德國(guó)勇克(JUNKER)機(jī)器制造有限公司成功地研制開發(fā)了一種集成了在線測(cè)量技術(shù)的磨削中心。該磨削中心可以靈活精密地對(duì)已經(jīng)用過的二手曲軸進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的磨削。 曲軸是一種幾何形狀非常復(fù)雜、承受強(qiáng)烈動(dòng)載荷的零件。勇克公司是一家擁有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平的高速磨床生產(chǎn)企業(yè)，從20世紀(jì)90年代初期就開始研制JUCRANK系列的曲軸磨床。該系列的機(jī)床采用隨連桿頸擺動(dòng)磨削的原理進(jìn)行磨削，并在汽車工業(yè)及其零備件供應(yīng)領(lǐng)域中獲得了巨大的成功。該機(jī)床采用的是具有高科技含量的磨削方案:可在一次裝夾中利用高硬度、高耐磨的CBN砂輪完成曲軸主軸頸、連桿頸、法蘭和軸頭的粗磨和精磨。 如果磨削鍛造或鑄造的曲軸，則曲軸的磨量是已知的，并且各個(gè)部位的磨量幾乎是一致的。新曲軸的價(jià)格很高，因此，從發(fā)動(dòng)機(jī)修理者方面來看，對(duì)用過的二手曲軸進(jìn)行修復(fù)有著非常大的興趣。由于舊曲軸各個(gè)部位的磨損程度不同，所以每根曲軸都有"獨(dú)特的"幾何形狀。因此，在開始磨削之前，必須進(jìn)行認(rèn)真的測(cè)量，采集各個(gè)部位的尺寸數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行磨削。這樣可保證所有主軸頸、連桿頸以及軸端獲得所希望的形位公差。 迄今為止，一般都是以曲軸的軸線為基準(zhǔn)測(cè)量曲軸的徑向跳動(dòng)。然后，必要時(shí)對(duì)曲軸進(jìn)行手工校直。最后，各個(gè)軸頸以其軸線為基準(zhǔn)中心(利用偏心夾具)進(jìn)行磨削。采用上述曲軸磨削方法是非常費(fèi)時(shí)費(fèi)工的，因?yàn)榍S在磨削過程中必須進(jìn)行多次裝夾。另外，這種方法也不能達(dá)到改善曲軸連桿頸(曲柄半徑)位置度的目的。 為了提高曲軸的加工效率，勇克公司研制開發(fā)了集成有測(cè)量裝置的磨床，用于修磨二手曲軸。這種新型磨床的使用證明，可以省掉在專用測(cè)量設(shè)備上對(duì)舊曲軸進(jìn)行磨前尺寸預(yù)測(cè)和磨削過程中的中間測(cè)量。同樣，也省略了在磨削過程中與這些檢測(cè)有關(guān)的工件裝夾過程。由于磨削過程中的尺寸監(jiān)控是實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而大大提高了曲軸的磨削質(zhì)量。 工藝技術(shù) 擺動(dòng)磨削連桿頸的工藝，可在一次裝夾中對(duì)具有對(duì)稱排列的連桿頸進(jìn)行磨削，并可獲得極高的精度和經(jīng)濟(jì)效益。連桿頸的直徑尺寸通過C軸(工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))和X軸(進(jìn)給軸)插補(bǔ)磨削而成。而X軸的擺動(dòng)行程正是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的行程。這一工藝技術(shù)和機(jī)床配備的控制軟件相互配合，可以保證1~8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的舊曲軸能在一次裝夾中完成尺寸測(cè)量與修磨。 變形品種的加工方案 該機(jī)床的設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)大量不同類型曲軸的整體磨削。可以磨削回轉(zhuǎn)直徑至220mm，長(zhǎng)度至900mm的各種曲軸。 在一個(gè)砂輪架上，安裝了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)功率為3OKW磨削主軸。這兩個(gè)主軸成60度角布置，可以依次擺轉(zhuǎn)到磨削位置。在不重新裝夾的情況下，用CBN砂輪完成曲軸主軸頸、連桿頸的高速磨削。砂輪的自動(dòng)平衡裝置保證了極高的圓度和極高的磨削精度(在幾μm之內(nèi))。 首先測(cè)量 根據(jù)曲軸磨損的痕跡，在重磨至所需的精度前，需要對(duì)下列幾何精度進(jìn)行測(cè)量：以一個(gè)基準(zhǔn)面為準(zhǔn)，測(cè)量曲軸所有軸的軸向間距、連桿頸直徑和主軸頸直徑；曲軸的角度位置；連桿頸行程高度和軸頭直徑(用于安裝軸端密封圈)。 為了保證內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)可靠地工作，曲軸主軸頸和連桿頸的圓度誤差應(yīng)＜2～3μm。以基準(zhǔn)軸為基礎(chǔ)，主軸頸的徑向跳動(dòng)不得超過50μm。主軸頸和連桿軸頸的形狀可以是圓柱形、球形或凸形的。各個(gè)軸頸的軸向間距不得超過規(guī)定尺寸0.2mm。 然后磨削 曲軸的全部幾何形狀均由磨床的控制程序給出，也恰恰體現(xiàn)出機(jī)床的高靈活性。GE FANUC公司160 TC系列的數(shù)控系統(tǒng)，僅通過給出的幾個(gè)參數(shù)就可磨削連桿頸。機(jī)床所用的軟件是勇克公司自己開發(fā)的。 交替進(jìn)行測(cè)量與磨削 在自動(dòng)磨削循環(huán)中，將對(duì)曲軸進(jìn)行測(cè)量、粗磨，再測(cè)量和最終的精磨。機(jī)床操作者應(yīng)首先在控制臺(tái)上選擇合適的方案。為了確定曲軸的軸向位置，測(cè)頭先觸測(cè)一個(gè)主軸頸軸端的端面。另一個(gè)測(cè)頭則測(cè)量每一個(gè)連桿頸的位置和直徑。數(shù)控系統(tǒng)獲得了有關(guān)幾何輸入尺寸的最初數(shù)據(jù)，以此為準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)校正。如果采集的幾何數(shù)據(jù)不完全準(zhǔn)確(例如連桿頸的位置不十分準(zhǔn)確)，數(shù)控系統(tǒng)能及時(shí)自動(dòng)識(shí)別并在編寫磨削程序時(shí)予以考慮。 優(yōu)化后的磨削工序提高了曲軸磨削的精度 通過一次裝夾完成曲軸主軸頸、連桿頸、法蘭和軸端的加工，可獲得各磨削部位之間極高的幾何精度。首先對(duì)各個(gè)主軸頸進(jìn)行磨削，然后由多個(gè)中心架支承著磨削后的主軸頸，再磨削連桿頸，最后再次測(cè)量各個(gè)主軸頸并磨削到最終合格尺寸。安裝機(jī)體密封件的軸頸的修磨也包括在自動(dòng)磨削工序中。測(cè)量一個(gè)典型的六缸曲軸大約需要10min，修磨大約需要4min。修磨后的曲軸質(zhì)量可在專用測(cè)量機(jī)床上進(jìn)行檢驗(yàn)。