技术领域
[0001] 本
发明涉及柴油机曲轴加工领域，尤其涉及一种浮动磨削曲轴
主轴颈的加工方法。
背景技术
[0002] 曲轴是柴油机的主要零件，它的加工
质量直接接影响整台柴油机的正常运转、使用寿命及功率的发挥。由于曲轴本体质量大，刚性差，加工中易
变形，属于大型难加工的零件。在加工过程中，曲轴的
精度随时受外
力(切削力、顶尖顶紧力、重力
离心力)的影响，在磨削时还受磨削热的影响，加工精度不易保证。而曲轴的精度要求又高，尤其是各档主轴颈的
同轴度、圆度是保证曲轴质量的关键。其它诸如
连杆颈的偏心距、连杆颈中心线相对主轴颈中心线的平行度、两端
法兰面及台阶的跳动等要求，这些精度最终是靠磨削来保证。但不同的磨削方法磨出的曲轴质量有着明显的差异。
[0003] 常规磨削曲轴主轴颈均采用二顶尖磨削的传统方法。由于二顶尖磨削易产生顶紧力和热变形影响曲轴主轴颈的同轴度，如果在曲轴磨床二顶尖磨削，因曲轴磨床顶尖是随主轴回转，机床主轴精度直接影响曲轴主轴颈的圆度。
[0004] 二顶尖磨削的精度分析：
[0005] 由于曲轴本体质量大，二顶磨削曲轴为了
定位准确要有一定的顶紧力(轴向力)才能真正把曲
轴承载，同时磨削过程中产生的磨削热，使曲轴受热轴向伸长，由于顶尖作用使曲轴变形，造成曲轴轴线弯曲。
[0006] 传统的加工方法是二顶定位后，利用中心托架调正主轴颈使
曲拐间臂距差值(俗称拐档差)达到规定要求。但这种方法是利用外力调正曲轴，一旦曲轴从机床上拆卸，在自由状态下，由于
应力释放又会产生变形，使精度破坏，这过去的磨削实践中已证实。由于二顶尖磨削而产生应力变形使曲轴的同轴度超差，其它精度也随其变形而超差，这样的曲轴在实际装机使用时，虽然每档主轴颈有衬瓦支承，但经常出现拐档差超差达到0.03毫米以上，在柴油机工作中，曲轴各主轴颈不同轴将引起曲轴附加动
载荷，会造成轴承档的过快磨损(俗称偏磨)，同轴度误差越大，轴颈磨损越严重，同时会引起连杆轴颈磨损加剧，严重影响柴油机的使用寿命。
[0007] 另外，如果直接在曲轴磨床上磨削主轴颈，二顶尖磨削由于曲轴顶尖与曲轴磨床的头尾架主轴同步运转，机床主轴是
静压轴承，工作中，由于主轴承精度及压力
波动，影响主轴运转精度而造成被加工曲轴颈的圆度误差，一般都在0.025毫米左右，没有达到图纸要求。
发明内容
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用万向联轴节柔性传动浮动磨削的方法，从根本上提高曲轴的加工精度，大大提高主轴颈的同轴度的浮动磨削曲轴主轴颈的加工方法。
[0009] 本发明的浮动磨削曲轴主轴颈的加工方法，包括以下步骤：
[0010] S1：装夹
[0011] 通过二顶尖磨削之后，将万向联轴节柔性连接曲轴，机床主轴经万向联轴节带动曲轴旋转；
[0013] 以六拐曲轴为例，主轴颈1第I、IV、VII档为基准支承档，即上述三档在同一中心为基准，第III、V档为辅助支承档，对于刚性较好的曲轴加工时可不用，调整完后，尾架松开不顶，使曲轴处在自然状态下，不受轴向力的影响；
[0014] S3：粗磨
[0015] 首先，用
砂轮粗磨第IV档主轴颈，边磨边调整其对应
位置的托架，调整时，要保证：托架高度一致、砂轮架
手柄进刀刻度一致、轴颈实际尺寸一致，确保加工基准支承档的误差在±0.005毫米以内；
[0016] 之后，用上述方法粗磨第I档主轴颈和第VII档主轴颈，三个基准支承档往复磨削的次数越多，曲轴磨削的精度越高，同轴度也随之越好；
[0017] 粗磨2个往复，通过百分表检测主轴颈跳动，直到没有跳动时为止，并且使三个基准支承档主轴颈尺寸到成品轴之间留有0.1毫米余量；
[0018] S4：精磨
[0019] 重复粗磨的步骤，精磨4-5个往复；
[0020] S5：加工剩余主轴颈
[0021] 剩余第II档、III档、V档、VI档四个主轴颈，直接加工，公差0-0.029mm。
[0022] 与
现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用浮动磨削，即曲轴处在自然状态下磨削，消除顶紧力和热变形及机床主轴精度影响。
[0023] 本发明从减少轴向顶紧力着手，反复多次进行了探讨和实践，让曲轴在加工中处在自然状态下，消除顶紧力、热变形及机床传动主轴精度对曲轴精度的影响，从根本上提高曲轴的加工精度。
附图说明
[0024] 图1是本发明浮动磨削曲轴示意图；
[0025] 图2是图1中B-B线的剖面图；
[0026] 图3是平台检测曲轴示意图。
具体实施方式
[0027] 下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述；以下
实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028] 实施例1
[0029] 如图1和图2所示，本发明的浮动磨削曲轴主轴颈的加工方法，包括以下步骤：
[0030] S1：装夹
[0031] 通过二顶尖磨削之后，主轴颈D＝210.5mm，将万向联轴节2柔性连接曲轴，机床主轴经万向联轴节带动曲轴旋转；
[0032] S2：调整托架支撑
[0033] 以六拐曲轴为例，主轴颈1第I、IV、VII档为基准支承档，即上述三档在同一中心为基准，第III、V档为辅助支承档，对于刚性较好的曲轴加工时可不用，调整完后，尾架松开不顶，使曲轴处在自然状态下，不受轴向力的影响；
[0034] S3：粗磨
[0035] 首先，用砂轮3粗磨第IV档主轴颈，边磨边调整其对应位置的托架4，调整时，要保证：托架高度一致、砂轮架手柄进刀刻度一致、轴颈实际尺寸一致，确保加工基准支承档的误差在±0.005毫米以内；
[0036] 之后，用上述方法粗磨第I档主轴颈和第VII档主轴颈，三个基准支承档往复磨削的次数越多，曲轴磨削的精度越高，同轴度也随之越好；
[0037] 粗磨2个往复，通过百分表检测主轴颈跳动，直到没有跳动时为止，并且使三个基准支承档主轴颈尺寸到成品轴之间留有0.1毫米余量；
[0038] 粗磨之后，主轴颈D＝210.1mm；
[0039] S4：精磨
[0040] 重复粗磨的步骤，精磨4-5个往复，精磨之后，主轴颈D＝210mm，公差0-0.029mm；
[0041] S5：加工剩余主轴颈
[0042] 剩余第II档、III档、V档、VI档四个主轴颈，直接从D＝210.5mm加工到D＝210mm，公差0-0.029mm。
[0043] 具体磨削的步骤是：第IV档、第I档、第VII档、第I档、第IV档、第VII档……以此类推，适时调正托架。
[0044] 为了达到“托架高度一致、砂轮架手柄进刀刻度一致、轴颈实际尺寸一致”的真实和磨出的曲轴的磨削精度，必须具备以下条件：
[0045] 1、定期检查机床的安装精度，特别是机床大
导轨的直线度确保＜0.02毫米。
[0046] 2、每组中心托架(至少五个托架)要等高，其差值在±0.005毫米以内，托架支承
块材料选用含有8％-10％的二硫化钼尼龙，减少托架与曲轴外圆面的摩擦。
[0047] 3、在浮动磨削前，应先用二顶尖装夹曲轴粗磨掉一些磨量，并把前道工序车加工中遗留下来的特别是第I、VII档主轴颈棱圆度去掉，才能采用万向联轴节浮动磨削。
[0048] 如图3所示，二种磨削磨削方法的质量对比：在一级平台上，主轴颈第I、VII档用固定支承4，第IV档用可调浮动支承5，然后找正，使曲轴等高，差值＜0.01毫米。用百分表在
水平方向测量曲轴主轴颈跳动为准。
[0049] 二种磨削方法磨出的曲轴所检测数据见下表一。
[0050] 二顶尖磨削与浮动磨削曲轴精度对照表 单位：毫米
[0051]
[0052]
[0053] 从表中数值可以看出，浮动磨削的曲轴精度远远高于二顶尖磨削的曲轴精度。最明显的是
尾轴锥面跳动，二顶尖磨削的曲轴装上尾轴的跳动大大超过图纸要求，达＞0.16毫米，为了达到使用要求，只能靠钳工手工铲修端面(单配)来减少跳动。而浮动磨削的曲轴则完全不一样，不需人工铲修，可直接安装使用，锥面跳动一般都能保证图纸设计的要求之内＜0.03毫米，互换性好。
[0054] 浮动磨削解决了二顶尖磨削存在的受力变形问题，但在浮动磨削过程中，有时稍不留意偶然会出现棱圆度问题，即磨出的轴颈外圆成有规律的三棱形(磨六缸曲轴)。
[0055] 棱圆度在磨削过程中最容易被忽视，棱圆度用千分尺是测量不出来的，即各截面的直径是相同的，只能用百分表测量跳动时才能发现三棱形。经原因分析和现场的多次实践论证，产生问题的原因是：
[0056] 1、六缸曲轴的连杆颈分别是120°一个方向，六缸曲轴共有三个方向，棱圆度的三个高点、低点与曲轴连杆颈(三个方向)有对应规律的分布，并且磨削时
工件的转速越高，＞14转/分，棱圆度越容易产生。
[0057] 2、前道加工工序在主轴颈上遗留下来的圆度误差。
[0059] 解决方法：
[0060] 1、降低工件转速，粗磨＜14转/分，精磨时＜10转/分。
[0061] 2、提高磨削前主轴颈形状精度。
[0062] 3、中心托架下支承点角度调正至＞10°。
[0063] 4、消除主轴颈复映误差的产生因素。
[0064] 所以，在磨削时要常测量第I、VII支承档主轴颈的跳动，做到及时发现问题要及时处理，浮动磨削的特性是没有纠正棱圆度的能力。如果发现曲轴磨出了棱圆度时，需及时重新用二顶尖磨削方法修磨掉第I、VII支承档主轴颈上的棱圆度，然后再用浮动磨削方法继续精磨至尺寸。
[0065] 综上所述，浮动磨削比二顶尖磨削的曲轴质量要高出许多，经多年的生产实际应用、论证，此加工工艺方法是切实可行的，浮动磨削曲轴的质量能达到图纸设计和满足装机使用要求，同时此磨削方法还能用于长轴磨削，效果显著。
[0066] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
