淬火曲轴的加工工艺的制作方法

本发明涉及曲轴加工工艺技术领域，特别涉及一种淬火曲轴的铣削预校直、非等余量小余量磨削的加工工艺，尤其应用于商用车、乘用车发动机领域内曲轴、凸轮轴等偏心轴类零件的加工。

背景技术：

面对材料成本、用工成本的不断上涨，国内商用车、乘用车领域的激烈竞争，低成本化成为企业提高核心竞争力的关键。在整车成本中发动机占比高，曲轴作为发动机核心零部件之一，技术含量高、工艺复杂，价值较高。现有技术的淬火曲轴加工工艺中，磨削余量较大，一般为0.6～0.8mm(半径方向)，存在的缺陷是：由于淬火后曲轴容易出现变形从而跳动大，即出现变形严重、跳动大的曲轴，如一般0.8mm，导致磨削余量无法减小，而为了减小磨削余量不足而产生的磨削黑皮导致的曲轴工件不合格和报废问题，就需要增加磨削余量，更降低了产品磨削加工的效率，增加了加工成本。

如何构建一种低淬火跳动、小磨削量的加工工艺，以提高磨削效率、降低加工成本成为行业急需解决的一大难点。

技术实现要素：

本发明就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种淬火曲轴的加工工艺。本发明根据淬火后曲轴的弯曲方向，先在数控铣床上反弯曲方向补偿轴颈偏心，实现预校直功能，将淬火后各主轴颈的跳动量控制在0.6mm以内；本发明通过差异化控制不同主轴颈、连杆轴颈的磨削余量，采用非等余量、小余量磨削加工工艺，能够减小曲轴磨削余量，提高磨削效率，降低加工成本。本发明节能降耗效果明显，能够产生良好的经济效益和社会效益。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种淬火曲轴的加工工艺，曲轴在磨削前淬火，包括以下步骤：

1)检测曲轴淬火后弯曲的跳动量、弯曲凹陷方向；

2)采用铣削预校直工艺对主轴颈轮廓进行偏心补偿，预校直淬火曲轴的弯曲变形；

3)铣削各主轴颈及连杆颈，减少淬火后曲轴的弯曲变形量；

4)根据不同主轴颈及连杆颈淬火后的弯曲变形量大小，设置不同的主轴颈及连杆颈磨削余量，采用非等余量、小余量磨削工艺，对主轴颈及连杆颈进行粗磨和精磨加工。

所述步骤2)通过数控铣床自带的主轴颈轮廓补偿功能，输入向弯曲凹陷方向的偏心调整角度、偏心量δx。

所述向弯曲凹陷方向偏心补偿δx通过以下公式得到：

δx＝该主轴颈跳动量的1/2～1/3。

所述步骤2)通过铣床轴颈轮廓的预校直工艺后曲轴的弯曲变形量≤0.6mm。

所述步骤4)主轴颈磨削余量通过以下公式得到：

主轴颈磨削余量＝该主轴颈跳动量的1/2×安全系数i+轮廓形状偏差i；安全系数i为1.5,轮廓形状偏差i为0.1mm。

连杆颈磨削余量＝该连杆颈相邻两主轴颈的max跳动量的1/2×安全系数ii+轮廓形状偏差ii；安全系数ii为1.5,轮廓形状偏差ii为0.1mm。

本发明的有益效果是：

1.本发明根据淬火后曲轴的弯曲方向，先在数控铣床上反弯曲方向补偿主轴颈偏心，实现预校直功能，将淬火后各主轴颈的跳动量控制在0.6mm以内；本发明通过差异化控制不同主轴颈、连杆轴颈的磨削余量，采用非等余量、小余量磨削加工工艺，能够减小曲轴磨削余量，提高磨削效率，降低加工成本。

2.本发明降低了曲轴制造成本，解决了现有技术工艺存在的淬火曲轴加工工艺中磨削余量大、磨削效率低、成本高的问题，以及淬火后曲轴跳动大、磨削余量减小后容易产生余量不足、甚至由于磨削区的磨削面不完整导致局部区域存在粗加工表面的磨削黑皮导致报废工件的问题。

3.本发明提高了产品合格率，提高了经济效益和社会效益，还解决了淬火后不同轴颈的跳动量大小不等、常规工艺中没有对不同轴颈设置不同的磨削余量，磨削余量设置不合理引起的磨削余量大、磨削效率低、成本高，以及淬火后曲轴跳动大、磨削余量减小后容易产生余量不足、磨削黑皮报废的问题。

附图说明

图1是本发明的工艺路线示意图；

图2是淬火曲轴弯曲检测示意图；

图3是铣床预校直工艺示意图；

图4是铣床轮廓偏心补偿工艺示意图；

图5是非等余量工艺磨削余量示意图；图中,i表示正常磨削余量，ii表示跳动量，iii表示非等余量磨削；

图6是非等余量磨削工艺理论能耗示意图；图中,iv表示正常磨削余量时的能耗，v表示非等余量磨削时的能耗。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-6所示，本发明通过铣削加工预校直工艺实现了淬火后低弯曲量，通过非等余量磨削实现了小磨削量加工。

一种淬火曲轴的加工工艺，包括曲轴毛坯上线、粗加工曲轴两端，曲轴淬火，还包括以下步骤：

1)检测曲轴淬火后弯曲的跳动量、弯曲凹陷方向；见图2，检测时，将曲轴工件1通过轴颈放置在支架2的v形支撑块上，利用百分表3对主轴颈的跳动量、弯曲凹陷方向进行检测；

2)对变形严重、跳动大的曲轴采用铣削预校直工艺对主轴颈轮廓进行偏心补偿，预校直淬火曲轴的弯曲变形；

所述步骤2)通过数控铣床自带的主轴颈轮廓补偿功能，输入向弯曲凹陷方向的偏心调整角度、偏心量δx。见图4。

所述向弯曲凹陷方向偏心补偿δx通过以下公式得到：

δx＝该主轴颈跳动量的1/2～1/3。

所述步骤2)通过主轴颈轮廓的预校直工艺后曲轴的弯曲变形量小于0.6mm。

3)铣削各主轴颈及连杆颈，减少淬火后曲轴的弯曲变形量；

4)根据不同主轴颈及连杆颈淬火后的弯曲变形量大小，设置不同的主轴颈及连杆颈磨削余量，采用非等余量、小余量磨削工艺，对主轴颈及连杆颈进行粗磨和精磨加工，达到全部主轴颈最终尺寸相同，全部连杆颈的最终尺寸相同的工艺要求。

采用非等余量、小余量磨削的含义即：变形小的主轴颈及连杆颈磨削余量小，变形大的主轴颈及连杆颈磨削余量大。最后加工出来的轴颈直径尺寸相同。见图5。

粗磨和精磨加工后得到成品。

所述步骤4)主轴颈磨削余量通过以下公式得到：

主轴颈磨削余量＝该主轴颈跳动量的1/2×安全系数i+轮廓形状偏差i；安全系数i一般为1.5,轮廓形状偏差i一般为0.1mm；

连杆颈磨削余量＝该连杆颈相邻两主轴颈的max跳动量的1/2×安全系数ii+轮廓形状偏差ii；安全系数ii一般为1.5,轮廓形状偏差ii一般为0.1mm。连杆颈的弯曲量大小＝该连杆颈相邻两主轴颈的max跳动量。

本发明根据淬火后曲轴的弯曲方向，先在数控铣床上反弯曲方向补偿轴颈偏心，实现预校直功能，将淬火后各主轴颈的跳动量控制在0.6mm以内；差异化控制不同主轴颈、连杆轴颈的磨削余量，进行非等余量、小余量磨削。本发明减小磨削余量，提高磨削效率。

本发明解决了现有技术工艺存在的淬火曲轴加工工艺中磨削余量大、磨削效率低、成本高的问题，以及淬火后曲轴跳动大、磨削余量减小后容易产生余量不足、磨削黑皮报废工件的问题，还解决了淬火后不同轴颈的跳动量大小不等、常规工艺中没有对不同轴颈设置不同的磨削余量，磨削余量设置不合理引起的磨削余量大、磨削效率低、成本高，以及淬火后曲轴跳动大、磨削余量减小后容易产生余量不足、磨削黑皮报废的问题。

本发明可广泛应用于商用车、乘用车发动机领域内轴类零件的加利用本发明能够减少磨削余量20-30％，提高磨削效率5-10％，磨削能耗降低5-10％，见图6。参考2019年汽车销售数据，国内重卡100万辆、轻卡200万辆、乘用车2000万辆，从设备能耗成本、砂轮成本、设备折旧成本等方面考虑，保守估计每根曲轴可节省成本5元，每年可节省1.15亿元。

本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述为本发明的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本发明的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本发明原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本发明的保护范围。