曲軸線拋光工藝及原理分析

張文龍　王剛　安源

【摘 要】SGMW青島發動機工廠曲軸線拋光工位采用的是德國Supfina拋光機，該工位是曲軸加工環節中最后一個工位，主要對曲軸的主軸頸、連桿頸、油封以及止推面進行精拋光，這樣就保證了曲軸表面的光潔度。拋光工位的穩定性會對曲軸的腰鼓度、錐度等質量特性產生重要影響，如何保證加工中腰鼓度、錐度是否滿足產品性能要求，是影響拋光機開動率的一項重要因素。本文介紹了曲軸拋光機的基本結構，加工原理，并結合實際生產進一步探討解決發動機曲軸加工精度的方法，使加工質量得到有效提升。

【關鍵詞】曲軸；拋光；腰鼓度；錐度

1 拋光機基本架構及加工原理

SGMW青島曲軸線采用的是德國Supfina拋光機（見圖1），該拋光機分三個站進行加工。

站一工位為粗拋工位（見圖2），對主軸頸、連桿頸以及油封進行粗加工，加工余量在6-8μm。結構上，站一通過液壓系統，由液壓缸支撐曲軸5個主軸頸及4個連桿頸單元，來區分出沖程位置。在每個單元上又配備了打磨曲軸表面的砂帶（統稱拋光帶），對工件表面進行拋光。砂帶通過每個單元的輸送滾輪，導引至收帶齒輪機構。當單元夾緊工件加工后，通過單元打開的方式，帶動收帶齒輪的推桿部位，推桿推動齒輪自動收帶。曲軸通過主軸箱及尾架來支撐和驅動曲軸旋轉，單元夾緊曲軸工件并把砂帶緊緊的壓在曲軸表面，由主軸箱驅動工件旋轉單元進行隨動旋轉來加工曲軸表面。同時單元的每個卡鉗裝置上有先進的在線測量系統Marposs測量裝置，通過Marposs在線時時監控曲軸表面的直徑來控制曲軸加工量。

站二工位為精拋工位（見圖3），對主軸頸和連桿頸進行修光，加工余量在2-4μm。站二的結構與站一大體相同，通過單元的液壓壓力和拋光時間來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（見圖4），與站一和站二工位結構不同，主要是站三加工位置不同而專門設計的前進式單元，對止推面進行前后移動的方式，進行止推面打磨，來保證止推面粗糙度。

2 拋光機加工質量問題及解決措施

生產中，工件經過拋光機加工后，經常出現的質量問題為軸頸錐度和腰鼓度的超差。

全支撐四缸曲軸由5個主軸頸和4個連桿頸組成，每個軸頸經過最后加工后，要求表面光滑，腰鼓度和錐度在±3μm以內。曲軸加工的最后一個工位為測量工位，該工位會對曲軸的全尺寸進行測量，每個軸頸會測量3個界面，如果曲軸經過拋光機加工后，單個軸頸的三個界面尺寸依次減小或增大，這就產生錐度，如果中間界面偏大或者偏小，就產生腰鼓度（如圖5）。

拋光機產生腰鼓度和錐度的根本原因在于拋光機的拋光靴以及拋光帶沒有跟工件進行完全的接觸，總結起來有四種情況可能導致錐度、腰鼓度的產生：

（1）拋光臂與零件軸頸側壁干涉，當零件加工振蕩時零件會把拋光靴推歪，導致錐度或腰鼓度，解決此問題需要調整拋光臂軸向位置。調整時，拋光臂單元位置要求有效拋光面積覆蓋整個軸頸，拋光靴與軸頸兩邊油領的間隙要均勻，調整方法需要在手動操作下找到自動螺紋刀。調整方法如下：

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

②轉到坐標介面，在需要移動的拋光臂的校正欄增加需要移動的距離（正數為向右移動，負數為向左移動），回到手動負載介面，按下工作位置，使拋光臂移動到補償后的坐標；

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械位置未安裝好，造成拋光面與軸頸表面不平行，導致錐度或腰鼓度的產生。此時需要調整安裝拋光靴的機械位置，也就是調整拋光頭架。

在調整機械位置前，需確認是否是真正的機械位置不好引起。注：調整機械位置存在一定風險，當調整不好會出現工件直徑、腰鼓度、錐度等偏差更大，更會在調整時易報廢工件，所以需要大家在沒有確認好狀態前請不要動機械位置。

（3）拋光靴表面的硬塑料接觸工件后由于擠壓變形，導致中心部位無法向外擴散，形成拋光靴中間高兩邊低的現象或出現硬塑料伸出過長與兩側壁干涉形成兩面高中間低的情況。這樣拋光后的工件產生了中間小或中間大的現象。此時需要調整單元位置或拋光靴中心部位進行鉆孔（針對站二的調整），減少拋光靴因壓力過大無法將壓力均勻的散布在工件表面，導致出現錐度或腰鼓度情況。

（4）拋光靴有不同的型號，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象，所以當出現更換軸頸拋光靴時要注意更換的型號，如安裝錯誤會導致機床在加工時因震蕩原因導致工件的兩側壁與拋光靴發生干涉，此時零件會把拋光靴推歪就會形成錐度或腰鼓度或出現無法滿足軸頸有效面積出現軸頸兩面高中間低情況。此時需要將錯誤的拋光靴及時更換掉。

經過以上調整后，工件的腰鼓度和錐度得到解決，如圖6。

3 總結

曲軸線拋光機是曲軸精加工最后一個工位，該工位的加工穩定性直接影響到曲軸產品質量，因此要嚴格控制拋光機的拋光精度。正常生產中，如果一條生產線頻繁換型，那么拋光機需要定期的進行拋光驗證，保證拋光后產品的腰鼓度、錐度滿足生產需求。本文介紹了曲軸拋光機的機械結構和拋光原理。并重點介紹了出線質量問題后的調整方法，只要定期對拋光機進行調整驗證，才能更好的提升曲軸的加工質量及FTQ。

【參考文獻】

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[責任編輯：曹明明]