曲轴加工易出现的问题及解决方法分析

◎程振山

曲轴在冶金行业的应用广泛，是飞剪、切头剪、摆式剪等设备中的核心部件；由于曲轴在成套设备中属于少数关键键，虽然很关键但是很少能成批量，所以各大企业很少引进曲轴专用机床加工曲轴，大多数企业还是使用普通机床通过车、磨、铣等工序加工曲轴，怎么能够利用现有设备加工，并且保证产品质量一直是我们研究的问题。

一、下面我们根据以往加工曲轴出现的问题总结如下

1.偏心距问题：磨床加工完轴径在铣床终检打表时偏心距不合格，在磨床打表的数值和在铣床检验时偏差较大，最大能达到0.10mm左右；

2.平行度不合格问题：两侧偏心距数值都能满足图纸要求，但是偏心距最大点在空间上有误差，导致两组中心线在空间上形成夹角，导致平行度检验不合格；这个问题是最难在加工过程中被发现的，也是对产品的质量影响最大的。

3.磨削后的外圆表面质量差，光洁度达不到图纸要求，更严重的甚至局部会产生蹦刀纹深度0.03左右目视可见，影响最终的检验。

二、下面就以二心曲轴为例分析在曲轴的加工过程中产生问题的原因及解决方法

加工这件曲轴需要在活件两端留工艺卡头（装配重用）、设计配重，定两组顶尖孔。根据简图分析我们应该先加工主轴颈0-0部分，再以加工好的A、B做为基准，加工拐心01-01轴径C、D符图。由于曲轴凹档两侧轴径落差大，并且在加工过程中需要加配重等辅具加大了活件的回转范围，导致同一中心各轴径也不能一次加工到，同一组中心驱动端各轴径和从动端轴径也需要在机床调个加工。

1.划线、借心时注意保证偏心距和两组顶尖孔的平行度。首先检查余量以主轴颈0-0为基准画主心，并且需要画出水平竖直十字交叉线；再以主心为圆心，以偏心距数值为半径画圆；通过圆和两条基准线保证两侧平行；当由于毛坯余量小等原因借心时，也需要按照上边的方法进行，同时动一组或两组顶尖孔，这样才能保证偏心距和平行度，否则会出现图2情况。

2.在数控车床、磨床打表检查偏心距，最重要的一点是百分表必须在机床中心高上，对机床中心高时百分表表高低都会导致检验的最终数值偏差大。下边介绍两种打表检查偏心距的方法；

（1）一种是利用机床数显直接打表方法，在同一个圆上活件旋转打表找到高、低点，数值最大和数值最小的差值除以2就是偏心距实际数值；如上图中顶01-01检查偏心距，可以分别打表检查A、B轴径。

（2）另一种方法是间接检查偏心距方法，需要测量出主轴颈基准圆A、B直径和偏心圆C、D直径实际尺寸，再通过打表两个圆的落差，间接计算出偏心距；如图3所示Y+Rc-（X+Ra）

3.检查平行度的方法：在磨床等两轴机床检查平行度很困难，只能检查平行度是否有较大偏差，及时发现问题并解决掉，防止质量问题的发生。我们通常在用上边介绍的第二种方法检查偏心距时，找两个轴径的高点时可以通过画线记录、机床旋转角度等方面看平行度；如果两个轴径的高点不在同一水平线，或者机床主轴旋转的角度不同就证明平行度不合格，在轴径有余量的情况下及时发现解决。

4.影响磨削表面光洁度的因素及消除方法：

（1）机床两顶尖间顶紧力过大，由于曲轴偏心结构形成很大凹档，顶紧力要比实心辊类小1/3顶严即可，或在凹档处加顶杠等方法，尽可能消除变形对活件质量的影响；

（2）配重盘和本体是间隙配合，只有键和顶丝等连接，有时由于配重盘大或者调节配重加的多等影响容易出现配重盘和本地有轻微的往复的相对运动，或者配重重量有误差，而导致所磨削的圆在偏心45°方向位置出现横向蹦纹深度0.03mm左右，这时就要调整调节配重和配重盘，并降低主轴转速，保证加工质量。

三、总结

曲轴加工难度很大，但是只要把辅具设计合理、注意机床回转及加工受限位置；在具体操作过程中严格注意顶尖孔精度；注意车床、磨床在检查偏心距时表的高度对在中心高上；加工过程中注意检查监测各尺寸、形位公差。这样曲轴的加工问题就可以简化为普通轴类加工问题，因此在曲轴加工过程中遇到问题要沉着应对、逐一排查可能影响因素，一定能加工出满足图纸和工艺要求的合格产品。