曲軸線拋光工藝及原理分析

張文龍　王剛　安源

【摘 要】SGMW青島發(fā)動(dòng)機(jī)工廠曲軸線拋光工位采用的是德國(guó)Supfina拋光機(jī)，該工位是曲軸加工環(huán)節(jié)中最后一個(gè)工位，主要對(duì)曲軸的主軸頸、連桿頸、油封以及止推面進(jìn)行精拋光，這樣就保證了曲軸表面的光潔度。拋光工位的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)曲軸的腰鼓度、錐度等質(zhì)量特性產(chǎn)生重要影響，如何保證加工中腰鼓度、錐度是否滿足產(chǎn)品性能要求，是影響拋光機(jī)開動(dòng)率的一項(xiàng)重要因素。本文介紹了曲軸拋光機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，加工原理，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)一步探討解決發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工精度的方法，使加工質(zhì)量得到有效提升。

【關(guān)鍵詞】曲軸；拋光；腰鼓度；錐度

1 拋光機(jī)基本架構(gòu)及加工原理

SGMW青島曲軸線采用的是德國(guó)Supfina拋光機(jī)（見(jiàn)圖1），該拋光機(jī)分三個(gè)站進(jìn)行加工。

站一工位為粗拋工位（見(jiàn)圖2），對(duì)主軸頸、連桿頸以及油封進(jìn)行粗加工，加工余量在6-8μm。結(jié)構(gòu)上，站一通過(guò)液壓系統(tǒng)，由液壓缸支撐曲軸5個(gè)主軸頸及4個(gè)連桿頸單元，來(lái)區(qū)分出沖程位置。在每個(gè)單元上又配備了打磨曲軸表面的砂帶（統(tǒng)稱拋光帶），對(duì)工件表面進(jìn)行拋光。砂帶通過(guò)每個(gè)單元的輸送滾輪，導(dǎo)引至收帶齒輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)單元夾緊工件加工后，通過(guò)單元打開的方式，帶動(dòng)收帶齒輪的推桿部位，推桿推動(dòng)齒輪自動(dòng)收帶。曲軸通過(guò)主軸箱及尾架來(lái)支撐和驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，單元夾緊曲軸工件并把砂帶緊緊的壓在曲軸表面，由主軸箱驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)單元進(jìn)行隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái)加工曲軸表面。同時(shí)單元的每個(gè)卡鉗裝置上有先進(jìn)的在線測(cè)量系統(tǒng)Marposs測(cè)量裝置，通過(guò)Marposs在線時(shí)時(shí)監(jiān)控曲軸表面的直徑來(lái)控制曲軸加工量。

站二工位為精拋工位（見(jiàn)圖3），對(duì)主軸頸和連桿頸進(jìn)行修光，加工余量在2-4μm。站二的結(jié)構(gòu)與站一大體相同，通過(guò)單元的液壓壓力和拋光時(shí)間來(lái)保證曲軸表面的粗糙度。

站三工位為精拋止推面和油封工位（見(jiàn)圖4），與站一和站二工位結(jié)構(gòu)不同，主要是站三加工位置不同而專門設(shè)計(jì)的前進(jìn)式單元，對(duì)止推面進(jìn)行前后移動(dòng)的方式，進(jìn)行止推面打磨，來(lái)保證止推面粗糙度。

2 拋光機(jī)加工質(zhì)量問(wèn)題及解決措施

生產(chǎn)中，工件經(jīng)過(guò)拋光機(jī)加工后，經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題為軸頸錐度和腰鼓度的超差。

全支撐四缸曲軸由5個(gè)主軸頸和4個(gè)連桿頸組成，每個(gè)軸頸經(jīng)過(guò)最后加工后，要求表面光滑，腰鼓度和錐度在±3μm以內(nèi)。曲軸加工的最后一個(gè)工位為測(cè)量工位，該工位會(huì)對(duì)曲軸的全尺寸進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)軸頸會(huì)測(cè)量3個(gè)界面，如果曲軸經(jīng)過(guò)拋光機(jī)加工后，單個(gè)軸頸的三個(gè)界面尺寸依次減小或增大，這就產(chǎn)生錐度，如果中間界面偏大或者偏小，就產(chǎn)生腰鼓度（如圖5）。

拋光機(jī)產(chǎn)生腰鼓度和錐度的根本原因在于拋光機(jī)的拋光靴以及拋光帶沒(méi)有跟工件進(jìn)行完全的接觸，總結(jié)起來(lái)有四種情況可能導(dǎo)致錐度、腰鼓度的產(chǎn)生：

（1）拋光臂與零件軸頸側(cè)壁干涉，當(dāng)零件加工振蕩時(shí)零件會(huì)把拋光靴推歪，導(dǎo)致錐度或腰鼓度，解決此問(wèn)題需要調(diào)整拋光臂軸向位置。調(diào)整時(shí)，拋光臂單元位置要求有效拋光面積覆蓋整個(gè)軸頸，拋光靴與軸頸兩邊油領(lǐng)的間隙要均勻，調(diào)整方法需要在手動(dòng)操作下找到自動(dòng)螺紋刀。調(diào)整方法如下：

①選擇拋光臂號(hào)（拋光臂號(hào)從左向右數(shù)，分別為1-10號(hào)拋光臂），并將該拋光臂移動(dòng)到工作位置（此功能為連動(dòng)，只需要按一下，螺紋刀就會(huì)自動(dòng)走到位置），然后螺紋刀上升并釋放（松開）鎖緊螺母；

②轉(zhuǎn)到坐標(biāo)介面，在需要移動(dòng)的拋光臂的校正欄增加需要移動(dòng)的距離（正數(shù)為向右移動(dòng)，負(fù)數(shù)為向左移動(dòng)），回到手動(dòng)負(fù)載介面，按下工作位置，使拋光臂移動(dòng)到補(bǔ)償后的坐標(biāo)；

③拉緊（上緊）鎖緊螺母，將螺紋刀向下，最后拋光臂回到原位。

（2）下拋靴或上拋光靴的拋光面由于機(jī)械位置未安裝好，造成拋光面與軸頸表面不平行，導(dǎo)致錐度或腰鼓度的產(chǎn)生。此時(shí)需要調(diào)整安裝拋光靴的機(jī)械位置，也就是調(diào)整拋光頭架。

在調(diào)整機(jī)械位置前，需確認(rèn)是否是真正的機(jī)械位置不好引起。注：調(diào)整機(jī)械位置存在一定風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)調(diào)整不好會(huì)出現(xiàn)工件直徑、腰鼓度、錐度等偏差更大，更會(huì)在調(diào)整時(shí)易報(bào)廢工件，所以需要大家在沒(méi)有確認(rèn)好狀態(tài)前請(qǐng)不要?jiǎng)訖C(jī)械位置。

（3）拋光靴表面的硬塑料接觸工件后由于擠壓變形，導(dǎo)致中心部位無(wú)法向外擴(kuò)散，形成拋光靴中間高兩邊低的現(xiàn)象或出現(xiàn)硬塑料伸出過(guò)長(zhǎng)與兩側(cè)壁干涉形成兩面高中間低的情況。這樣拋光后的工件產(chǎn)生了中間小或中間大的現(xiàn)象。此時(shí)需要調(diào)整單元位置或拋光靴中心部位進(jìn)行鉆孔（針對(duì)站二的調(diào)整），減少拋光靴因壓力過(guò)大無(wú)法將壓力均勻的散布在工件表面，導(dǎo)致出現(xiàn)錐度或腰鼓度情況。

（4）拋光靴有不同的型號(hào)，主要在于第一主軸頸屬于單壁軸頸，存在軸頸寬度要比其他主軸頸寬度大的現(xiàn)象，所以當(dāng)出現(xiàn)更換軸頸拋光靴時(shí)要注意更換的型號(hào)，如安裝錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致機(jī)床在加工時(shí)因震蕩原因?qū)е鹿ぜ膬蓚?cè)壁與拋光靴發(fā)生干涉，此時(shí)零件會(huì)把拋光靴推歪就會(huì)形成錐度或腰鼓度或出現(xiàn)無(wú)法滿足軸頸有效面積出現(xiàn)軸頸兩面高中間低情況。此時(shí)需要將錯(cuò)誤的拋光靴及時(shí)更換掉。

經(jīng)過(guò)以上調(diào)整后，工件的腰鼓度和錐度得到解決，如圖6。

3 總結(jié)

曲軸線拋光機(jī)是曲軸精加工最后一個(gè)工位，該工位的加工穩(wěn)定性直接影響到曲軸產(chǎn)品質(zhì)量，因此要嚴(yán)格控制拋光機(jī)的拋光精度。正常生產(chǎn)中，如果一條生產(chǎn)線頻繁換型，那么拋光機(jī)需要定期的進(jìn)行拋光驗(yàn)證，保證拋光后產(chǎn)品的腰鼓度、錐度滿足生產(chǎn)需求。本文介紹了曲軸拋光機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和拋光原理。并重點(diǎn)介紹了出線質(zhì)量問(wèn)題后的調(diào)整方法，只要定期對(duì)拋光機(jī)進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)證，才能更好的提升曲軸的加工質(zhì)量及FTQ。

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[責(zé)任編輯：曹明明]