CN106271635B - 曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工方法，采用包括有涨紧机构、旋转机构、轴向进退机构、定位固定机构、两径向调节机构、配重块和轻型镗孔机的全回转自动定位加工设备，通过涨紧机构将设备与曲轴中心孔相连，通过轴向进退机构和径向调节机构调整镗孔机工作位置，通过定位固定机构固定镗孔机，采用合适的刀具和切削参数，对刀后对同钻铰孔进行加工，通过旋转机构逐步地带动轻型镗孔机绕曲轴中心孔旋转，逐一地对位于曲轴圆周上所有的同钻铰加工孔进行加工，过程中配重块对整体全回转自动定位加工设备进行力平衡。本发明具有可自动回转加工、操作简单、作业高效、成孔精度高及成本低等优点，广泛适用船用柴油机曲轴与飞轮或其他类似配合形式部件的同钻铰孔加工操作。

Description

曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备及方法

技术领域

本发明涉及一种船用低速柴油机的加工工艺装备及方法，特别涉及一种采用轻型镗孔机的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备及方法，属于机械制造技术领域。

背景技术

曲轴作为船用低速柴油机主机的核心部件对于动力输出起着至关重要的作用。船用低速柴油机的构件都是大型零件，其体积十分庞大，主机的缸径从600mm至980mm不等，重量更是达到了200～300t。

曲轴上的连接部件根据不同的主机配置而各不相同，通常曲轴需根据机型要求与飞轮、链轮(非缸套式)和前端平衡块相连。在转动过程中，飞轮和平衡块能够利用自身的重量克服主机产生的振动，同时，通过飞轮与盘车机的啮合使曲轴在主机停车时也能够继续转动，而链轮则是起到由链传动将活塞产生的动能转换至曲轴上的输出能的关键作用。上述这些连接部件与曲轴都是通过紧配螺栓以冷套方式相连接，因而对于连接孔的孔位要求非常严格，一旦由于细微的错位而导致螺栓卡死便会引发一连串的废返代价。请参阅图1和图2，飞轮2 通过以冷套方式穿置于连接孔中的紧配螺栓1与曲轴3连接。

目前连接孔加工的主要方式可分为两种：1、曲轴钻模板方式，2、曲轴预钻孔方式。两者的差别在于，前者在加工后能够直接安装，而后者需后期装配时再加工。

钻模板加工方式中，曲轴装配前虽然不必再加工，但有时也存在装配时连接孔出现微小偏差的问题，并且该方式的加工成本也较高。

预钻孔加工方式中，曲轴与飞轮连接前须对曲轴和飞轮上相应的预钻孔进行同钻铰，即在同一工序中对两构件上相对应的预钻孔同时完成钻铰加工，目前同钻铰加工一般依赖摇臂钻床或直接使用轻型镗孔机。

使用摇臂钻床进行同钻铰加工的精度和效率都相对较高，并且还可以在360°方向上加工与水平面平行或有夹角的孔，但是这种方式仍然存在以下缺陷：

1、由于曲轴本体重量较大，因此在摇臂钻床上进行工件起吊、定位、固定、翻转等操作都较为困难；

2、钻孔前后，曲轴需通过两次转运后才能往返于摇臂钻工作平台与曲轴飞轮安装区域，因此对转运设备的载荷能力等要求很高；

3、摇臂钻床需由经考试合格取证后的专业人员操作，其必须熟悉设备结构性能方能独立操作，此外设备维护也需要借助专业人员，所以采用摇臂钻床进行同钻铰加工对作业人员适岗性存在一定局限；

4、整套摇臂钻设备投产以及台位铺设费用相对较高，使用过程中需对整套设备的润滑系统、冷却系统、主轴进刀箱及电路系统等做定期维护，因而设备的前期投入和后期投入均较高；

5、摇臂钻床需占用的场地面积较大，且无法实现灵活、方便的移动作业，只能将工件运至机床前进行加工。

使用轻型镗孔机直接进行同钻铰加工需要按照预钻孔的分布调整机位逐一操作，因此操作时的孔位调整工序、对刀工序都需占用起重设备，一般一台机需半天到一天时间，从而造成设备占用时间的大量浪费。

从目前技术水平情况来看，既能达到类似摇臂钻的操作模式，同时又可兼顾设备体积较小，且能达到钻孔精度、操作轻便、作业高效、通用性高的技术设备尚属空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有预钻孔加工方式的缺陷，提供一种用于船用低速柴油机的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备及方法，采用全回转设备配合轻型镗孔机及铣、铰刀的使用，对曲轴与飞轮的预钻孔采取旋转定位逐一同钻铰加工，使两个部件之间的连接孔位完全一致，从而达到提高劳动效率、减少场地占用、提高加工精度和降低设备成本的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，对所述曲轴和飞轮上的同钻铰孔进行加工，其特征在于，所述全回转自动定位加工设备包括：

轻型镗孔机，位于所述全回转自动定位加工设备的上部，用于对所述同钻铰孔进行切削加工；

配重块，位于所述全回转自动定位加工设备的下部，用于所述全回转自动定位加工设备在工作过程中的力矩平衡；

涨紧机构，位于所述全回转自动定位加工设备的中心位置，通过涨紧力固定连接于所述曲轴的中心孔中，将所述全回转自动定位加工设备与该曲轴连接和进行整体的中心定位；

旋转机构，位于所述涨紧机构的外周，包括旋转体、旋转齿轮组和伺服减速电机，所述旋转齿轮组分别连接所述涨紧机构和旋转体，所述伺服减速电机通过该旋转齿轮组带动所述旋转体以所述曲轴的中心为圆心绕固定的涨紧机构旋转；

轴向进退机构，位于所述轻型镗孔机的下方，用于安装固定该轻型镗孔机并对该轻型镗孔机进行轴向位置的调节；

定位固定机构，固定于所述轴向进退机构的前部且连接于所述同钻铰孔中，用于对所述轻型镗孔机的工作位置进行定位和固定；

第一径向调节机构，下端与所述旋转机构的旋转体固定连接且与该旋转体同步旋转，上端与所述轴向进退机构固定连接，用于沿径向调节所述轻型镗孔机的工作位置；

第二径向调节机构，上端与所述旋转机构的旋转体固定连接且与该旋转体同步旋转，下端与所述配重块固定连接，用于沿径向调节所述配重块的位置以达到所述全回转自动定位加工设备整体的力矩平衡；

对刀设备，与所述轻型镗孔机连接，用于保证进刀方向对于所述同钻铰孔的同轴度与垂直度；

所述旋转机构通过所述第一径向调节机构和轴向进退机构逐步地带动所述轻型镗孔机绕固定于所述曲轴中心孔中的涨紧机构旋转，所述第一径向调节机构沿径向调节所述轻型镗孔机的工作位置，所述轴向进退机构沿轴向调节所述轻型镗孔机的工作位置，所述定位固定机构定位和固定所述轻型镗孔机的工作位置，经所述对刀设备对刀后，所述轻型镗孔机逐一地对位于所述曲轴圆周上所有的同钻铰孔进行加工，过程中所述配重块在经所述第二径向调节机构调节确定的位置上对整体的所述全回转自动定位加工设备进行力矩平衡。

作为进一步改进，所述的涨紧机构包括有楔块和涨紧油缸，液压油进入该涨紧油缸后推动所述楔块沿径向伸出，并通过摩擦力的作用使该涨紧机构整体涨紧固定于所述曲轴的中心孔中。

作为进一步改进，所述的旋转机构的伺服减速电机上安装有电子脉冲手轮，通过旋转该电子脉冲手轮控制所述轻型镗孔机旋转到加工位置上。

作为进一步改进，所述的第一径向调节机构和第二径向调节机构结构相同，包括有手轮和螺纹丝杆，通过旋转该手轮控制位于内部的螺纹丝杆，分别实现对所述轻型镗孔机和配重块的位置调节。

作为进一步改进，所述的轴向进退机构包括机座底板、直线导轨、导轨压紧块和滑动底板，所述机座底板固定连接于所述第一径向调节机构的上端，所述直线导轨固定连接于所述机座底板上且沿轴向排列，所述滑动底板连接于该直线导轨上且沿该直线导轨移动，所述轻型镗孔机安装于该滑动底板上并通过导轨压紧块定位固定。

作为进一步改进，所述的定位固定机构包括固定板连接件、固定板、防护衬套和垫块，所述固定板通过若干固定块直立地固定连接于所述轴向进退机构的前部，该固定板上设置有至少两个位置与所述曲轴圆周上同钻铰孔相应的连接孔，所述固定板连接件穿入所述同钻铰孔中且与所述曲轴连接，所述垫块安装于所述固定板与曲轴之间，所述防护衬套套置于所述固定板连接件的外周与所述同钻铰孔的内壁之间。

本发明的另一技术方案为：

一种上述全回转自动定位加工设备实现的曲轴飞轮同钻铰孔的自动定位加工方法，其操作步骤包括：

1)作业前准备工作——

调整所述曲轴与飞轮的同轴度并基本对齐相应的同钻铰孔，在对角方向上使用工艺螺栓固定该飞轮与曲轴的相对位置；

2)安装全回转自动定位加工设备——

组装好所述全回转自动定位加工设备，使其涨紧机构对准并穿入所述曲轴的中心孔，通过操作该涨紧机构将整体全回转自动定位加工设备固定连接于所述曲轴的中心孔中；

3)轻型镗孔机工作位置的径向调节——

操作所述第一径向调节机构，使轻型镗孔机的镗杆中心到达工作位置，操作所述第二径向调节机构，使配重块到达满足整体设备力矩平衡所需的位置；

4)轻型镗孔机工作位置的轴向调节——

调节所述轴向进退机构使所述轻型镗孔机沿轴向前后移动，根据所需的换刀行程确定并固定该轻型镗孔机的位置；

5)固定轻型镗孔机——

将所述定位固定机构连接于待切削孔相邻两侧的两同钻铰孔中，对所述轻型镗孔机的工作位置进行定位和固定；

6)轻型镗孔机对刀操作——

将所述对刀设备锁紧在所述轻型镗孔机上并进入待切削孔中，通过调整所述轻型镗孔机的位置，使轻型镗孔机的进刀方向与该待切削孔达到同轴度与垂直度要求，对刀操作结束后将所述全回转自动定位加工设备上的所有连接件完全紧固到位；

7)刀具选型和同钻铰作业——

根据待切削孔的加工要求选择合适的刀具和切削工艺参数并调节所述轻型镗孔机，启动该轻型镗孔机切削加工所述待切削孔，同时进行润滑、冷却和清屑；

8)检查同钻铰孔的成孔的质量——

每次切削加工之后检查同钻铰孔的成孔的光洁度和圆周度，若有不满足质量要求的项目，则重复进行步骤7)，直至全部项目满足质量要求；

9)旋转全回转自动定位加工设备到下一个相邻待切削孔的位置——

拆除所述定位固定机构与曲轴的连接，通过操作所述旋转机构使所述轻型铰孔机旋转到下一待切削孔的相应位置；

10)逐一地完成对所有同钻铰孔的加工——

重复进行步骤6)至8)，直至位于所述曲轴圆周上所有的同钻铰孔均加工完毕；

11)拆除所述全回转自动定位加工设备——

拆除所述定位固定机构与曲轴的连接，将所述全回转自动定位加工设备旋转至水平位置，操作所述涨紧机构拆除整体全回转自动定位加工设备与所述曲轴的固定连接，使用吊运设备将所述全回转自动定位加工设备放回存放位置；

12)成孔尺寸测量，配备紧配螺栓——

测量所有同钻铰孔的成孔的内径，并配制相应的紧配螺栓，将所有紧配螺栓冷套安装至相应的同钻铰孔的成孔中，紧固连接所述曲轴与飞轮，完成同钻铰加工。

作为进一步改进，步骤8)中，所述的质量要求为同钻铰孔的成孔的圆周度在全长上孔径差值小于0.05mm，光洁度为Ra1.6。

与采用摇臂钻床和直接使用轻型镗孔机的传统方式进行曲轴、飞轮同钻铰的操作方式相比较，本发明主要具有以下优点：

1、采用机械机构(涨紧机构、旋转机构、轴向进退机构、第一径向调节机构、第二径向调节机构)自动旋转调节所述轻型镗孔机的工作位置，实现了自动全回转式的同钻铰加工操作，提高了同钻铰孔对中工作效率，提升了孔位定位精度；

2、全回转自动定位加工设备具有体积小、重量轻、成本低、易于维护的优点；

3、简化了操作手段，所述设备面向的操作人员的范围更广；

4、操作过程所需起重设备的辅助时间较短，只需吊运设备配合一次拆装到位，提升了现场的立体作业效率和设备利用率，降低了工艺成本；

5、采用本发明所述设备和方法进行同钻铰加工后，成孔的尺寸、表面粗糙度等参数均满足了图纸所需要求，保证了孔的同钻铰加工质量；

6、可广泛适用于目前多种船用低速柴油机的曲轴飞轮同钻铰操作。

附图说明

图1是船用低速柴油机曲轴与飞轮安装示意图。

图2是图1连接处的局部结构示意图。

图3是本发明全回转自动定位加工设备的主视图。

图4是图3的侧视图。

图5是涨紧机构和旋转机构的立体示意图之一。

图6是涨紧机构和旋转机构的立体示意图之二。

图7是轴向进退机构的立体示意图。

图8是轻型镗孔机的主视图。

图9是图8的右视图。

图10是轻型镗孔机的安装示意图。

图11是定位固定机构和对刀设备的示意图。

图12是本发明加工方法的流程图。

图13是本发明设备的安装示意图。

图14是图13的右视图。

图15是全回转自动定位加工设备的置放示意图。

图中，

1—紧配螺栓，2—飞轮，3—曲轴，4—主轴箱，5—进刀手轮，6—镗杆，7—刀杆锁紧螺母，8—电机，9—对刀块，10—对刀器，11—水平支头螺栓，12—固定块，13—固定板连接件，14—固定板，15—防护衬套，16—垫块，17—刀具，18—存放支架，19—吊环，20—高度支头螺栓，21—镗孔机连接件，22—同钻铰孔，23—涨紧机构，24—轴向进退机构，25—第一径向调节机构，26—第二径向调节机构，27—配重块，28—伺服减速电机，29—旋转齿轮组，30—轻型镗孔机，31—楔块，32—涨紧油缸，33—进油口， 34—回油口，35—旋转机构，36—直线导轨，37—导轨压紧块，38—滑动底板，39—限位槽， 40—机座底板，41—定位固定机构，42—旋转体。

具体实施方式

本发明针对船用低速柴油机曲轴以预钻孔形式供货的情况，提出了一种采用全回转自动定位加工设备实现的曲轴与飞轮同钻铰加工的方法。请参阅图1和图2，通常曲轴3根据柴油机机型不同，通过紧配螺栓1与飞轮2等同铰部件相连接，构成曲轴飞轮总成。连接孔的尺寸以及位置需通过同钻铰加工来精确保证，而本发明即解决这些同钻铰孔的加工问题。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在以下表述中，所述的轴向是指所述曲轴的中心孔的轴线方向，所述的径向是指所述曲轴的半径方向，所述的待切削孔指的是加工前的同钻铰孔，所述的成孔指的是加工后的同钻铰孔，所述的工作位置指的是轻型镗孔机为了加工某待切削孔而所处的相应位置，所述的平衡位置指的是配重块为了对整体的全回转自动定位加工设备进行力矩平衡而所处的位置。

请结合参阅图3和图4，图示曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备包括涨紧机构23、旋转机构35、第一径向调节机构25、第二径向调节机构26、轴向进退机构24、定位固定机构41、轻型镗孔机30和对刀设备；其中，涨紧机构23固定于曲轴3的中心孔中，旋转机构35通过第一径向调节机构25和轴向进退机构24逐步地带动轻型镗孔机30绕涨紧机构23旋转，第一径向调节机构25沿径向调节轻型镗孔机30的工作位置，轴向进退机构24 沿轴向调节轻型镗孔机30的工作位置，定位固定机构41定位和固定轻型镗孔机的工作位置，第二径向调节机构26沿径向调节确定配重块27的平衡位置，经对刀设备对刀后，轻型镗孔机30逐一地对位于曲轴3圆周上所有的同钻铰孔22进行加工，过程中配重块27对整体的全回转自动定位加工设备进行力矩平衡。

请结合参阅图5和图6，所述涨紧机构23位于所述全回转自动定位加工设备的中心位置，用于将该全回转自动定位加工设备与所述曲轴3连接和进行该设备整体的中心定位。所述涨紧机构23包括有楔块31和涨紧油缸32，该涨紧油缸32上设有进油口33和回油口34，并且穿入曲轴3的中心孔中。液压油通过进油口33进入该涨紧油缸32后，通过往复油泵机理将油压打压推动所述楔块31沿径向伸出涨开，从而通过涨紧力产生的摩擦力的作用，使所述涨紧机构23涨紧固定于所述曲轴3的中心孔中，见图13，进而使整体全回转自动定位加工设备与所述曲轴3保持紧密连接固定状态。

请参阅图5和图6，所述旋转机构35位于所述涨紧机构23的外周，包括有旋转体42、旋转齿轮组29和伺服减速电机28；所述旋转齿轮组29分别连接所述涨紧机构23和旋转体42，220V的所述伺服减速电机28上安装有电子脉冲手轮。通过旋转该电子脉冲手轮能够控制所述伺服减速电机28，再通过啮合的旋转齿轮组29带动所述旋转体42，以所述曲轴3的中心为圆心绕固定的涨紧机构23旋转，进而使连接在该旋转体42上的所述设备的轻型镗孔机30全自动旋转至待切削孔的加工位置上。

请结合参阅图3和图4，所述第一径向调节机构25位于所述涨紧机构23的上方，用于沿径向调节所述轻型镗孔机30的工作位置，该第一径向调节机构25的下端与所述旋转机构 35的旋转体42固定连接，并且与该旋转体42同步旋转，上端与所述轴向进退机构24固定连接。所述第一径向调节机构25包括有手轮和位于内部的螺纹丝杆，通过旋转该手轮控制螺纹丝杆，能够实现整套全回转自动定位加工设备做径向伸缩动作，达到对所述轻型镗孔机30 工作位置的调节，使轻型镗孔机30到达加工所述待切削孔所要求的工作位置。所述第一径向调节机构25的外壁上设置有用于吊运的吊环19(见图4)。

请参阅图7，所述的轴向进退机构24，又名镗孔机机座，固定连接在所述第一径向调节机构25的上端，位于所述轻型镗孔机30的下方，用于安装固定所述轻型镗孔机30并对该轻型镗孔机30的工作位置进行轴向调节。所述轴向进退机构24包括机座底板40、直线导轨36、导轨压紧块37和滑动底板38；所述机座底板40固定连接于所述第一径向调节机构25的上端，所述直线导轨36固定连接于所述机座底板40上且沿轴向排列，所述滑动底板38连接于该直线导轨36上且沿该直线导轨36移动，所述轻型镗孔机30安装于该滑动底板38上且随该滑动底板38沿轴向移动，一旦该轻型镗孔机30的工作位置轴向调节完成，则通过所述导轨压紧块37压紧所述直线导轨36以对所述轻型镗孔机30定位固定；所述机座底板40上开有用于调节所述轴向进退机构24位置的限位槽39。

请参阅图3，所述轻型镗孔机30位于所述全回转自动定位加工设备的上部，用于对所述同钻铰孔进行切削加工。请结合参阅图8和图9，所述轻型镗孔机30包括主轴箱4、镗杆6、刀杆锁紧螺母7、电机8和进刀手轮5。所述主轴箱4用于安装轴承、衬套及连接件。所述镗杆6贯穿于该主轴箱4中，用以连接刀具，在该镗杆6外部安装有保护套以避免其受损。所述刀杆锁紧螺母7连接在所述镗杆6的尾部，用以锁紧刀具。所述电机8安装在所述主轴箱4内，连接并驱动该镗杆6，用以调节所述镗杆6的转速与进刀速度，从而满足加工所需的单位时间切削量和进刀量。所述进刀手轮5用于对刀时的手动进刀，其连接并驱动所述镗杆6。请参阅图10，所述轻型镗孔机30通过镗孔机连接件21安装于所述轴向进退机构 24的滑动底板38上，在该轻型镗孔机30的主轴箱4与滑动底板38之间设置有高度支头螺栓20和水平支头螺栓11，用以在横向和竖向两个方向上调整安装在该轻型镗孔机30上的刀具姿态，以使所述轻型镗孔机30与所述同钻铰孔22达到各方向的同轴和垂直度要求，见图11。

所述对刀设备与所述轻型镗孔机30连接，用于手动进刀检测和调整进刀方向，以保证进刀方向对于所述同钻铰孔22的同轴度与垂直度。请参阅图3，该对刀设备包括对刀器10 和连接于该对刀器10上的对刀块9，该对刀器10利用锥形端部的螺纹与所述镗杆6相连并锁紧(见图11)。

请参阅图3，所述定位固定机构41固定于所述轴向进退机构24的前部且连接于所述同钻铰孔22中，用于对所述轻型镗孔机30的工作位置进行定位和固定。请结合参阅图7和图11，所述的定位固定机构41包括固定板连接件13、固定板14、防护衬套15和垫块16。所述固定板14通过若干固定块12固定连接于所述轴向进退机构24的机座底板40的前部且处于直立的位置，用于工作过程中所述轻型镗孔机30与飞轮面之间的位置固定；该固定板 14上设置有至少两个连接孔(见图10)，该两个连接孔的位置与所述曲轴3圆周上同钻铰孔22的分布相匹配(见图14)；该固定板14可根据机型的不同而更换。请参阅图11，所述固定板连接件13穿入位于待切削孔相邻两侧的同钻铰孔22中且与所述曲轴3连接；如果该两同钻铰孔22已同钻铰加工完毕，则将所述防护衬套15套置于所述固定板连接件 13的外周与所述同钻铰孔22的内壁之间，以避免孔壁被螺栓损伤。所述垫块16根据所述固定板14与曲轴3之间的距离安装于所述固定板14与曲轴3之间，通过限位槽39的调节使曲轴3、固定板14和垫块16之间密切贴合，最后再将固定板连接件13旋紧。

请结合参阅图3和图4，所述第二径向调节机构26位于所述全回转自动定位加工设备的下部，上端与所述旋转机构35的旋转体42固定连接且与该旋转体35同步旋转，下端与所述配重块27固定连接，用于沿径向调节所述配重块27的位置以达到所述全回转自动定位加工设备整体的力矩平衡。该第二径向调节机构26的结构与第一径向调节机构25相同，包括有手轮和位于内部的螺纹丝杆，通过旋转该手轮控制螺纹丝杆，能够实现整套全回转自动定位加工设备做径向伸缩动作，达到对所述配重块27平衡位置的调节，使工作过程中的全回转自动定位加工设备达到力矩平衡。所述第一径向调节机构25的外壁上设置有用于吊运的吊环 19(见图4)。

所述配重块27位于所述全回转自动定位加工设备的下部，固定连接于所述第二径向调节机构26的下端，主要作用为满足所述全回转自动定位加工设备在工作过程中的力矩平衡。

本发明所述的曲轴飞轮同钻铰孔的自动定位加工方法通过所述全回转自动定位加工设备实现，其流程图见图12，具体步骤包括：

一、作业前准备工作——

首先根据曲轴3与飞轮2的总厚度将满足行程要求的全回转自动定位加工设备配备到位，根据该飞轮2上同钻铰孔22的分布选择固定板14，根据待切削孔的尺寸选择对刀块9；然后连接曲轴3与飞轮2，并使用液压千斤顶调整曲轴3与飞轮2的同轴度，使相应的同钻铰孔22基本对齐，偏差不得超过0.30mm；最后至少使用两个工艺螺栓在对角方向上将该飞轮2与曲轴3相对位置固定，防止两者之间发生相对转动；如在已同钻铰的成孔中安装工艺螺栓时，应根据孔的尺寸安装相应的防护衬套，防止孔被螺栓碰损。

二、安装全回转自动定位加工设备——

A、先用镗孔机连接件21将轻型镗孔机30安装在轴向进退机构24的滑动底板38上，再将该滑动底板38通过固定块12与选定的固定板14连接，从而将轴向进退机构24与固定板14组合为一体；将该组合件再安装至第一径向调节机构25上，如图7所示。

B、利用吊环19将组合后的全回转自动定位加工设备吊装到所述曲轴3上，请参阅图13 和图14，使设备中心位置的涨紧机构23对准曲轴3的中心孔并穿入。

C、请参照图6，在涨紧油缸32上的进油口33和回油口34分别插上液压油管并与手揿泵相连，缓慢打压使楔块31与曲轴3的中心孔内壁完全接触涨紧，此时全回转自动定位加工设备已经同曲轴3紧密连接到位，松开吊车。

三、轻型镗孔机工作位置的径向调节——

A、根据机型的图纸尺寸，获得同钻铰孔中心位置的半径数据，并计算出配重块27达到相应平衡力矩所需的力臂。

B、请参照图4，调节第一径向调节机构25上的手轮，使轻型镗孔机30的镗杆中心适应曲轴3上待切削孔的位置。

C、请参照图4，调节第二径向调节机构26上的手轮，使配重块27的力臂满足整体设备力矩平衡所需的位置。

四、轻型镗孔机工作位置的轴向调节——

A、根据所需的刀具长度判断需要的换刀行程。

B、请参阅图7，通过调节轴向进退机构24的手轮，使轻型镗孔机30能够在直线导轨36上沿轴向前后移动，当其移动到满足换刀行程的位置后，使用导轨压紧块37压紧直线导轨36以锁定轻型镗孔机30的位置。

五、固定轻型镗孔机——

使用固定板连接件13穿入位于待切削孔相邻两侧的两同钻铰孔22上(见图14)，与所述曲轴3连接，对所述轻型镗孔机30的工作位置进行定位和固定；如果该同钻铰孔 22已同钻铰加工完毕，则在该同钻铰孔22中安装防护衬套15(见图11)，以避免孔壁被螺栓损伤。再结合参阅图11和图13，根据所述固定板14与曲轴3之间的距离安装垫块16，并通过限位槽39的调节使曲轴3、固定板14与垫块16之间密切贴合，最后再将固定板连接件13打紧，用以消除设备工作时产生的抖动。轻型镗孔机30固定后的状态见图13。

六、轻型镗孔机对刀操作——

请结合参阅图10和图11，在对刀器10头部安装对刀块9，构成所述对刀设备，通过手动进刀检测并借助高度支头螺栓20和水平支头螺栓11调整进刀方向，以保证进刀方向对于所述同钻铰孔22的同轴度与垂直度，操作如下：

A、将所述对刀设备安装在轻型镗孔机30上并锁紧。

B、测量与调整同轴度：摇动进刀手轮5通过手动进刀推进所述对刀设备，使所述对刀块9进入待加工的同钻铰孔22(待切削孔)中，通过调整所述水平支头螺栓11和高度支头螺栓20调节所述轻型镗孔机30的进刀方向，使对刀块9完全进入待加工的同钻铰孔22中，直到满足同轴度要求；

测量与调整垂直度(轴线平行度)：将对刀器10进到孔底，使用精度为0.05mm的塞尺检查对刀器10与曲轴3端面之间的间隙，要求不得大于0.05mm，否则调节高度支头螺栓20和水平支头螺栓11，直到满足垂直度要求。

C、对刀调整结束后，将全回转自动定位加工设备上的所有连接件完全紧固到位。

七、刀具选型和同钻铰作业——

A、测量待加工的同钻铰孔22(待切削孔)的尺寸，请参阅图13，并根据该尺寸选择合适的刀具17，所述刀具17包括插铣刀、铰刀和珩磨工具，并将刀具17安装在镗杆6上。

所述插铣刀使用短锥柄向后排屑插铣刀，所述铰刀使用向前排屑铰刀。

选择刀具时，原则上第一把刀的直径不得大于待切削孔孔径1mm，刀具的选择应逐级选择，不得随意跳级，最后一刀必须使用铰刀精铰或珩磨工具(两者择一)。

B、根据同钻铰孔22的成孔所需的光洁度，选择合适的刀具转速和进刀量等工艺参数并调节所述轻型镗孔机30上的电机8。

转速及进刀量选择的原则如下：

a、粗铰时，应选择较低的转速及较大的进刀量；

b、精铰时，应选择较高的转速及较小的进刀量；

c、对于直径60mm以上的孔同钻铰时，应选择较低的转速及较小的进刀量；

d、对于直径60mm以下的孔同钻铰时，应根据项a、b选择；

e、由于曲轴3与飞轮2的材质不同，刀具17同钻铰至曲轴3时，应降低转速及进刀量，以获得更大的切削力。

C、切削加工待切削孔：启动轻型镗孔机30切削加工所述待切削孔，孔加工过程中，必须不断朝待切削孔中注射切削液来润滑、冷却刀具17，以保证铰孔质量，并避免刀具过热受损；此外，必须不断清除孔内的铁屑，以防止铁屑堆积，刮伤孔壁表面。

八、检查同钻铰孔的质量——

每次切削加工之后必须检查同钻铰孔22的成孔的光洁度及圆周度，若有不满足质量要求的项目，则重复进行步骤七，重新选配更换刀具后再进行同铰，直至全部项目满足质量要求。所述同钻铰孔22的成孔的质量要求为圆周度在全长上孔径大小差值小于0.05mm，光洁度为Ra1.6。

九、旋转全回转自动定位加工设备到下一个相邻待切削孔的位置——

A、当前一同钻铰孔22加工完毕满足质量要求后，拆除固定板14上的固定板连接件13、保护衬套15和垫块16。

B、当需要进行下一个待切削孔的同钻铰加工时，请参阅图14，通过操作伺服减速电机 28上的电子脉冲手轮，使操作伺服减速电机28带动旋转齿轮组29，将所述轻型铰孔机30镗杆中心位置以曲轴3的中心为圆心，自动旋转到下一待切削孔的相应位置。

其中，伺服减速电机28上的电脉冲手轮有高、中、低三档转速，分别对应不同的旋转角速度，其中低速档可精确控制旋转角度，保证精度0.1°以内。电子脉冲手轮可通过直接旋转，从而操控轻型镗孔机30旋转到加工位置。

十、逐一地完成对所有同钻铰孔的加工——

重复进行步骤六至步骤八，以此类推，直至位于所述曲轴3圆周上所有的同钻铰孔22均加工完毕。

十一、拆除所述全回转自动定位加工设备——

A、将轻型镗孔机30的镗杆6收回并拆除刀具17，拆除固定板14与曲轴3之间的所有连接件。

B、通过旋转机构35将全回转自动定位加工设备旋转至水平位置并使吊车与设备上的吊环19连接。

C、将手揿泵、液压油管与涨紧油缸32上的进油口33、回油口34相连，变换手揿泵上打压方向，使液压换向打压从而松开涨紧机构23，分离整体全回转自动定位加工设备与所述曲轴3的固定连接，将全回转自动定位加工设备拆除，并且如图15所示方式放回用于日常放置的存放支架18上。

十二、成孔尺寸测量，配备紧配螺栓——

同钻铰加工结束后，测量所有加工完毕且质量合格的成孔的内径，并根据测量尺寸匹配加工紧配螺栓1，直径应满足图纸要求公差，然后将所有紧配螺栓1冷套安装至相应的同钻铰孔22的成孔中，紧固连接所述曲轴3与飞轮2，完成同钻铰加工。

以上仅以曲轴飞轮同钻铰孔的加工为实施例，但并非用来限定本发明的实施范围，凡依据本发明的精神和原则所做的等效替换、变化及修改，都应属于本发明的保护范围。

本发明除具有全回转自动定位功能、操作高效、易于维护、起重设备占用率低等优点外，同时还能够满足成孔的质量要求，适用于各种船用柴油机曲轴与飞轮或其他类似配合形式部件的同钻铰孔加工操作。

Claims (8)

1.一种曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，对所述曲轴和飞轮上的同钻铰孔进行加工，其特征在于，所述全回转自动定位加工设备包括：

轻型镗孔机，位于所述全回转自动定位加工设备的上部，用于对所述同钻铰孔进行切削加工；

配重块，位于所述全回转自动定位加工设备的下部，用于所述全回转自动定位加工设备在工作过程中的力矩平衡；

涨紧机构，位于所述全回转自动定位加工设备的中心位置，通过涨紧力固定连接于所述曲轴的中心孔中，将所述全回转自动定位加工设备与该曲轴连接和进行整体的中心定位；

旋转机构，位于所述涨紧机构的外周，包括旋转体、旋转齿轮组和伺服减速电机，所述旋转齿轮组分别连接所述涨紧机构和旋转体，所述伺服减速电机通过该旋转齿轮组带动所述旋转体以所述曲轴的中心为圆心绕固定的涨紧机构旋转；

轴向进退机构，位于所述轻型镗孔机的下方，用于安装固定该轻型镗孔机并对该轻型镗孔机进行轴向位置的调节；

定位固定机构，固定于所述轴向进退机构的前部且连接于所述同钻铰孔中，用于对所述轻型镗孔机的工作位置进行定位和固定；

第一径向调节机构，下端与所述旋转机构的旋转体固定连接且与该旋转体同步旋转，上端与所述轴向进退机构固定连接，用于沿径向调节所述轻型镗孔机的工作位置；

第二径向调节机构，上端与所述旋转机构的旋转体固定连接且与该旋转体同步旋转，下端与所述配重块固定连接，用于沿径向调节所述配重块的位置以达到所述全回转自动定位加工设备整体的力矩平衡；

对刀设备，与所述轻型镗孔机连接，用于保证进刀方向对于所述同钻铰孔的同轴度与垂直度；

所述旋转机构通过所述第一径向调节机构和轴向进退机构逐步地带动所述轻型镗孔机绕固定于所述曲轴中心孔中的涨紧机构旋转，所述第一径向调节机构沿径向调节所述轻型镗孔机的工作位置，所述轴向进退机构沿轴向调节所述轻型镗孔机的工作位置，所述定位固定机构定位和固定所述轻型镗孔机的工作位置，经所述对刀设备对刀后，所述轻型镗孔机逐一地对位于所述曲轴圆周上所有的同钻铰孔进行加工，过程中所述配重块在经所述第二径向调节机构调节确定的位置上对整体的所述全回转自动定位加工设备进行力矩平衡。

2.根据权利要求1所述的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，其特征在于，所述的涨紧机构包括有楔块和涨紧油缸，液压油进入该涨紧油缸后推动所述楔块沿径向伸出，并通过摩擦力的作用使该涨紧机构整体涨紧固定于所述曲轴的中心孔中。

3.根据权利要求1所述的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，其特征在于，所述的旋转机构的伺服减速电机上安装有电子脉冲手轮，通过旋转该电子脉冲手轮控制所述轻型镗孔机旋转到工作位置上。

4.根据权利要求1所述的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，其特征在于，所述的第一径向调节机构和第二径向调节机构结构相同，包括有手轮和螺纹丝杆，通过旋转该手轮控制位于内部的螺纹丝杆，分别实现对所述轻型镗孔机和配重块的位置调节。

5.根据权利要求1所述的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，其特征在于，所述的轴向进退机构包括机座底板、直线导轨、导轨压紧块和滑动底板，所述机座底板固定连接于所述第一径向调节机构的上端，所述直线导轨固定连接于所述机座底板上且沿轴向排列，所述滑动底板连接于该直线导轨上且沿该直线导轨移动，所述轻型镗孔机安装于该滑动底板上并通过导轨压紧块定位固定。

6.根据权利要求1所述的曲轴飞轮同钻铰孔的全回转自动定位加工设备，其特征在于，所述的定位固定机构包括固定板连接件、固定板、防护衬套和垫块，所述固定板通过若干固定块直立地固定连接于所述轴向进退机构的前部，该固定板上设置有至少两个位置与所述曲轴圆周上同钻铰孔相应的连接孔，所述固定板连接件穿入所述同钻铰孔中且与所述曲轴连接，所述垫块安装于所述固定板与曲轴之间，所述防护衬套套置于所述固定板连接件的外周与所述同钻铰孔的内壁之间。

7.一种采用权利要求1所述的全回转自动定位加工设备实现的曲轴飞轮同钻铰孔的自动定位加工方法，其操作步骤包括：

1)作业前准备工作——

调整所述曲轴与飞轮的同轴度并基本对齐相应的同钻铰孔，在对角方向上使用工艺螺栓固定该飞轮与曲轴的相对位置；

2)安装全回转自动定位加工设备——

组装好所述全回转自动定位加工设备，使其涨紧机构对准并穿入所述曲轴的中心孔，通过操作该涨紧机构将整体全回转自动定位加工设备固定连接于所述曲轴的中心孔中；

3)轻型镗孔机工作位置的径向调节——

操作所述第一径向调节机构，使轻型镗孔机的镗杆中心到达工作位置，操作所述第二径向调节机构，使配重块到达满足整体设备力矩平衡所需的位置；

4)轻型镗孔机工作位置的轴向调节——

调节所述轴向进退机构使所述轻型镗孔机沿轴向前后移动，根据所需的换刀行程确定并固定该轻型镗孔机的位置；

5)固定轻型镗孔机——

将所述定位固定机构连接于待切削孔相邻两侧的两同钻铰孔中，对所述轻型镗孔机的工作位置进行定位和固定；

6)轻型镗孔机对刀操作——

将所述对刀设备锁紧在所述轻型镗孔机上并进入待切削孔中，通过调整所述轻型镗孔机的位置，使轻型镗孔机的进刀方向与该待切削孔达到同轴度与垂直度要求，对刀操作结束后将所述全回转自动定位加工设备上的所有连接件完全紧固到位；

7)刀具选型和同钻铰作业——

根据待切削孔的加工要求选择合适的刀具和切削工艺参数并调节所述轻型镗孔机，启动该轻型镗孔机切削加工所述待切削孔，同时进行润滑、冷却和清屑；

8)检查同钻铰孔的成孔的质量——

每次切削加工之后检查同钻铰孔的成孔的光洁度和圆周度，若有不满足质量要求的项目，则重复进行步骤7)，直至全部项目满足质量要求；

9)旋转全回转自动定位加工设备到下一个相邻待切削孔的位置——

拆除所述定位固定机构与曲轴的连接，通过操作所述旋转机构使所述轻型铰孔机旋转到下一待切削孔的相应位置；

10)逐一地完成对所有同钻铰孔的加工——

重复进行步骤6)至8)，直至位于所述曲轴圆周上所有的同钻铰孔均加工完毕；

11)拆除所述全回转自动定位加工设备——

拆除所述定位固定机构与曲轴的连接，将所述全回转自动定位加工设备旋转至水平位置，操作所述涨紧机构拆除整体全回转自动定位加工设备与所述曲轴的固定连接，使用吊运设备将所述全回转自动定位加工设备放回存放位置；

12)成孔尺寸测量，配备紧配螺栓——

测量所有同钻铰孔的成孔的内径，并配制相应的紧配螺栓，将所有紧配螺栓冷套安装至相应的同钻铰孔的成孔中，紧固连接所述曲轴与飞轮，完成同钻铰加工。

8.根据权利要求7所述的曲轴飞轮同钻铰孔的自动定位加工方法，其特征在于，步骤8)中，所述的质量要求为同钻铰孔的成孔的圆周度在全长上孔径差值小于0.05mm，光洁度为Ra1.6。