曲軸砂帶隨動拋光工藝簡介

摘 要：以某4缸曲軸的加工生產線拋光設備為例，介紹了砂帶研拋加工工藝，它在提高零件的表面光潔度，增強零件的耐磨性和疲勞壽命方面應用廣泛。并討論了拋光靴的接觸方式對拋光質量的影響。

關鍵詞： 拋光機；拋光靴；砂帶；工藝

0 引言

發動機是汽車最為關鍵的部分，而曲軸是發動機的主要旋轉機件，是其關鍵部件之一，其軸頸的尺寸精度和表面質量直接決定了曲軸運行時的穩定性、磨損和噪音，是決定發動機性能好壞的關鍵。曲軸砂帶超精研拋前的最后機加工序是砂輪磨削。磨削過程中砂輪表面突出的磨粒會穿過軸頸表面較軟的鐵素體而壓入內部更加疏松的石墨球。之后磨粒會隨著砂輪和工件的相對轉動而與工件分離，與此同時較軟的鐵素體在磨粒的帶動下會凸出于軸頸表面而形成微觀毛刺結構。曲軸在工作過程中，這些加工作用殘留層的微觀毛刺會嚴重阻礙軸頸表面油膜層的生成，如果不對其做進一步的處理，軸頸就會在摩擦力的作用下而很快磨損失。曲軸拋光特別是砂帶拋光是目前消除這種微觀毛刺最常見最經濟的方式。

1 隨動砂帶拋光原理

在對曲軸連桿頸進行隨動拋光時，曲軸以主軸頸中心線為軸線做旋轉運動，并在一次裝夾下同時完成對主軸頸和連桿頸的拋光處理。在拋光過程中，砂帶機構的運動是同一平面內隨動擺動與隨動水平移動的合成，而跟隨著做偏心旋轉運動的曲軸連桿頸就在這個過程中實現了對其自身地拋光加工處理。砂帶隨動拋光機構見圖1。

2 Supfina 720/3-NC設備結構

拋光機分為三個工作站，第一站粗拋，去除磨削余量，第二站精拋，改善曲軸表面微觀質量，前兩站主要針對軸頸的兩級拋光，第三站主要對曲軸的止推面進行兩級拋光。

機床結構：主軸頸連桿頸裝置和止推面裝置采用水平結構方式裝在機床滑軌上；工件的裝夾在主軸箱和尾架之間，并同步旋轉；通過龍門架機械手（也可手動上下料）以及機床上的的可移動V型架實現工件的上下料。

加工工藝：工件兩頂尖定位，采用螺紋孔驅動；角向定位采用法蘭工藝銷孔或第一連桿軸頸 ，軸向定位采用法蘭頂尖；拋光時工件保持軸向振動 。

3 拋光砂帶描述

曲軸的拋光，對于曲軸表面材料的去除主要是由拋光帶完成。目前，曲軸拋光中使用的拋光帶有布基、紙基和聚酯薄膜基三種共存。但布基和紙基均有纖維結構，這種結構影響了研磨產品的平整性。而薄膜背基則是完全平整的，這樣可以很好地保證磨削表面的精度。越來越多的工廠廢棄了這種加工方法而改用薄膜背基研磨帶。

對于粗拋和精拋拋光帶的搭配使用，主要根據磨削的表面質量來決定粗拋的砂帶砂粒的顆粒度，而根據產品的表面質量要求來決定精拋的砂粒顆粒度，以下為常見的砂帶配比選用。磨床來料保證錐度在3μm以內，圓度在5μm以內，直徑公差范圍16μm，粗糙度0.8μm。

4 拋光靴或拋光塊描述

進行拋光時，拋光帶是靠拋光塊均勻的包裹在軸頸上，為保證得到均勻的拋光效果，拋光塊的形式就很重要，根據實際的驗證效果，如圖8，采用斷續的支撐對于拋光效果更好。

不僅能夠保證拋光面在拋光時能同時均勻受力，而且還能夠保證有良好的散熱效果，從而獲得較好的表面拋光質量；為了更加有利于拋光，拋光塊與曲軸頸的接觸面要盡量的平整光滑厚度均勻。

當拋光塊的結構形式和拋光帶的型號選擇好后，拋光加工中工件運動形式對拋光質量的影響也需要著重考慮，一般來講：1）砂帶在拋光過程中，由于產生的破碎顆粒貯存于砂帶和曲軸頸之間，在曲軸左右振動、曲軸旋轉運動以及破碎顆粒的共同作用下，還具有良好的研磨作用，這樣將更加有利于達到所需的加工精度。2）采用先順拋再逆拋的拋光工藝能夠較好的補償隨動誤差對表面質量的影響。

5 拋光過程測量驗證

拋光過程主要是為了獲得更好的表面質量，如圖9，拋光前和拋光后Ra的數值是相同的，但拋光后的表面對于實現曲軸和軸瓦間的油膜更有利。

除了得到上述拋光表面效果外，因為軸頸的公差范圍通常在16μm以內，所以對拋光軸頸的直徑也需要進行關注，而拋光余量的控制是實現拋光后軸頸直徑控制的重要方式。通常來講，在機床固定的運動參數下，余量可以穩定在2-3μm內。

6 綜述

在曲軸拋光中，為了得到更好的拋光質量，需要更好的拋光帶，拋光靴和穩定運動的機床結構。在通常的加工中還包括拋光介質（如拋光油或拋光液）的選擇，工件轉速，工件震蕩（軸向移動），以及進帶量的選擇。當得到穩定的加工參數后，后續維護對加工質量的影響也很關鍵。

生產中的質量問題除機床的運動機構損壞外，沒有及時更換拋光靴也是一個重要因素，或著拋光油系統未能正常工作導致磨料積攢在拋光靴支撐面上，從而使拋光壓力不穩定導致。這都需要根據實際的問題進行分析，以及優化，本文不在這里一一描述。

參考文獻：

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[S].機械工藝出版社，2001（08）.

[2]孫本緒，熊萬武.機械加工余量手冊[S].國防工業出版社，1999（11）.

[3]周澤華.金屬切削原理[S].1994.

[4]張慧萍.高速切削切屑折斷界限變化規律[J].機械工程學報，2008，44（05）.

[5]張磊.曲軸連桿頸砂帶拋光運動模型的研究[J].機械設計與制造，2011，1（01）.

[6]德國SUPFINA 720/3-NC設備說明書[S].