1、刚度差
曲轴的长径比较大,又具有4个连颈,刚度较差。为防止变形,在加工过程中应当采取下列:选用有较高刚度的机床、刀具及夹具等,并用中心增强刚性,从而减少变形和振动;采用具有两边传动间传动的刚度高的机床来进行加工,可以减少扭转变弯曲变形和振动;在加工中尽量使切削力的作用互相;合理安排工位顺序以减少加工变形;增设校直工序。
2、形状复杂
连颈和主颈不在同一根轴线上,在连颈加工中易产生衡的现象,应配备能迅速找正连颈的偏心夹具,且应衡块。
3、技术要求高
其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:
(一)尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。
(二)几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。
(三)相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
定位基准选择:
1、粗基准的选择
为了保证中心孔钻在主颈毛坯外圆面的轴线位置上,主颈的外圆面为粗基准。同时为了保证所加工的基准轴向尺寸,选用第四主颈两侧扇板面为轴向粗基准。
2、辅助粗基准的选择
在扇板上铣出两个工艺平面即是加工连颈时所用的辅基准。
3、精基准的选择
加工主颈及与其同轴心的轴颈外表面时,以中心孔为准。加工连颈时,用加工的法兰和小头的外圆及连颈1作为精基准基面,这样便于保证技术要求。此外,轴位基准采用第3主颈的两个台阶面,与设计基准一致。
曲轴的加工流程如下:
1、毛坯(小型曲轴为锻造、大型曲轴为球墨铸铁铸造),锻造时是将棒料烧红后通过多道锻模,锻成多拐平面状,在红热状态下最后一道工序将各拐拧转到相应的角度。
2、车定位,在普通车床上找出主轴颈的中心,车两端定位(如图) 3、钻质量中心孔
质量中心孔:当物体绕一轴线旋转时,如果对外未表现出力的作用,那么这一轴线称为该物体的质量中心线,再按此质量中心线钻出中心孔,这样的中心孔称为质量中心孔。几何中心孔:中心孔位于几何轴线上,这样的孔称为几何中心孔(比较:质量中心孔先要对曲轴进行动平衡找出曲轴的质量轴线,可以减少曲轴动平衡时的去重工作量,提高动平衡的合格率。但质量定心机床要比普通几何中心孔机床的价格贵得多)。如图:
4、铣传送搭子
5、车与主轴颈同轴的所有轴颈。采用中心孔定位,驱动采用第三连杆轴颈上的传送搭子。使用成型刀具,加工效率高 ,但刀具寿命低。如图: 6、车连杆轴颈,是在专用车床上,刀架跟随连杆轴颈一边旋转一边进刀,一次同时车两个同角度的连杆轴颈;(试制或非批量生产是在普通车床的卡盘上做一个偏心夹具,把连杆轴颈作为旋转中心)
7、钻油道孔,曲轴从主轴颈到拐臂到连杆轴颈内部都有润滑油道,是用专用设备进行深孔钻;
8、高频淬火,对主轴颈和连杆轴颈进行淬火,提高表面硬度;
9、磨主轴颈,
10、磨连杆轴颈,是非常精密的专用曲轴磨床,会自动边测量边磨削,精度是按0.01毫米控制的;
11、 动平衡去重
动平衡:发动机在稳定工况运转时,如果传给支撑的作用力的大小和方向不随时间而变化,这种状态称为动平衡。发动机的动平衡包括:惯性力系的平衡性和扭矩的平衡性。静平衡:旋转质量系统在静平衡器上能够随遇平衡,即系统的质心位于旋转轴线上。曲轴工作时,它的各个质点都有离心惯性力。理想的情况是惯性力都能在曲轴内相互平衡,不传递到支承上。但曲轴的质量分布不是均匀的,旋转时离心力系不能平衡,也就是说曲轴的不平衡现象是以主轴颈轴线为中心的质量分布不对称引起的惯性力所致。 曲轴的不平衡,破坏了发动机的平稳运转,产生振动和噪音,加剧磨损,影响发动机的工作和使用寿命。曲轴的平衡去重包括两个部分:不平衡量的检测;不平衡量的修整。不平衡量的单位:F=mrw2,由于mr是物体本身的性质决定的,不随转速的变化而变化,用mr(g.mm)作为不平衡量的单位。