CN111360590A - 一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）对主轴颈台肩圆角与台肩面相交处的棱边进行倒角；2）对主轴颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角；3）对连杆颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角；4）对曲轴前、后端轴颈端面倒角；5）对曲轴前、后端轴颈端面加工双倒角结构；6）主轴颈、连杆颈的磨削；7）台肩面磨削。这种方法工艺简单实用、成本低、效果好、易推广，能有效减少各类曲轴轴颈边缘磨削毛刺。

Description

一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术，具体是一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法。
背景技术
毛刺问题是金属加工行业到目前为止难以解决的难题之一，所谓毛刺主要是零件加工表面材料的塑性变形而在加工材料边缘产生的一种多余的铁屑。毛刺以切削运动分类，可分为切削方向毛刺和进给方向毛刺两类，曲轴轴颈边缘磨削毛刺属于进给方向毛刺。
曲轴是发动机中核心零件之一，曲轴轴颈精车后经过磨削会在轴颈边缘的沉割槽圆角、端面倒角、台肩面圆角处粘连一些丝状毛刺，曲轴轴颈边缘这些毛刺是轴颈被磨削层金属在砂轮的作用下沿着塑性变形方向发生塑性变形、流动，并逐渐脱离磨削区域，最终形成滞留在轴颈非磨削端面倒角及棱边上的磨削毛刺。这些毛刺去除不干净很容易划伤轴颈表面，如果带入到发动机内腔，随着发动机的运转残留的毛刺形成金属杂质，从而使曲轴摩擦副润滑条件恶化，轴瓦发生磨粒磨损拉瓦，影响发动机寿命。
为了清除这些粘连的磨削毛刺目前最常用的办法就是采用铜丝刷手工擦除或者是高压冲洗，然而不管是人工去除还是高压清洗等方法去毛刺都会存在清理死角容易遗漏，导致毛刺去除不干净给发动机使用寿命带来很大的隐患，为此需要从源头去减少磨削毛刺的产生和磨削毛刺的滞留才是最佳方案。
毛刺生产机理：金属在切削过程中产生塑性变形才形成毛刺，塑性变形区大于切削层厚度时，加工表面就会因切削力的作用而使材料出现挤压和撕裂现象，从而产生毛刺，同时邻近该塑性变形区的如边棱、孔口等自由表面也会滞留毛刺，相反材料的塑性变形区不大于切削层厚度时在零件表面就不容易形成毛刺。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中去毛刺不彻底的问题，利用毛刺生产及滞留的机理而提供一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法。这种方法工艺简单实用、成本低、效果好、易推广，能有效减少各类曲轴轴颈边缘磨削毛刺。
实现本发明目的的技术方案是：
一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法，曲轴加工按正常的加工工艺流程进行，所述方法包括如下步骤：
1）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈台肩圆角与台肩面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与台肩磨削表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角宽度比磨削余量大0.07-0.15mm、倒角转速900-1300r/min、进给量0.06-0.15mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、台肩面预留的加工余量为0.12-0.30mm、台肩面粗糙度为Ra1.0-Ra1.6μm；
2）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm、主轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
3）在精车连杆颈及沉割槽工序，采用连杆颈数控车床对连杆颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm，连杆颈精车到精磨预留的磨削余量为0.30-0.40mm；
4）当曲轴前、后端轴颈端面及倒角都不磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面倒角，所述倒角角度与轴颈表面倾斜25°-30°，倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度,倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.15mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm，前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
5）当曲轴前、后端轴颈端面磨削而倒角无法磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面加工双倒角结构：先对端面倒一个与轴颈表面倾斜角度为25°-30°的倒角，倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度,然后再对倒角与端面相交处的棱边再倒一个与磨削端面倾斜25°-30°倾斜角，倾斜角宽度比端面磨削余量大0.05-0.10mm；其中：倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.16mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm，端面预留的磨削余量为0.10-0.20mm；
6）主轴颈、连杆颈的磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可分开设置精磨主轴颈和精磨连杆颈工序完成：采用数控磨床加工，磨削过程分粗磨、精磨两个阶段，先快速粗磨轴颈表面：转速为85-100r/min、进给为0.15-0.1mm/s，然后磨削进入精磨阶段：转速为40-65r/min、进给为0.03-0.05mm/s；
7）台肩面磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可单独设置一道工序用数控磨床加工：当采用靠磨方式分粗磨、中磨、精磨三次磨削，磨削转速为300-450r/min，其中粗磨进给为0.05-0.08mm/s，中磨进给为0.03-0.05mm/s，精磨进给为0.01-0.02mm/s；当采用成型磨时，单边余量为0.1-0.16 mm、转速为300-450r/min、进给为0.02-0.05mm/s。
采用本技术方案能有效减少磨削毛刺的产生和滞留的原理是：通过控制进给和增加倒斜角的方法，来减少磨削边缘处被磨削材料的塑性变形量以达到减少毛刺的产生量与毛刺大小；通过控制磨削前精车车痕的深度与宽度，避免由车削形成的螺纹式丝状连接毛刺，最关键的是通过对磨削边缘增加倾斜角的结构，利用砂轮磨削进给可以有效地减少毛刺的滞留，因为最先产生的毛刺随着砂轮的进给会被砂轮外圆摩擦去除，最终唯一可能滞留的是最后0.01mm左右的进给量所产生微乎其微的毛刺，在磨削的冷却水冲刷下也能自行清理掉，不存在贴连的情况。
这种方法从毛刺生产的源头通过调整曲轴轴颈边缘结构减少塑性变形量与车削及磨削参数配合可以抑制并达到减少的目的。
这种方法工艺简单实用、成本低、效果好、易推广，能有效减少各类曲轴轴颈边缘磨削毛刺，进而有效地提升发动机曲轴清洁度，消除了因毛刺发生磨粒磨损拉瓦的隐患。
附图说明
图1为现有技术中轴颈边缘的沉割槽圆角、端面倒角、台肩面圆角处粘连的丝状毛刺示意图；
图2为实施例中调整轴颈边缘结构利用砂轮进给带走毛刺的原理图；
图3为实施例中对台肩圆角与台肩面相交处棱边进行倒角的示意图；
图4为实施例中对轴颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处棱边进行倒角的示意图；
图5为实施例中轴颈端面不用磨削时对轴颈端面倒单倒角结构的示意图；
图6为实施例中轴颈端面磨削时对轴颈端面倒双倒角结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法，曲轴加工按正常的加工工艺流程进行，
所述方法包括如下步骤：
1）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈台肩圆角与台肩面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与台肩磨削表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角宽度比磨削余量大0.07-0.15mm，如图3所示、倒角转速900-1300r/min、进给量0.06-0.15mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、台肩面预留的加工余量为0.12-0.30mm、台肩面粗糙度为Ra1.0-Ra1.6μm；
2）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm，如图4所示、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm、主轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
3）在精车连杆颈及沉割槽工序，采用连杆颈数控车床对连杆颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm，如图4所示、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm，连杆颈精车到精磨预留的磨削余量为0.30-0.40mm；
4）当曲轴前、后端轴颈端面及倒角都不磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面倒角，所述倒角角度与轴颈表面倾斜25°-30°，倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度，如图5所示、倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.15mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm，前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
5）当曲轴前、后端轴颈端面磨削而倒角无法磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面加工双倒角结构：先对端面倒一个与轴颈表面倾斜角度为25°-30°的倒角，倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度,然后再对斜角与端面相交处的棱边再倒一个与磨削端面倾斜25°-30°倾斜角，倾斜角宽度比端面磨削余量大0.05-0.10mm，如图6所示，其中，倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.16mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm，端面预留的磨削余量为0.10-0.20mm；
6）主轴颈、连杆颈的磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可分开设置精磨主轴颈和精磨连杆颈工序完成：采用数控磨床加工，磨削过程分粗磨、精磨两个阶段，先快速粗磨轴颈表面：转速为85-100r/min、进给为0.15-0.1mm/s，然后磨削进入精磨阶段：转速为40-65r/min、进给为0.03-0.05mm/s；
7）台肩面磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可单独设置一道工序用数控磨床加工：当采用靠磨方式分粗磨、中磨、精磨三次磨削，磨削转速为300-450r/min，其中粗磨进给为0.05-0.08mm/s，中磨进给为0.03-0.05mm/s，精磨进给为0.01-0.02mm/s；当采用成型磨，单边余量为0.1-0.16 mm、转速为300-450r/min、进给为0.02-0.05mm/s。
曲轴是发动机中核心零件之一，曲轴轴颈精车后经过磨削会在轴颈边缘的沉割槽圆角、端面倒角、台肩面圆角处粘连一些丝状毛刺如图1所示，本例通过控制进给和增加倒斜角的方法来减少磨削边缘处被磨削材料的塑性变形量以达到减少毛刺的产生量与毛刺大小，通过控制磨削前精车车痕深度与宽度，避免由车削形成的螺纹式丝状连接毛刺，通过对磨削边缘增加倾斜角的结构，利用砂轮磨削进给可以有效地减少毛刺的滞留，因为最先产生的毛刺随着砂轮的进给会被砂轮外圆摩擦去除，最终唯一可能滞留的是最后0.01mm左右的进给量所产生微乎其微的毛刺，在磨削的冷却水冲刷下也能自行清理掉，不存在贴连的情况，如果是直角或直边会积累在直边处产生大毛刺一直与端面贴连难以去除，如图2所示。
采用本例方法后曲轴轴颈沉割槽圆角、端面倒角及台肩面圆角边缘磨削毛刺均有显著减少并不再滞留，进而有效地提升发动机曲轴清洁度，消除了因毛刺发生磨粒磨损拉瓦的隐患。

Claims (1)

1.一种去除曲轴轴颈边缘及台肩面磨削毛刺的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈台肩圆角与台肩面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与台肩磨削表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角宽度比磨削余量大0.07-0.15mm、倒角转速900-1300r/min、进给量0.06-0.15mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、台肩面预留的加工余量为0.12-0.30mm、台肩面粗糙度为Ra1.0-Ra1.6μm；
2）在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对主轴颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm、主轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
3）在精车连杆颈及沉割槽工序，采用连杆颈数控车床对连杆颈沉割槽圆角与轴颈表面相交处的棱边进行倒角，所述倒角方向与轴颈表面倾斜、倒角角度为25°-30°、倒角深度比磨削余量大0.1-0.15mm、倒角转速1000-1400r/min、进给量0.10-0.20mm/r，粗糙度为Ra0.8-Ra1.1μm，连杆颈精车到精磨预留的磨削余量为0.30-0.40mm；
4）当曲轴前、后端轴颈端面及倒角都不磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面倒角，所述倒角角度与轴颈表面倾斜25°-30°，倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度,倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.15mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm，前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm；
5）当曲轴前、后端轴颈端面磨削而倒角无法磨削时，在精车主轴颈及沉割槽工序，采用数控车床对曲轴前、后端轴颈端面加工双倒角结构：先对端面倒一个与轴颈表面倾斜角度为25°-30°的倒角，倒角总宽度为：倒角总宽度为：轴颈磨削余量/ tan即倒角角度+最终要求保留宽度，然后再对斜角与端面相交处的棱边再倒一个与磨削端面倾斜25°-30°倾斜角，倾斜角宽度比端面磨削余量大0.05-0.10mm，其中，倒角转速为900-1300r/min、进给量为0.10-0.16mm/r、粗糙度为Ra0.8-Ra1.0μm、前端轴颈精车到精磨预留的磨削余量为0.25-0.35mm，端面预留的磨削余量为0.10-0.20mm；
6）主轴颈、连杆颈的磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可分开设置精磨主轴颈和精磨连杆颈工序完成：采用数控磨床加工，磨削过程分粗磨、精磨两个阶段，先快速粗磨轴颈表面：转速为85-100r/min、进给为0.15-0.1mm/s，然后磨削进入精磨阶段：转速为40-65r/min、进给为0.03-0.05mm/s；
7）台肩面磨削可在精磨主轴颈及连杆颈工序完成，或可单独设置一道工序用数控磨床加工：当采用靠磨方式分粗磨、中磨、精磨三次磨削，磨削转速为300-450r/min，其中粗磨进给为0.05-0.08mm/s，中磨进给为0.03-0.05mm/s，精磨进给为0.01-0.02mm/s；当采用成型磨，单边削余量为0.1-0.16 mm、转速为300-450r/min、进给为0.02-0.05mm/s。
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