球铁曲轴止推面的加工方法与流程

本发明涉及机械设备加工技术领域，特别是涉及一种球铁曲轴止推面的加工方法。

背景技术：

曲轴是活塞式发动机中最重要且承受负荷最大的零部件之一，曲轴和连杆以及活塞等一起组成曲柄连杆机构。发动机工作时，活塞向下的推力经过连杆传到曲轴，通过曲轴将活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动，并输出机械功，经汽车底盘的传动机构驱动汽车，而曲轴止推面是曲轴后续精加工的基准，因此曲轴止推面的加工质量直接影响到其他工艺质量。

现有技术的球铁曲轴止推面的加工采用磨削工艺或精车滚压工艺，然而磨削工艺在磨削加工时，磨粒对工件的作用包括滑擦、刻划和切削，并且大多数磨粒是负前角和小后角，所以在整个磨削过程中，会产生大量的磨削热，使磨削区的瞬时温度可达1000℃左右，这样高的温度会使工件表面层的金相组织发生变化，造成磨削烧伤的问题。

其中，精车滚压工艺是将精车加工和滚压加工结合在同一道工序上的加工工艺，通过刀具与工件的相对运动，切除工件上多余的材料，达到工艺要求的尺寸与精度，再通过滚压工艺使得在保持精度的情况下，可以提高工件的表面光洁度、硬度以及耐疲劳强度。

精车滚压加工工艺不存在磨削工艺的磨削烧伤问题，然而精车滚压加工工艺需要购置专用的精车设备以及复合滚压专用设备，造成设备价格昂贵、加工工序复杂的问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种球铁曲轴止推面的加工方法，解决球铁曲轴止推面加工时磨削工艺产生的磨削烧伤以及精车滚压工艺中设备昂贵的问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种球铁曲轴止推面的加工方法，所述曲轴包括曲轴后端和主轴颈，所述主轴颈的止推面分为相对设置的左侧止推面和右侧止推面，所述方法包括：

通过电子测量头测量所述曲轴后端与所述右侧止推面之间的轴向距离；

根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差；

通过所述电子测量头测量所述右侧止推面与所述左侧止推面之间的轴间距离；

根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差；

根据所述轴向尺寸公差和所述轴间尺寸公差对所述球铁曲轴止推面进行精车加工处理。

本发明通过电子测量头测量曲轴后端到右侧止推面的轴向距离，以及右侧止推面到左侧止推面之间的轴间距离，确定出待精车的曲轴止推面的左侧和右侧的加工余量，并对其精车加工处理，由于精车工艺不会对球铁曲轴止推面造成烧伤问题，解决球铁曲轴止推面加工时的烧伤问题，同时由于本发明中精车工艺只采用一个加工工序，解决精车滚压工艺中需要多个工艺且购置多台专业设备昂贵的问题。

另外，根据本发明上述球铁曲轴止推面的加工方法，还可以具有如下附加的技术特征：

所述通过电子测量头测量所述曲轴后端与所述右侧止推面之间的轴向距离的步骤之前还包括：

通过车-车拉工艺分别对所述主轴颈的直径、深槽圆角以及止推面进行粗加工；

深滚压所述深槽圆角。

进一步地，所述根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差的步骤包括：

判断所述轴向距离是否小于数控系统存储的预设轴向距离；

当所述轴向距离小于所述预设轴向距离时，根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差。

进一步地，所述根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差的步骤包括：

判断所述轴间距离是否小于所述数控系统存储的预设轴间距离与所述轴向尺寸公差的差值；

当所述轴间距离小于所述预设轴间距离与所述轴向尺寸公差的差值时，根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差。

进一步地，所述根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差的计算公式为：

I＝L＇-L；

其中，I为所述轴向尺寸公差，L＇为所述预设轴向距离，L为所述轴向距离。

进一步地，所述根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差的计算公式为：

J＝H＇-H-I；

其中，J为所述轴间尺寸公差，H＇为所述预设轴间距离，H为所述轴间距离。

进一步地，所述根据所述轴向尺寸公差和所述轴间尺寸公差对所述球铁曲轴止推面进行精车加工处理的步骤之后还包括：

对所述球铁曲轴止推面进行抛光处理。

附图说明

图1为本发明第一实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法的流程图。

图2为本发明第二实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法的流程图。

图3为本发明一实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法中的曲轴的部分结构示意图。

图4为图3中圈Ⅳ部分的放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

请参阅图1，为本发明第一实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法的流程图，所述球铁曲轴止推面的加工方法包括：

步骤S101，通过电子测量头测量所述曲轴后端与所述右侧止推面之间的轴向距离；

其中，曲轴的材料可分为球墨铸铁和锻钢，球墨铸铁也称为球铁，本发明是针对球墨铸铁材料的曲轴进行止推面加工的加工方法，球墨铸铁材料的曲轴的硬度较锻钢材料的曲轴的硬度高，一般硬度可以控制在260-310HBW，曲轴由主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块、曲轴前端和后端等组成，主轴颈的止推面分为相对设置的左侧止推面和右侧止推面，在对曲轴进行加工时，轴向的基准选择止推面，因此本实施例中，对球铁曲轴止推面的加工工序在加工其他主轴颈以及连杆颈之前，球铁曲轴止推面作为后期加工其他主轴颈的定位测量的基准，在本实施例中，该球铁曲轴止推面加工所需的曲轴包含5个主轴颈，对该曲轴进行加工的机床为数控机床HTC63100，其中，本实施例中，选择对三号主轴颈进行止推面精车加工，通过在数控机床刀架中的刀位上安装一电子测量头，由电子测量头测量曲轴后端与三号主轴颈的右侧止推面之间的轴向距离，记录轴向距离并保存到数控机床的数控系统中，可以理解的，曲轴的主轴颈的数量以及在对需加工的止推面的选择当中，不同的汽车制造厂商，可以对其有不同的选择设计，以使其曲轴的工作达到最优。

步骤S102，根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差；

数控机床的数控系统中存储了该球铁曲轴止推面的加工所需的预设轴向距离，根据测量出的轴向距离以及预设轴向距离可以计算确定出右侧止推面在精车工序中所需的轴向尺寸公差，也就是右侧止推面所需精车的加工余量。

步骤S103，通过所述电子测量头测量所述右侧止推面与所述左侧止推面之间的轴间距离；

其中，在测量完成曲轴后端与右侧止推面的轴向距离之后，电子测量头测量右侧止推面到左侧止推面之间的轴间距离，其中轴间距离为球铁曲轴止推面左右两侧的开档尺寸，也就是球铁曲轴止推面的左右宽度，记录轴间距离并保存到数控系统中。

步骤S104，根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差；

数控机床的数控系统中同时也存储了该球铁曲轴止推面加工所需的预设轴间距离，根据预设轴间距离、轴间距离、轴向尺寸公差可以计算确定出左侧止推面在精车工序中所需的轴间尺寸公差，也就是左侧止推面所需精车的加工余量。

步骤S105，根据所述轴向尺寸公差和所述轴间尺寸公差对所述球铁曲轴止推面进行精车加工处理。

在电子测量头测量完成后，将电子测量头撤离曲轴，换上陶瓷刀具，根据计算确定的轴向尺寸公差以及轴间尺寸公差对球铁曲轴止推面进行精车加工，左侧止推面的精车加工余量为轴间尺寸公差，右侧止推面的精车加工余量为轴向尺寸公差，在精车加工的工序中，先对左侧止推面进行精车加工，再对右侧止推面进行精车加工，经过数控机床的精车加工后，止推面的表面粗糙度可以达到Ra0.8-1.0，可以理解的，精车止推面时，也可以先对右侧止推面进行精车加工，再对左侧止推面进行精车加工。

本实施例通过采用电子测量头测量确定出待精车的加工余量，再通过精车加工实现了对球铁曲轴止推面的精整加工，而精车工艺相较磨削工艺不会存在磨削烧伤的问题，相较精车滚压工艺减少了滚压工序流程，且也能达到产品工艺性能，减少了设备投资资金，且精车滚压工艺是属于在各个主轴颈加工完成后的工序，本实施例中，精车球铁曲轴止推面是在各个主轴颈、连杆颈加工前的工艺，且以该工艺加工完成的球铁曲轴止推面作为后续加工的基准，使得工艺路线得到优化。

请查阅图2，为本发明第二实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法的流程图，所述球铁曲轴止推面的加工方法包括：

步骤S111，通过车-车拉工艺分别对所述主轴颈的直径、深槽圆角以及止推面进行粗加工；

其中，车-车拉工艺是通过车削与拉削两种机械加工工艺相组合形成的一种新的曲轴加工方法，加工时曲轴高速旋转，拉刀呈直线或旋转运动，其中运动的方向垂直于曲轴的旋转轴线，实现对曲轴轴颈的切线切削加工。而车-车拉加工可以一次把主轴颈、深槽圆角以及止推面同时加工出来，实现半精加工，避免了增加额外的车床，在本实施例中，对球铁曲轴止推面的选择在三号主轴颈，所以在对球铁曲轴止推面进行粗加工时，通过车-车拉工艺分别对三号主轴颈的直径、深槽圆角以及止推面进行加工。

步骤S112，深滚压所述深槽圆角；

需要指出的是，由于主轴颈经过加工后留下的刀痕引起应力集中，而且深槽圆角处存在较强的应力集中，如果不对其进行处理，在长时间的循环后会产生裂纹，发生疲劳断裂，因此在车-车拉工艺对三号主轴颈的直径、深槽圆角以及止推面进行粗加工后，需要采用曲轴圆角深滚压的强化工艺，通过深滚压深槽圆角后，可以产生残余压应力，可与曲轴工作时的拉应力部分抵消，从而提高疲劳强度，而通过深滚压使得深槽圆角处形成高硬度的致密层，使曲轴的机械强度和疲劳强度有所提高，同时深滚压深槽圆角可以降低深槽圆角的表面粗糙度，减少了深槽圆角处的应力集中，提高了疲劳强度。

步骤S113，通过电子测量头测量所述曲轴后端与所述右侧止推面之间的轴向距离。

步骤S114，判断所述轴向距离是否小于数控系统存储的预设轴向距离；

若所述轴向距离小于所述预设轴向距离时，执行步骤S115；

由于在对曲轴加工时全部采用数控化机床，数控系统中存储了曲轴所有加工工艺参数，而球铁曲轴止推面作为曲轴主轴颈加工的定位测量的基准，因此在加工时需作防范风险，通过电子测量头测量的曲轴轴向距离与数控系统预设的预设轴向距离进行比对处理，若轴向距离大于预设轴向距离时，则通过预设的数控系统对球铁曲轴止推面加工时，刀具切削不到曲轴的右侧止推面，而加工时刀具可能对曲轴其他部位造成加工风险，此时停止对球铁曲轴止推面的测量加工，因此通过加装的电子测量头可以预防前期加工工艺缺陷对后期可能造成的风险，并且通过电子测量头测量的实测数据通过数控系统进行处理可以得出右侧止推面需要精车的加工余量。

步骤S115，根据所述轴向距离确定所述右侧止推面待精车的轴向尺寸公差；

其中，计算轴向尺寸公差的计算公式为：

I＝L＇-L；

其中，I为轴向尺寸公差，L＇为预设轴向距离，L为轴向距离，通过数控系统中预存的预设轴向距离与电子测量头测量的轴向距离作差可以得到精车达到预设轴向距离所需要的加工余量，该加工余量为轴向尺寸公差。

步骤S116，通过所述电子测量头测量所述右侧止推面与所述左侧止推面之间的轴间距离。

步骤S117，判断所述轴间距离是否小于所述数控系统存储的预设轴间距离与所述轴向尺寸公差的差值；

若所述轴间距离小于所述预设轴间距离与所述轴向尺寸公差的差值时，执行步骤S118。

在数控系统中存储预设轴向距离以及球铁曲轴止推面左右端面的开档尺寸，当精车右侧止推面完成后，止推面的开档尺寸变为轴间距离与轴向尺寸公差的和值，若预设轴间距离小于轴间距离与轴向尺寸公差的和值时，即通过预设的数控系统对球铁曲轴止推面加工时，刀具切削不到曲轴的左侧止推面，而加工时刀具可能对曲轴其他部位造成加工风险，因此当轴间尺寸大于预设轴间尺寸与轴向尺寸公差的差值时，应停止对球铁曲轴止推面的测量加工，人工处理排查是否属于安装曲轴位置不正确还是加工工艺问题。

步骤S118，根据所述轴间距离以及所述轴向尺寸公差确定所述左侧止推面待精车的轴间尺寸公差；

其中，计算轴间尺寸公差的计算公式为：

J＝H＇-H-I；

其中，J为轴间尺寸公差，H＇为预设轴间距离，H为轴间距离，I为轴向尺寸公差。通过数控系统中预存的预设轴间距离与电子测量头测量的轴间距离以及计算出的轴向尺寸公差求差可以得到精车达到预设轴间距离所需要的加工余量，该加工余量为轴间尺寸公差。

步骤S119，根据所述轴向尺寸公差和所述轴间尺寸公差对所述球铁曲轴止推面进行精车加工处理；

通过确定的精车所需的加工余量对球铁曲轴止推面进行精车加工，以到达球铁曲轴止推面的生产加工要求，此时加工的球铁曲轴止推面的表面粗糙度可达到Ra0.8-1.0。

步骤S120，对所述球铁曲轴止推面进行抛光处理；

通过精车工艺对球铁曲轴止推面加工后，对球铁曲轴止推面进行抛光处理，其中抛光余量为数控系统存储的预设抛光距离，通过对球铁曲轴止推面的抛光处理使得球铁曲轴止推面的表面粗糙度可达到Ra0.4，宽度公差可达到0.04-0.05，平面度可达到0.05，垂直度可达到0.01。

请参阅图3以及图4，为本发明一实施例提出的球铁曲轴止推面的加工方法中的曲轴100，曲轴100包含5个主轴颈，其中，在本实施例中，选择对三号主轴颈进行止推面精车加工，为了便于附图的清晰查看，三号主轴颈右侧的两个主轴颈省略没有画出，曲轴100包括曲轴后端101、三号主轴颈的左侧止推面102以及右侧止推面103，其中右侧止推面103包括位于右侧止推面103顶部的止推面顶部1031以及位于右侧止推面103底部的止推面底部1032，在止推面底部1032下方连接一台阶106，在止推面底部1032与台阶106之间设有一过渡圆角107，该过渡圆角107为通过刀具加工形成，以使得止推面底部1032与台阶106圆滑过渡，台阶106下方设有右侧深槽圆角105，右侧深槽圆角105连接三号主轴颈104，通过车-车拉工艺，先对三号主轴颈104的直径、深槽圆角以及止推面进行粗加工，然后对深槽圆角进行深滚压加工，再通过电子测量头测量曲轴后端101与右侧止推面103之间的距离可得到轴向距离，根据轴向距离与预设轴向距离可以计算出右侧止推面103需要精车的加工余量，即轴向尺寸公差，再通过电子测量头测量右侧止推面103与左侧止推面102之间的距离可得到轴间距离，根据轴间距离、预设轴间距离以及轴向尺寸公差可以计算出左侧止推面102需要精车的加工余量，即轴间尺寸公差，然后数控机床将电子测量头撤离曲轴，换上刀具，对球铁曲轴止推面进行精车加工，其中球铁曲轴止推面需要加工的位置为止推面顶部1031与止推面底部1032之间，切削的加工余量为对应的轴向尺寸公差以及轴间尺寸公差，精车球铁曲轴止推面完成后，对球铁曲轴止推面进行最后的抛光处理，抛光余量为数控系统预设的抛光距离，通过抛光处理使得球铁曲轴止推面的加工能够达到工艺要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。