CN114986281B - 一种曲轴磨削快速定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴磨削快速定位装置，其包括立式机架，该机架上设置有对曲轴进行固定的固定组件以及对曲轴进行定位和加工的加工组件；其所述固定组件包括设置于所述底座上的底部固定机构以及设置于所述立梁上的顶部固定机构；而所述加工组件设置于立梁相对侧的所述底座上，其包括升降杆以及装配于升降杆上的加工单元以及定位单元，且加工单元与定位单元之间的间距可调。本发明结构紧凑，定位调节方便，适用于对曲轴上的不同轴颈进行磨削加工。

Description

一种曲轴磨削快速定位装置

技术领域

本发明涉及锻造加工技术领域中的曲轴加工技术，具体涉及一种曲轴磨削快速定位装置。

背景技术

曲轴作为发动机的关键部件之一，承受连杆传来的力，并将其转变进行输出并驱动装配于曲轴上其他附件工作。一般来说，对发动机的可靠性有决定性影响。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，并承载弯曲载荷，这使得曲轴要求有足够的强度和刚度，并在轴颈位置表面需要有较佳的耐磨性和润滑性。

一般来说，为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往做成中空的。在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面；而为减少应力集中，主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接；而上述这些加工内容都需要在曲轴加工的过程中进行稳定夹持，并进行快速精确定位，否则会导致曲轴强度往往难以保证，使得生产得到的在使用中产生断裂、磨损严重、耐高温性差等不安全现象，对工业生产危害很大。

传统的曲轴加工通常在卧式床体上进行，其加工流程较为繁琐，需要对待加工的曲轴坯体进行多次加工作业，其每次加工完成后需要将曲轴坯体从机床上取下，再更换机床或者更换同一机床上的对应夹具后再重新装载后进行后续加工作业，其每次重新装载时都需要重新进行一次定位操作，导致曲轴加工效率低下，且容易存在偏差，导致曲轴精度下降。而在船用发动机领域中，其曲轴尺寸通常较大，这种具有较大尺寸的曲轴在卧式机床上进行加工时本身就存在工作量大，且定位困难的问题，而随着船用发动机在向着高速、高功率、增压方向发展，这些要求会使得曲轴所承受的载荷大幅增加，传送的弯矩及扭矩更大而且变化更加频繁，对曲轴的综合机械性能要求更高，导致传统的曲轴加工工艺条件下的不合格率居高不下。

因此，为了满足船用发动机的上述需求，有必要对曲轴的加工设备进行研究和改进，以保证稳定、高质的曲轴产品输出。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种曲轴磨削快速定位装置，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种曲轴磨削快速定位装置，包括机架，所述机架为立式机架，包括底座以及立梁；并在机架上设置有对曲轴进行固定的固定组件以及对曲轴进行定位和加工的加工组件；

所述固定组件包括设置于所述底座上的底部固定机构以及设置于所述立梁上的顶部固定机构：

所述底部固定机构包括转台，所述转台为主动转动结构，转台上装配有可拆卸装配座，所述可拆卸装配座具有多个，不同的可拆卸装配座上设置有不同偏心状态的通用装配孔以适应曲轴上不同轴颈位置的偏心加工需求；所述通用装配孔位置用于装配曲轴下端；

所述顶部固定结构包括升降臂架，所述升降臂架为L型臂架，升降臂架在竖直边上与所述立梁装配连接，并在水平边下表面上设置有转座，所述转座与所述转台相对设置，为从动转动结构，转座上成型有与不同可拆卸装配座相匹配的多个装配位，并在装配位上通过可拆卸装配方式装配有用于对曲轴上端进行夹持固定的固定装置；

所述加工组件设置于立梁相对侧的所述底座上，其包括升降杆以及装配于升降杆上的加工单元以及定位单元；

所述加工单元用于对曲轴的不同轴颈进行磨削加工；

所述定位单元用于对装配的曲轴进行对中和位置定位；

所述加工单元与所述定位单元之间的间距可调。

作为进一步限定，所述转台通过外接电机进行驱动来进行主动转动；而所述转座装配于轴承座上，通过固定完成的曲轴来传导受力配合轴承座来实现从动转动。

作为进一步限定，所述可拆卸装配座在对应通用装配孔位置可拆卸装配有曲轴固定架，并通过所述曲轴固定架与对曲轴下端进行辅助装配；

所述曲轴固定架包括平行设置的固定架上板以及固定架下板，所述固定架上板上设置有供曲轴下端穿过的孔，所述孔位置设置有卡固结构以对穿过孔的曲轴下端进行卡固，另外，在固定架上板的板体下表面上还设置有多根螺纹固定杆；所述固定架下板在对应曲轴下端的轴心位置设置有用于顶紧曲轴下端轴心的顶紧装置，并在固定架下板的板面上对应所述螺纹固定杆的位置设置有穿装孔；

所述卡固结构优选采用三爪卡盘；

所述顶紧装置优选为顶针。

作为进一步限定，所述升降杆通过外接电机驱动进行升降以保证升降位置精度。

作为进一步限定，所述加工单元包括刀具装配座，所述刀具装配座固定套装于所述升降杆上；所述定位单元包括定位杆装配座，所述定位杆装配座活动套装于所述升降杆上，定位杆装配座能沿升降杆进行位置调整，通过调整定位杆装配座在升降杆上的位置来调整加工单元与定位单元之间的间距；

所述刀具装配座包括固定套管以及活动套管，刀具装配座通过固定套管固定套装于所述升降杆上并保持位置固定，而所述活动套管通过螺纹面套装于所述固定套管的外管面，并能通过旋动活动套管来进行活动套管在固定套管高度位置上的微调；所述活动套管上通过伸缩臂结构连接有加工刀具；

所述固定套管与所述活动套管之间设置有螺纹顶杆作为固位结构来对调整好位置的活动套管进行位置固定；

所述定位单元还包括定位杆，所述定位杆可拆卸装配于所述定位杆装配座上，并能在定位作业时贴靠对应的曲轴轴颈来进行定位作业；

所述定位杆装配座上还设置有旋台，所述定位杆可拆卸装配于所述旋台上，以在定位完成后、磨削加工进行前旋离工作区域。

作为进一步限定，在发明的技术方案中涉及的用于部件间的可拆卸装配结构优选为螺纹连接结构、销连接结构、插接结构中的一种或者组合。

有益效果：本发明的曲轴磨削快速定位装置结构简单，设置合理，可用于对中型曲轴进行快速定位以辅助进行磨削加工，其通过立式机架对曲轴进行立持后利用底部固定机构从下部进行位置固定，然后曲轴上部处于非受力状态下利用定位单元进行对中和定位，并在定位后利用顶部固定结构对曲轴上部进行位置固定以完成定位；

其定位过程快捷方便，自动化程度高，不需要进行过多人工干预，同时在加工曲轴上不同位置轴颈时仅需要匹配不同的底部可拆卸装配座以及顶部对应装配位的固定装置即可；

本发明的技术方案尤其适合于对中型船用曲轴进行磨削加工。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中曲轴固定架的结构放大示意图。

图3为图1中刀具装配座横截面位置的仰视图。

其中：1、升降臂架；2、机架；3、待加工曲轴；4、可拆卸装配座；5、转台；6、曲轴固定架；7、曲轴下端；8、升降驱动电机；9、升降杆；10、刀具装配座；11、伸缩臂；12、刀架；13、定位杆装配座；14、定位杆；15、曲轴上端；16、调整套筒；17、卡固套座；18、装配盘；19、转座；20、固定架下板；21、螺纹固定杆；22、固定架上板；24、固定顶针；25、紧固螺栓；26、三爪卡盘；27、可拆卸装配架；28、活动套管；29、螺纹顶杆；30、螺纹调整面；31、固定套管；32、升降杆杆体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例仅仅是本发明实施例的一部分，而代表全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元。

参见图1的一种曲轴磨削快速定位装置，在本实施例中，曲轴磨削快速定位装置用于对长度为1.2~1.5米的船用曲轴进行磨削加工，其包括作为支撑结构的机架2，该机架2为立式机架，其机架2上设置有对待加工曲轴3进行固定的固定组件，以及对待加工曲轴3进行定位和加工的加工组件。

其固定组件包括对待加工曲轴3上端部的曲轴上端15进行固定的上部固定件以及对待加工曲轴3下端部的曲轴下端7进行固定的下部固定件：

在本实施例中，上部固定件包括升降臂架1，该升降臂架1为L型臂架，该L型臂架的竖直边装配于机架2的竖梁位置内，并能沿机架2的竖梁进行升降移动作业，其升降动力为电机，而L型臂架的水平边下表面上则成型有一个转座19，该转座19上设置有多个装配位，装配位上装配有装配盘18，转座19为从动结构，而装配盘18通过在转座19上的不同装配位之间进行可拆卸装配以适应曲轴加工作业过程中的偏心装配需求。装配盘18下部通过连杆连接有调整套筒16，该调整套筒16具有大于曲轴上端15尺寸的内腔，并在调整套筒16上部设置有一个能在向下运动过程中对曲轴上端15进行卡固的卡固套座17。

在本实施例中，下部固定件包括设置于机架2上的转台5，该转台5为主动转动结构，通过外接电机进行驱动来实现转动，转台5上可拆卸连接有可拆卸装配座4，该可拆卸装配座4具有多个，不同的可拆卸装配座4均可在转台5上进行可拆卸装配，不同的可拆卸装配座4用于与转座19上的不同装配位上装配的装配盘18进行匹配，来实现曲轴上不同轴颈进行进行磨削加工。

下部固定件上不同的可拆卸装配座4上均设置有通用装配位，该通用装配位上装配有曲轴固定架6，并通过曲轴固定架6与曲轴下端7进行装配连接。该曲轴固定架6的结构如图2所示，包括两块平行设置的装配板，即固定架下板20以及固定架上板22，其中，固定架上板22为夹持固定结构，其上设置有供曲轴下端7穿过的孔，固定架上板22在该孔位置设置有三爪卡盘26作为卡固结构，通过三爪卡盘26可对穿过上述孔的曲轴下端7进行夹持固定，固定架上板22的板体上还设置有多根螺纹固定杆21，该螺纹固定杆21设置于供曲轴下端7穿过孔的外侧，并在每根螺纹固定杆21的下部均攻有外螺纹面；固定架下板20为稳定结构，其在对应曲轴下端7轴心位置开孔，并在开孔位置通过穿装固定顶针24并顶紧曲轴下端7轴心孔来进行对中作业，固定架下板20与固定架上板22相匹配，并在对应每个螺纹固定杆21的位置设置有穿装孔，固定顶针24对中完成过程中，螺纹固定杆21穿过穿装孔，并在固定顶针24对中完成后通过紧固螺栓25拧紧以完成曲轴下端7在曲轴固定架6上的装配。

装配好待加工曲轴3的曲轴固定架6则可以直接在对应的可拆卸装配座4进行连接装配，再通过可拆卸装配座4在转台5上进行装配。

在机架2竖梁的相对侧则设置有对待加工曲轴3进行定位和加工的加工组件，该加工组件包括升降杆9，在本实施例中，该升降杆9的下端通过滚珠丝杆或者尺寸齿条机构与升降驱动电机8动力连接，并通过升降驱动电机8驱动进行升降，升降杆9上端的升降杆杆体32上套装有加工单元以及定位单元：其加工单元包括刀具装配座10，该刀具装配座10的结构如图所示，其包括与升降杆杆体32固连的固定套管31，该固定套管31的外管面上成型为螺纹调整面30，该螺纹调整面30上匹配安装有活动套管28，通过旋动活动套管28可使得活动套管28在固定套管31的外管面上进行上、下位置的微距调整；而在螺纹调整面30的环面上设置有三条竖向设置的盲槽，而活动套管28在对应盲槽位置设置有定位孔，通过将活动套管28通过旋动调整到特定位置后从该定位孔位置按照如图所示方式旋入螺纹顶杆29即可将活动套管28压紧固定于该位置。

在活动套管28上朝向待加工曲轴3的一侧设置有可拆卸装配架27，通过该可拆卸装配架27可以用于装配磨削加工机构，该磨削加工机构包括伸缩臂11以及设置于伸缩臂11端部的刀架12，通过在刀架12上装配对应的刀具，即可对曲轴的对应轴颈进行磨削加工作业。

在本实施例中，定位单元设置于加工单元之上，包括定位杆装配座13以及连接于定位杆装配座13上的定位杆14，该定位杆装配座13为可拆卸结构，通过拆卸定位杆装配座13可调整定位单元与加工单元之间的间距，同时，定位杆装配座13可以绕升降杆杆体32转动并调整环向位置，通过调整定位杆装配座13的环向位置，以使得定位杆14能对过定位杆14水平位置的轴颈进行快速定位作业，其定位的参照物可以为同轴的其他连杆轴颈或者是具有特定位置关系的其他连杆轴颈或者是主轴颈。

而为了更方便快捷地进行定位作业，在本实施例中，定位杆装配座13还设置有红外射线装置以辅助定位。

本实施例的曲轴磨削快速定位装置在进行作业时按照以下操作步骤进行：

S1先利用曲轴固定架6对待加工曲轴3的曲轴下端7进行工装固定装配，并在工装固定装配完成后将装配有待加工曲轴3的曲轴固定架6装入可拆卸装配座4中，并将可拆卸装配座4在转台5上进行固定装配，此时完成了待加工曲轴3的下端固定。

S2将装配盘18装配到对应该可拆卸装配座4的转座19装配位上，然后控制升降臂架1下降，通过调整套筒16对曲轴上端15进行大致位置的预固定。

S3调整刀具装配座10与定位杆装配座13的位置，使得定位杆装配座13处于对应参照轴颈或者其他标准参照物平面，刀具装配座10处于待加工的轴颈位置平面。

S4转动定位杆装配座13使得定位杆14处于定位作业位置并完成固定，然后启动转台5进行转动，转动过程中通过位置固定的定位杆14的拨动使得待加工曲轴3对中并完成定位，定位完成状态下卡固套座17下压并对曲轴上端15进行固定，以最终完成待加工曲轴3的定位作业。

S5松开定位杆14，并将定位杆装配座13转动使定位杆14离开待加工曲轴3区域，然后通过伸缩臂11将装好刀具的刀架12伸至轴颈位置进行磨削加工，加工过程中配合伸缩臂11的伸缩动作以及升降杆9的升降动作以完成对应该轴颈的加工作业。

S6单个轴颈加工完成后退出，并重新循环进行上述S2~S5的操作步骤，而加工具有不同偏心位置的轴颈时，只需要在转台5上替换对应的可拆卸装配座4，并将装配盘18装配到对应该可拆卸装配座4的转座19装配位上即可实现曲轴上不同偏心位置轴颈的磨削加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，包括机架，所述机架为立式机架，包括底座以及立梁；并在机架上设置有对曲轴进行固定的固定组件以及对曲轴进行定位和加工的加工组件；

所述固定组件包括设置于所述底座上的底部固定机构以及设置于所述立梁上的顶部固定机构：

所述底部固定机构包括转台，所述转台为主动转动结构，转台上装配有可拆卸装配座，所述可拆卸装配座具有多个，不同的可拆卸装配座上设置有不同偏心状态的通用装配孔以适应曲轴上不同轴颈位置的偏心加工需求；所述通用装配孔位置用于装配曲轴下端；

所述顶部固定结构包括升降臂架，所述升降臂架为L型臂架，升降臂架在竖直边上与所述立梁装配连接，并在水平边下表面上设置有转座，所述转座与所述转台相对设置，为从动转动结构，转座上成型有与不同可拆卸装配座相匹配的多个装配位，并在装配位上通过可拆卸装配方式装配有用于对曲轴上端进行夹持固定的固定装置；

所述加工组件设置于立梁相对侧的所述底座上，其包括升降杆以及装配于升降杆上的加工单元以及定位单元；

所述加工单元用于对曲轴的不同轴颈进行磨削加工；所述加工单元包括刀具装配座，所述刀具装配座固定套装于所述升降杆上；所述定位单元包括定位杆装配座，所述定位杆装配座活动套装于所述升降杆上，定位杆装配座能沿升降杆进行位置调整，通过调整定位杆装配座在升降杆上的位置来调整加工单元与定位单元之间的间距；

所述定位单元用于对装配的曲轴进行对中和位置定位；所述定位单元还包括定位杆，所述定位杆可拆卸装配于所述定位杆装配座上，并能在定位作业时贴靠对应的曲轴轴颈来进行定位作业；

所述加工单元与所述定位单元之间的间距可调。

2.根据权利要求1所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述转台通过外接电机进行驱动来进行主动转动；而所述转座装配于轴承座上，通过固定完成的曲轴来传导受力配合轴承座来实现从动转动。

3.根据权利要求1所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述可拆卸装配座在对应通用装配孔位置可拆卸装配有曲轴固定架，并通过所述曲轴固定架与对曲轴下端进行辅助装配。

4.根据权利要求3所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述曲轴固定架包括平行设置的固定架上板以及固定架下板，所述固定架上板上设置有供曲轴下端穿过的孔，所述孔位置设置有卡固结构以对穿过孔的曲轴下端进行卡固，另外，在固定架上板的板体下表面上还设置有多根螺纹固定杆；所述固定架下板在对应曲轴下端的轴心位置设置有用于顶紧曲轴下端轴心的顶紧装置，并在固定架下板的板面上对应所述螺纹固定杆的位置设置有穿装孔。

5.根据权利要求4所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述卡固结构为三爪卡盘；所述顶紧装置为顶针。

6.根据权利要求1所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述升降杆通过外接电机驱动进行升降。

7.根据权利要求1所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述刀具装配座包括固定套管以及活动套管，刀具装配座通过固定套管固定套装于所述升降杆上并保持位置固定，而所述活动套管通过螺纹面套装于所述固定套管的外管面，并能通过旋动活动套管来进行活动套管在固定套管高度位置上的微调；所述活动套管上通过伸缩臂结构连接有加工刀具。

8.根据权利要求7所述的曲轴磨削快速定位装置，其特征在于，所述固定套管与所述活动套管之间设置有螺纹顶杆作为固位结构来对调整好位置的活动套管进行位置固定。