CN108044509A - 一种保证曲轴主轴圆角质量的砂轮修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种保证曲轴主轴圆角质量的砂轮修整方法，采用合理的砂轮修整方法及频次，有效地消除曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷；通过轮廓仪的检测手段识别曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷，使圆角质量稳定受控；本发明的优点是：在精磨曲轴过程中设置了3个不同阶段的磨削过程，更合理地保障精磨质量；通过精密的轮廓仪检测设备的对圆角部位进行检测，并采用放大800倍对缺陷部位进行的观察识别缺陷，有效地对曲轴主轴圆角凸起的缺陷进行判断，保证砂轮在磨削过程中的质量状况，从而杜绝曲轴主轴颈圆角凸起的质量风险，起到稳固的防错作用。

Description

一种保证曲轴主轴圆角质量的砂轮修整方法
技术领域
本发明涉及机械领域，具体说是一种曲轴的磨削工艺。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的5大核心部件之一，它所承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出，并驱动发动机上其它附属件工作。曲轴质量的好坏直接影响着发动机的耐久性和寿命。
由于曲轴在工作中承受交变载荷，主轴颈和曲柄销轴颈重叠部分是最危险的区域，在危险区域中的圆角是曲轴的薄弱环节，长期的高速旋转运转和较大的交变负荷应力将造成曲轴圆角处产生裂纹和断裂。
如果曲轴轴颈圆角处有先天的缺陷，则必将会成为曲轴失效的裂纹源，易造成曲轴的早期非疲劳断裂。
而曲轴圆角质量的保证主要在精磨工序产生，该工序与圆角质量涉及的因素有很多种，例如有：磨床的选择、磨削比的设置、工艺参数的设定、砂轮的选择、砂轮修整方法的设置等方面，其中最直接相关的便是砂轮的修整方法。
目前国内制造曲轴的加工企业会根据曲轴的尺寸精度，一般选择普通外圆磨床，普通外圆磨床一般使用金属笔手工修整或采用数控的修整器进行修整，该种方式都是一次性的将砂轮尺寸修整到曲轴磨削前的要求尺寸(包括宽度尺寸及圆角尺寸等)，不能够在磨削曲轴的不同阶段及时对砂轮进行修整。
该砂轮修整方式存在的问题点是砂轮在与曲轴的磨削过程，砂轮的外圆及圆角尺寸会存在不同程度的脱落(因为砂轮圆角部位承担着曲轴台肩及圆角部位的磨削，故圆角部位会比砂轮外圆部位脱落的严重)，严重时将导致曲轴圆角的质量有缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种精确的磨削方法，具体技术方案是：
一种保证曲轴主轴圆角质量的砂轮修整方法，采用合理的砂轮修整方法及频次，有效地消除曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷；通过轮廓仪的检测手段识别曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷，使圆角质量稳定受控；具体技术方案是：
砂轮磨削每个轴颈时分解成3个阶段：
第1阶段，将两侧端面磨削至要求尺寸，至成品余量0.60mm；
第2阶段，进行轴颈表面及圆角形状的磨削，至成品余量0.10mm；
第3阶段，从余量0.10mm，磨削至成品轴颈尺寸；
金刚石滚轮对砂轮圆角及前端面修整一个往复即为一次砂轮修整；
砂轮进行修整的时机：每个轴颈的修整在两个阶段进行：即第1阶段和第3阶段；而第2阶段不设置砂轮的修整；因为此阶段增加修整会对曲轴磨削的表面产生烧伤，影响曲轴的疲劳强度。
曲轴各主轴颈磨削顺序按：M4→M2→M6→M1→M7→M3→M5，M代表主轴颈，数字代表主轴颈由左到右的序号；
修整的次数为：第1阶段M1-M6为3次，M7为16次；第3阶段，M1-M6为3次，M7为1次。
通过轮廓仪检测设备对圆角部位进行检测，并采用放大800倍对缺陷部位进行的观察识别缺陷，然后再等效推算成砂轮圆角部位脱落的尺寸，再根据滚轮修整器每次一个往复修整的修整量，设置具体的砂轮修整频次。
本发明的优点是：
在精磨曲轴过程中设置了3个不同阶段的磨削过程，更合理地保障精磨质量；
通过精密的轮廓仪检测设备的对圆角部位进行检测，并采用放大800倍对缺陷部位进行的观察识别缺陷，有效地对曲轴主轴圆角凸起的缺陷进行判断；
通过轮廓仪精准对圆角部位缺陷的量化识别(具体尺寸)，然后再等效推算成砂轮圆角部位脱落的尺寸，再根据滚轮修整器每次一个往复修整的修整量，设置具体的砂轮修整频次，有效地修除了砂轮在不同磨削阶段的脱落缺陷，保证砂轮在磨削过程中的质量状况，从而杜绝曲轴主轴颈圆角凸起的质量风险，起到稳固的防错作用。
附图说明
图1为曲轴结构示意图；
图2为磨削分段示意图；
图3为第一阶段修整前曲轴尺寸图；
图4为第一阶段修整后曲轴尺寸图；
图5为第三阶段修整前曲轴尺寸图；
图6为第三阶段修整后曲轴尺寸图；
图7为圆角尺寸检测结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，如图1所示，六缸发动机的曲轴包括7个主轴颈，M代表主轴颈、P代表曲柄销，
金刚石滚轮对砂轮圆角及前端面修整一个往复即为一次砂轮修整
砂轮可以进行修整的时机：每个轴颈在磨削过程都可以进行修整，每个轴颈的修整可以在两个阶段进行：
第一个时机(N1)：即第1阶段从开档磨至轴颈尺寸余量0.60mm，边修整边磨削。
第二个时机(N3)：第3阶段从轴颈余量0.1mm阶段，可进行修整，修整完毕后再进行余下轴颈尺寸的加工。
砂轮磨削的第2阶段(N2)程序上不设置修整，因为此阶段增加修整会对曲轴磨削的表面产生烧伤，影响曲轴的疲劳强度。
磨削工艺要求见表1
表1
设备名称 曲轴数控磨床GL7P-250
砂轮直径 Φ935
砂轮转速 1080r/min
金刚石滚轮直径 Φ100
修整砂轮方式 自动修整
砂轮圆角修整量 0.04mm/次
金刚石滚轮转速 2500r/min
滚轮修整砂轮圆角速度 80mm/min
滚轮修整砂轮前端面速度 400mm/min
曲轴各主轴颈磨削顺序(M代表主轴颈、P代表曲柄销)
M4→M2→M6→M1→M7→M3→M5，该对称式的磨削顺序，减小了磨削过程中曲轴的应力变形，保证了曲轴颈相邻跳动要求φ0.064；
具体采用的修整频次为表2：
表2
不同磨削阶段的砂轮修整设置 1、2、3、4、5、6主 7主
第一阶段(N1) 3 16
第二阶段(N2) 0 0
第三阶段(N3) 3 1
通过轮廓仪对曲轴圆角缺陷的精确识别(然后将曲轴圆角凸起缺陷的大小换算砂轮在磨削过程中需要修除的脱落缺陷，为提供有利的修整砂轮参数奠定准确基础)，能够准确判断主轴颈圆角质量，再通过在不同磨削阶段设置合理的砂轮修整频次有效地保证了主轴颈圆角质量，消除了圆角有凸起缺陷的问题，杜绝了曲轴主轴颈圆角的质量风险，消除了发动机早期失效，减少成本损失，从而更稳定可靠地保障曲轴产品质量。
精磨完成后，将5根精磨后的曲轴，100％检测相邻跳动全部满足φ0.064，没有凸起的圆角形状，如图7所示，100％轮廓仪检测圆角，75个圆角没有任何凸起缺陷，100％合格。

Claims (2)

1.一种保证曲轴主轴圆角质量的砂轮修整方法，其特征在于：采用合理的砂轮修整方法及频次，有效地消除曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷；通过轮廓仪的检测手段识别曲轴主轴颈圆角凸起的缺陷，使圆角质量稳定受控；具体技术方案是：
砂轮磨削每个轴颈时分解成3个阶段：
第1阶段，将两侧端面磨削至要求尺寸，至成品余量0.60mm；
第2阶段，进行轴颈表面及圆角形状的磨削，至成品余量0.10mm；
第3阶段，从余量0.10mm，磨削至成品轴颈尺寸；
金刚石滚轮对砂轮圆角及前端面修整一个往复即为一次砂轮修整；
砂轮进行修整的时机：每个轴颈的修整在两个阶段进行：即第1阶段和第3阶段；而第2阶段不设置砂轮的修整；
曲轴各主轴颈磨削顺序按：M4→M2→M6→M1→M7→M3→M5，M代表主轴颈，数字代表主轴颈由左到右的序号；
修整的次数为：第1阶段M1-M6为3次，M7为16次；第3阶段，M1-M6为3次，M7为1次。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过轮廓仪检测设备对圆角部位进行检测，并采用放大800倍对缺陷部位进行的观察识别缺陷，然后再等效推算成砂轮圆角部位脱落的尺寸，再根据滚轮修整器每次一个往复修整的修整量，设置具体的砂轮修整频次。
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