速柴油機曲軸孔加工直線度補償控制

陳根 李思樂 卞露英

摘要：曲軸孔加工是柴油機機體加工的關(guān)鍵工序之一，直線度精度要求嚴(yán)格，對加工設(shè)備、刀具、工藝及過程質(zhì)量都有較高要求。對于中速柴油機機體的曲軸孔，其直線度必須配合曲軸撓度來運行。針對中速柴油機曲軸孔直線度的特殊要求，本文通過多次切削試驗及激光測量，從工藝及程序分別對測量結(jié)果進(jìn)行分析和控制，最終得到了良好的加工結(jié)果

關(guān)鍵詞：柴油機機體;曲軸孔;直線度補償

引??言

曲軸孔是柴油機的關(guān)鍵部位，是整個發(fā)動機的動力輸出部位，其加工精度直接影響曲軸及整個柴油發(fā)動機在工作時的運行狀況。同時曲軸孔直線度要求非常苛刻，國外專業(yè)柴油機制造商設(shè)計中速機的曲軸孔直線度必須符合曲軸撓度來運行，因此其直線度的補償規(guī)律就非常困難。目前曲軸孔的加工方法已經(jīng)成熟，但是對于中速機曲軸孔的直線度補償，仍然是一個需要研究的難題，本文依據(jù)某6缸中速直列柴油機機體的加工，按其直線度要求通過多次試驗分析驗證曲軸孔直線度補償結(jié)果。

1.曲軸孔直線度補償分析驗證

1.1?樣件試切曲軸孔加工工藝

柴油機機體曲軸孔加工一般經(jīng)過以下幾個工序：粗加工曲軸孔-裝配軸承蓋-精加工曲軸孔-激光檢測曲軸孔直線度，在曲軸孔粗加工階段，粗銑曲軸孔半圓弧面，單邊余量1～2mm，機體裝配軸承蓋后，曲軸孔帶軸承蓋一起加工精加工，該6缸柴油機機體長度為3800mm，曲軸孔的直線度從第一號位到最后一檔位在Z方向需要按0到0.06再回到0的圓弧規(guī)律補償。

加工該中速柴油機的曲軸孔時，加工工藝為從1號曲軸孔到最后一位曲軸孔的加工順序，由于柴油機體第1號位與第2號位間距過小，我們將加工順序定為2-8號位，然后翻轉(zhuǎn)機床附件，找正已加工的3號曲軸孔中心，再加工1號位。

通過以上工藝加工出來的曲軸孔，可以得到良好的直線度，因此，我們在此基礎(chǔ)上，對每檔位的曲軸孔在Z方向進(jìn)行相應(yīng)的補償，來滿足曲軸孔直線度曲率。

曲軸孔半精加工按如下值進(jìn)行程序補償：1號位：0、2號位：0.03、3號位：0.05、4號位：0.06、5號位：0.05、6號位：0.04、7號位：0.03、8號位：0。加工完成后，對曲軸孔進(jìn)行激光檢測直線度，發(fā)現(xiàn)實際測量結(jié)果與預(yù)期結(jié)果偏差很大，直線度呈波浪形的數(shù)值分布，測量結(jié)果具體如下：

1號位：0.02、2號位：-0.005、3號位：0.02、4號位：0.05、5號位：0.06、6號位：0.05、7號位：0.03、8號位：0。

可以看出，該補償值的基本趨勢與要求一致，但是在2號曲軸孔發(fā)生反方向跳動，我們分別從程序和工藝對結(jié)果進(jìn)行分析：

1-8號曲軸孔的程序補償值在4號達(dá)到峰值，但是從測量結(jié)果得出，在5號位曲軸孔的中心位置最低，并且1號位的補償值為0，而實際的值卻為0.02，我們可以得出，實際曲軸孔中心直線度曲率并未按照補償數(shù)值的規(guī)律而變化。

于是我們將加工工藝作為分析對象，目前的加工方法為2-8號位先加工完，根據(jù)已經(jīng)加工過的3號曲軸孔中心，再反過來加工1好位，這樣的加工方法，使得1號曲軸孔與3號曲軸孔的位置一致，正如測量結(jié)果曲線圖中所示，因此，該工藝影響曲軸孔的加工結(jié)果。

1.2?改進(jìn)加工工藝

為了得到一個從零點持續(xù)下降至最低點又開始持續(xù)上升的曲線，我們需要更改加工工藝，我們將曲軸的加工順序改為：先加工1號位，跳過2號位，再按順序加工其余的3號到8號位，這樣就可以保證1號位的補償值始終為0，而3號位與2號位的值接近，在此工藝基礎(chǔ)上，我們對曲軸孔進(jìn)行精加工試切，得到如下結(jié)果：1號位：0、2號位：0.04、3號位：0.04、4號位：0.02、5號位：0.01、6號位：0.01、7號位：0、8號位：0。

這次的測量結(jié)果較第一次有所改善，但是仍然不夠理想，曲線不夠平滑，且2號和3號，5號和6號，7號和8號曲軸孔中心位置相同。

1.3?改進(jìn)加工程序

為了得到更加理想的結(jié)果，將補償值進(jìn)一步優(yōu)化，按照改進(jìn)后的加工工藝，我們將曲軸孔的精加工余量減小，降低切削力及振動，提高精加工后直線度數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。同時對程序補償值進(jìn)行修正，保證曲線的最低點在中間檔位附近，且在峰值兩側(cè)始終有下降和上升的趨勢，最終，我們將優(yōu)化后的補償值寫入程序，通過激光測量得到以下結(jié)果：

1號位：0、2號位：0.03、3號位：0.03、4號位：0.035、5號位：0.04、6號位：0.02、7號位：0.01、8號位：0。?我們將三組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比（見圖1）：

圖1?曲軸孔直線度激光測量數(shù)據(jù)

可見，工藝及程序改進(jìn)后的曲軸孔直線度規(guī)律達(dá)到了理想結(jié)果，無論是直線度偏移量還是變化趨勢都符合要求。

2.結(jié)論

通過對某中速直列柴油機的曲軸孔進(jìn)行試驗，分析其曲軸孔的直線度變化規(guī)律，對加工工藝及程序分別優(yōu)化改進(jìn)，最終達(dá)到了該中速機曲軸孔直線度補償要求，得出曲軸孔的直線度與加工順序、切削量以及程序補償方法都有關(guān)系，為以后研究不同類型的中速機曲軸孔加工直線度補償規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅靜，肖鐵忠，龔文均，苑春迎.?發(fā)動機缸體雙金屬曲軸孔半精鏜及精鏜加工工藝[J].?制造技術(shù)與機床.?2013（08）?.

[2]葉宗茂.?發(fā)動機缸體曲軸孔全跳動的測量方法[J].?機械工人.冷加工.?2003（09）?.

[3]高志永，張斌，羅和平，房長興，李帥.?發(fā)動機缸體曲軸孔加工工藝研究[J].?機械工程師.?2013（02）.