；

(5)重复上述步骤，完成所有连杆颈的磨削后，拆除V形块7，驱动可移动分度机构4前移并与曲轴8相结合，可移动分度机构4带动曲轴8绕曲轴装夹卡盘的轴心转动，同时驱动砂轮9对曲轴8的主轴颈依次进行磨削(如图10所示)。

本发明的一种曲轴一次装夹磨削装置及方法，仅需一次装夹就能将曲轴的主轴颈和连杆颈全部磨出，避免了多次装夹带来的误差累积，且不需要复杂的数控系统，结构简单、操作方便，提高了曲轴加工效率，降低了曲轴加工成本；曲轴的主轴颈和连杆颈都是理论圆柱轮廓，避免了原理误差，提高了加工精度。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种曲轴一次装夹磨削装置，包括机架（1），其特征在于：还包括左双转轴定位盘（2）、右双转轴定位盘（3）、可移动分度机构（4）、驱动电机（5）和V形块（7），所述的机架（1）上竖直设置有左支承板（11）和右支承板（12），所述的左支承板（11）和右支承板（12）相互平行；所述的左双转轴定位盘（2）安装于左支承板（11）上，所述的右双转轴定位盘（3）安装于右支承板（12）上，且左双转轴定位盘（2）和右双转轴定位盘（3）同轴；所述的左双转轴定位盘（2）和右双转轴定位盘（3）的形状均为圆柱，其上均设置有曲轴装夹卡盘和V形块安装槽，所述的曲轴装夹卡盘与双转轴定位盘偏心设置，其偏心距等于曲轴（8）的曲柄半径，曲轴装夹卡盘相对于双转轴定位盘可自由旋转；所述的V形块（7）安装于V形块安装槽内，用于定位曲轴（8）的连杆颈；所述的驱动电机（5）的输出轴与右双转轴定位盘（3）同轴连接；所述的可移动分度机构（4）的电机输出轴与左双转轴定位盘（2）上的曲轴装夹卡盘同轴，且可移动地安装于机架（1）上；所述的左双转轴定位盘（2）和右双转轴定位盘（3）上的V形块安装槽根据曲轴（8）的连杆颈分布角度均匀分布于对应的曲轴装夹卡盘的四周。

2.根据权利要求1所述的一种曲轴一次装夹磨削装置，其特征在于：所述的机架（1）的左侧设置有导轨（13），所述的可移动分度机构（4）上设有与导轨（13）相配合的锁紧装置（41），所述的可移动分度机构（4）通过锁紧装置（41）安装于导轨（13）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种曲轴一次装夹磨削装置，其特征在于：所述的驱动电机（5）的输出轴通过联轴器（6）与右双转轴定位盘（3）连接。

4.根据权利要求3所述的一种曲轴一次装夹磨削装置，其特征在于：所述的V形块（7）上设置有与V形块安装槽相匹配的固定装置（71），用于将V形块（7）固定于V形块安装槽上。

5.一种曲轴一次装夹磨削方法，其特征在于，利用权利要求1至4任意一项所述的磨削装置，包括以下步骤：

（1）将曲轴（8）的两端主轴颈分别安装于左双转轴定位盘（2）和右双转轴定位盘（3）对应的曲轴装夹卡盘内；将V形块（7）安装于V形块安装槽内，使V形块（7）的V形槽与曲轴（8）一端的连杆颈相接触，从而将曲轴（8）与双转轴定位盘固定；

（2）驱动电机（5）带动曲轴（8）绕双转轴定位盘的轴心转动，驱动砂轮（9）对与双转轴定位盘同轴的曲轴（8）连杆颈进行磨削；

（3）步骤（2）中的连杆颈磨削完成后，拆除V形块（7），驱动可移动分度机构（4）前移并与曲轴（8）相结合，可移动分度机构（4）带动曲轴（8）转动一个连杆颈的分布角度后，安装V形块（7），将曲轴（8）与双转轴定位盘固定；

（4）驱动可移动分度机构（4）后退并与曲轴（8）相分离，重复步骤（2），完成下一道连杆颈的磨削；

（5）完成所有连杆颈的磨削后，拆除V形块（7），驱动可移动分度机构（4）前移并与曲轴（8）相结合，可移动分度机构（4）带动曲轴（8）绕曲轴装夹卡盘的轴心转动，同时驱动砂轮（9）对曲轴（8）的主轴颈依次进行磨削。

6.根据权利要求5所述的一种曲轴一次装夹磨削方法，其特征在于：步骤（3）中驱动可移动分度机构（4）前移并与曲轴（8）相结合后，利用锁紧装置（41）将可移动分度机构（4）锁紧。