大型曲轴磨床典型结构与加工工艺
2013-5-6 来源： 作者：虞行国
对于曲轴加工设备来讲，磨床本身无疑是精度要求最高、复杂程度最难，是产品零件达到工艺要求的最终加工机床。对能够加工工件长度超过6米重量超过5吨，工件的主轴颈和连杆颈粗糙度要达到Ra 0.4 -0.6，主轴颈、连杆颈直径公差在0.008mm,主轴颈和连杆颈直线度在0.01 / 200 mm，连杆颈圆柱度0.015 mm,连杆颈分度正负15 秒的技术要求并且能加工不同角度和不同偏心量的连杆颈磨削的大型曲轴磨床的要求就更难了。
图 一
根据目前现有设备状况和加工的工艺，曲轴在磨床上的加工是分二步执行，也就是说在加工磨削主轴颈和连杆颈是分二种机型分开实施，这主要是受到设备结构的限制和约束。一般磨削主轴颈是选择在大型的普通外圆磨床进行，曲轴依靠外圆磨床的头架单驱动，在二顶尖和中心架的支撑下逐步对主轴颈进行磨削，在磨削主轴颈的过程中，产品的尺寸精度和技术要求都有人工的直接干预，特别是对中心架二个方向支撑力量的控制，这就要看操作工人的熟练掌握程度，但要长期依靠人的因素来保证和稳定质量是难以做到的，也是不科学的。（图 一）在加工磨削连杆颈直径时，是选择专用的曲轴磨床来进行加工的。这种曲轴磨床的头尾架卡盘是可以以头尾架中心轴线为基准，按照曲轴主轴颈和连杆颈的冲程偏心量进行调整，使头尾架卡盘夹持连杆颈的中心围绕头尾架主轴的旋转中心，进行对连杆颈直径的磨削加工。（图二）
图 二
因为曲轴技术设计的原因，它在长度质量分配上存在着比较大的偏心，如果不采取措施，曲轴在加工旋转中会存在不均匀的运转现象和产生有离心力状况，这样磨削加工的表面粗糙度肯定会受到影响。所以在机床的头尾架后侧都配制了配重装置，通过观察头尾架的驱动电机电流的情况进行调整，从而可以改善和均衡头尾架的旋转稳定性。因为曲轴本身结构的原因，在头尾架同时夹紧曲轴二头时，头尾架在旋转时不同步就会造成曲轴的扭曲而影响加工精度。
目前为了保证头尾架的同步，曲轴磨床头尾架的传动方式有二种，一是通过同步轴传递，既头架作为主传动经过一系列的传动链传递到尾架，使它们实现曲轴磨床的头尾架卡盘同步，保证曲轴在运转过程中不造成扭曲的现象。这种传递的方式制造成本低，但不可避免存在机械传动链过长有间隙和磨损的现象，给调整带来诸多的不便。另一种是利用头尾架旋转作为二轴采用数控同步技术，使头尾架在旋转的过程中旋转误差达到最小。有的在采用了头尾架旋转作为二轴的数控同步技术的制造厂家，为了防止因设备故障和突然停电造成头尾架失步，使设备损坏以及造成产品的报废情况的出现，把砂轮电机作为突然停电后的大直径砂轮的惯性当作发电机使用，把发出的电提供给头尾架电机作为临时电源，临时保持头尾架能够在短时间内有旋转的空间防止故障的扩大。同时为防止头尾架电器系统本身的故障而引起失步，在头尾架机械部分设计有超越离机构作为保护装置，在实际运行中因头架调速系统模板故障形成头尾架失步3度，正因为在该装置的作用下防止故障近一步的扩大和保全近30万人民币的工件报废。
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