淺談曲軸的車削方法

任志強

曲軸是發動機中最重要的零件之一,它形狀復雜,剛性差。根據發動機的性能與用途不同,曲軸可分為兩拐、四拐、六拐、八拐等幾種,曲柄頸間的夾角互成等角度,它的結構和各部分的名稱如圖1所示。

曲軸在高速旋轉時,周期性的彎曲力矩、扭轉力矩等作用要求曲軸有高的強度、剛度、耐磨性、耐疲勞性及沖擊

韌性,因此,曲軸除有較高的尺寸精度,形狀、位置精度和較小的表面粗糙度外,還應具有下列基本技術要求。

一、基本技術要求

一是鋼材的曲軸毛坯,需經鍛造,使金屬組織緊密,以提高強度。

二是鋼材曲軸應進行正火或調質處理及各軸頸表面浮硬,球墨鑄鐵曲軸也應進行正火處理,以改善機械性能,提高強度和耐磨性。

三是曲軸不準有裂紋、氣孔、砂眼、分層、夾灰等鑄造和鍛造缺陷。

四是曲軸的軸頸以及與軸肩的連接圓角,應光潔圓滑,不準有壓痕、凹痕和磕碰拉毛、劃傷等現象。

五是曲軸精加工后,應進行超聲波(或磁性)探傷和動平衡試驗。

多拐復雜的曲軸,是一種難加工的零件。單件的加工,主要是用車削加工。各種曲軸的結構形式基本相同,但它的尺寸大小,曲拐多少,偏重程度和使用材料等各不一樣,因此,各種曲軸結構的復雜程度和剛性相差甚大,所以加工曲軸的車削方法應根據曲軸的具體結構、尺寸、精度、材質以及生產批量等來考慮。

二、基本內容和方法

在各種各樣的曲軸車削方法中,有許多基本的內容和方法是一樣的,主要有以下幾點:

第一,首先對零件工作圖進行加工工藝分析,明確加工要求和車削中的難點。

第二,解決好車削曲柄頸的裝夾方法,提高車削軸頸時的加工剛度及防止曲軸變形的支撐措施和使用的刀具等問題。

第三,多拐復雜曲軸,軸向尺寸多,當軸向尺寸設計基準無法作為測量基準時,應把軸向的設計尺寸鏈,換算成便于測量的軸向工藝尺寸鏈。

第四,選用重心低、剛度好、抗振性強的車床,并適當調整車床主軸軸承,大、中、小溜板等間隙,提高加工剛度。

第五,粗車各軸頸的先后次序,主要是考慮生產效率,因此,一般須遵守先粗車的軸頸對車削的軸頸加工剛度降低較小的原則。

第六,精車各軸頸的先后次序,主要是考慮車削過程中曲軸的變形對加工精度的影響。因此,一般須遵守先精車在加工中最容易引起變形的軸頸,后精車影響曲軸變形最小的軸頸的原則。

第七,使用千分表控制進刀深度,精車曲柄臂間軸頸。由于車削曲柄臂間軸頸的外徑是在軸頸中間進刀,不能一次走刀車削軸頸全長,需要接刀來車平。又因曲柄臂作偏心轉動,不能近距離仔細觀察進刀、試切等情況,因此,需借助于千分表來控制進刀和接平外徑。并在軸頸余量較多時,先進行試切接平車削,待有把握后,再開始正式精車。

三、在軸頸接平車削中應注意的事項

進刀不能過頭,不允許在軸頸上留下試切痕跡;

車刀刃口要鋒利、表面粗糙度要小,應有一定寬度的過渡刃或較大的刀尖圓弧;

最后一刀精車余量要小;

采用低速精車,接刀前后切削速度必須一致,也不能在接刀中間,用高于接刀車削的機床轉速開空車旋轉,以免離心力的作用,使工件移位,影響軸頸外徑接平;

接刀中間,停留時間不能太長,以免機床、工件溫度等變化而影響軸頸外徑接平;

曲軸加工操作時技術難度大,實際操作時應根據零件的特點,選擇好裝夾方法和加工方法。

四、車削曲軸時應注意的幾個問題

粗、精車曲柄頸時,都應配重好平衡鐵;

工件、夾具、平衡鐵都應安裝穩定,夾緊牢固;

開車旋轉時,應從低速逐級提高,絕對不能開動高速;

支撐要安全可靠,防止支撐物脫落和工件的變形;

曲軸彎曲變形后,不能壓直,應用反擊法校直;

使用中心架時,應防止拉毛,劃傷已加工好的表面;

拋光時,應用夾板等輔助工具拋光,不能用手直接去拋光,以免發生事故。

(作者單位:河南省洛陽高級技工學校)