汽车曲轴的磨削精度控制

基于分析磨削加工过程对四缸曲轴主轴颈加工精度的影响规律,提出通过减小加工弹性变形从而降低磨削加工误差和提高曲轴磨削精度的工艺控制方法。有限元分析结果表明:影响主轴颈精密磨削变形的主要因素是顶尖压力和中心支承位置,而磨削力引起的弹性变形影响很小;当顶尖压力确定时,通过改变中心支架的作用位置能够有效减小顶尖压力导致的主轴颈的弹性变形;当中心支架作用于第二、第三主轴颈处时,曲轴变形能够减小1.5μm,使曲轴变形得到有效控制。     

考虑工件变形因素的曲轴磨削轨迹建模研究

根据曲轴切点跟踪磨削的基本运动模型,分析影响曲轴连杆颈圆度误差的因素,建立考虑工件变形因素的曲轴连杆颈磨削轨迹模型,并以生产实例结合理论分析进行说明。通过对已加工曲轴连杆颈进行了圆度误差的测量,推导曲轴弹性变形量的函数,进而建立实际误差补偿模型,以提高待加工曲轴零件的精度。     

随动磨削中船用曲轴自动校直系统研究

船用柴油机曲轴轴线不连续、长径比大,刚性差,在自身巨大的重力和随动磨床夹具夹紧力的作用下容易产生复杂的弹性变形,曲轴各档主轴颈的同轴度变差,严重影响连杆颈的磨削精度。研究一种曲轴随动磨削中的自动校直系统,设计主轴颈中心位置在机检测装置,建立主轴颈中心偏移量计算模型,并分析影响测量结果的主要因素。并对伺服中心架机构进行运动学分析,以主轴颈中心偏移量为输入,建立中心架上下支撑头位置计算模型。通过与其理想位置比较,得到了支撑头位置调整量,从而实现随动磨削前工件的自动校直。试验表明自动校直系统应用于某一八缸船用曲轴,取得了与人工校直相似的效果,且大大降低了劳动强度,提高了大型船用曲轴随动磨削的自动化程度。     

磨削工艺方案对曲轴加工精度及节拍的影响

本文以不同工艺方案对曲轴磨削加工节拍和主轴颈同轴度加工精度的影响进行分析,确定曲轴磨削加工的工艺方法.     

超精密主轴的钢球顶磨法

在中心磨床上磨削主轴通常使用60°顶尖进行定位,尽管对工件中心孔经过磨削或研磨,但其磨削所得的圆度精度一般只能达到1,5～0.8μm。这是由于轴两端的中心孔及磨床头尾架顶尖之间存在同轴度误差,顶尖与中心孔之间成点状接触(见图1),这种点状接触在中心孔和顶尖锥面的圆度误差以及磨削过程中磨制力变化等因素的影响,而发生位置变化,产生磨削误差,影响磨削表面的圆度等精度。 我们在无心磨床主轴的轴颈磨削中使用钢球代替顶尖,取得了较为理想的圆度精度。工件要求φ90mm轴颈外圆的圆度误差小于0.5μm,实际磨削达到 0.4μm以内。 用钢球定位顶…     

基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法研究

研究了一种双砂轮水平对置曲轴磨削方法,通过将两片砂轮在法向平面上水平对置于曲轴两侧,采用五轴联动方式同步驱动两副独立砂轮架与工件旋转轴,对连杆颈和主轴颈进行精密磨削加工以抑制单边磨削力导致工件变形对圆度的不良影响,消除了传统切点跟踪磨削方式对中心架支撑的过度依赖,实现了在单台磨床上从毛坯到精密成品的一次加工成形。从运动学角度分析了双砂轮水平对置磨削曲轴主轴颈与连杆颈的磨削力平衡机理,以及双砂轮随动偏差对磨削力抵消过程的影响机制;运动模型计算机仿真与双砂轮水平对置曲轴磨床样机试验表明:基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法在曲轴精密加工应用中具有工件夹紧简便、磨削精度高和生产节拍快等显著优点。     

CR41—CBN数控曲轴磨床

德国斯来福临集团所属的SCHAUDT公司在’98上海国际金属加工展览会上展出了一台CR41—CBN数控曲轴磨床,该机采用连续轨迹方式磨削各类曲柄销。在一次装夹下,曲轴绕主轴颈中心旋转,高速且精密地完成所有曲柄销的加工。这样就能省去复杂的偏心夹具及多工序磨削,同时能保证更高的磨削精度,曲柄销的圆度≤2μm。该机床还可加工曲轴中部及轴向止推轴承。     

国内外曲轴磨床及磨削生产线

一、国内曲轴磨床及磨削生产线 1.采用普通外圆磨床(M131、M1350)加工曲轴主轴颈,采用曲轴磨床(MQ8240、MQ8260)加工曲轴连杆轴颈,加上曲轴运载装置组成曲轴磨削生产线。 (1) 磨削曲轴轴颈时,砂轮只作横向进给(切入法)。由于横向进给磨削时砂轮作用在曲轴上的横向压力很大,为了防止曲轴的弯曲,被加工的轴颈要支承在可以调节的机械开式中心架上,边磨边调整。若中心架的支承性能不好,曲轴在弯曲的情况下磨削,会破坏被磨轴颈的同轴度并产生圆度误差,情况严重的还会在磨削时产生自激振动,破坏磨削表面质量。     

曲轴新型非圆随动磨削运动模型的研究

研究一种曲轴新型非圆随动磨削运动模型,提出基于砂轮架水平进给轴、附加升降轴与工件转动轴联动的随动磨削控制方式,通过砂轮架水平进给轴、附加升降轴的连续圆弧插补运动与曲轴连杆颈偏心圆周运动同步,确保曲轴工件绕主轴颈中心回转时砂轮与连杆颈切点始终与砂轮中心、连杆颈中心保持三点一线关系,继而实现连杆颈的恒线速精密磨削加工;从运动学角度分析砂轮架水平进给轴与附加升降轴的垂直度误差、数控系统响应偏差对连杆颈磨削精度的影响规律以及相应解决措施;通过新型非圆随动磨削运动模型计算机仿真分析与样品磨削加工试验表明,所研究随动磨削运动模型具有砂轮磨损适应能力强、机床运动控制简便、曲轴连杆颈磨削精度高的显著特点.     

无心夹具应用中的关键要素评述——怎样决定工件偏心的象限

20世纪60年代初期,我国轴承工业开始应用无心夹具,对轴承套圈的沟道、孔径等进行磨削加工。原来采用的弹簧夹具,由于受主轴旋转精度的限制,工件圆度要满足2～3μm是很困难的。采用无心夹具之后,轴承套圈的磨加工精度有了很大提高,这是由于主轴的径向圆跳动不再影响磨加工的圆度。现代工艺水平下的轴承旋转精度,因为普遍使用无心夹具,精度储备都很高,对于中小型轴承,要求加工表面圆度小于2～3μm已经是轻而易举的事。可见先进的无心夹具给轴承行业带来了精度和效益的提高。顺磨是无心磨削法的基础用两只顶尖顶住工件,是机械加工中常见的外圆…     

曲轴非圆磨削跟踪测量装置运动参数模型研究

提出了一种新型的在线主动跟踪测量方法,能在曲轴加工时同时完成曲轴颈直径和圆度误差的测量,并对影响测量精度的相对测量速度问题进行了探讨,建立和分析跟踪磨削在线检测系统的运动参数模型,最后通过相关的试验验证检测速度模型.     

巧改开式中心架

开式中心架是MQ240型曲轴磨床的随机附件之一，它在磨削曲轴的加工中，起着支撑曲轴外圆，确保曲轴加工质量的作用。近年来，我们在生产中发现，设计的开式中心架的使用范围小了些，不适应目前汽车修理行业磨削，诸如玉林、湖动、柳发等6106发动机的曲轴。主要是开式中心架的支撑范围定在～30N衅0mm，而6105柴油发动机曲轴的主轴外圆是～86mm，超过支撑范围，因此，中心架不起作用．由于在磨削这一类柴油机的曲轴时，中心架用不上，使曲轴的加工质量达不到要求。在无支撑的情况下磨削，6105曲轴主轴颈的中间孔道的椭圆度达0．02N0．04mm，…     

切点跟踪磨削法加工误差分析

采用切点跟踪磨削法磨削曲轴连杆颈时,曲轴回转轴(c轴)与砂轮进给轴(x轴)的联动误差、曲轴在磨削力的作用下沿磨削点法向的弹性位移、砂轮实际半径与砂轮理论计算半径的差值、砂轮中心与曲轴回转中心的安装高度误差、磨削力对曲轴回转中心的力矩随曲轴转角的变化等因素,都会对磨削加工后的连杆颈产生尺寸误差和圆度误差。通过数字仿真和试验,分析了上述因素对加工误差的影响程度及变化规律,并提出了相应的误差补偿模型。     

一种基于头架主轴为变速运动的曲轴随动磨削加工方法研究

针对曲轴传统磨削加工方式影响曲轴精度和表面质量的问题,提出一种基于头架主轴为变速运动,砂轮做恒速进给的随动磨削方式.通过推导随动磨削加工瞬时位置方程,建立随动磨削运动轨迹控制模型,仿真分析对比两种磨削加工方式.分析结果显示主轴为变速运动的随动磨削加工方式受砂轮半径影响小,磨削点相对于转动中心的速度和受力状态更稳定,大大...     

曲轴非圆磨削四点刚度法的力变形计算

采用非圆磨削加工曲轴可在一次装夹完成主轴颈和连杆颈的磨削.在加工曲轴的连杆颈时,由于曲轴不同方向的刚度并不相同,加工过程中不同方向的误差也不相同;多拐曲轴的长度比较长,属异形细长轴,因此受力变形不仅影响加工精度,也是影响磨削效率进一步提高的主要原因之一.采取四点法测定曲轴刚度,找出弹性位移对加工精度的影响规律,可准确地得到曲轴的刚度模型,并进一步确定工件的弹性变形,对加工进行预补偿,提高工件的加工精度和效率.     

高精度数控曲轴磨床的控制方案

讨论了数控曲轴磨床以主轴颈定位,以主轴颈中心为回转中心,一次装夹完成曲轴的主轴颈和连杆颈的磨削加工,克服了传统曲轴磨削加工中存在的缺陷.     

变速切削在提高曲轴中心孔倒角圆度的应用

基于Matlab/Simulink仿真分析方法,建立了曲轴镗削动力学模型,分析了刀具振动对曲轴中心孔倒角圆度的影响。通过机床主轴变速加工实验证明,变速加工可以有效抑制刀具的振动,从而提高中心孔倒角的圆度。     

汽车曲轴的"三轴联动切点跟踪"随动磨床及其关键技术研究

在分析两轴联动切点跟踪曲轴随动磨削方法的技术缺陷基础上,系统地介绍了"三轴联动切点跟踪"磨削原理,给出了"三轴联动切点跟踪"曲轴随动磨削运动模型,概括了该原理在曲轴连杆颈和主轴颈磨削中的技术优势.并且通过高精度液体静压导轨、高刚性直线驱动技术和在线测量与误差补偿等关键技术的综合运用,成功地解决了超精密磨削加工中各运动部件动态性能及其对加工精度的影响,攻克了用普通刚玉砂轮高效率、高精度磨削曲轴主轴颈和连杆颈的技术难题.     

全液体静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律及圆度极限预测

主轴轴颈的圆度直接影响液体静压主轴系统的回转精度,要制造纳米级回转精度的液体静压主轴系统,必须不断提高主轴零件轴颈的圆度。目前国内外高精密磨床可实现的轴颈磨削圆度范围在0.2～0.5μm,要想进一步提高轴颈磨削圆度,以上磨削方案已很难满足需要。基于此,系统研究头架主轴、尾架主轴和砂轮主轴均采用液体静压支承的全静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律,探讨可能达到的圆度极限。首先建立计入头架主轴回转误差、尾架主轴回转误差、双顶尖不同轴误差、砂轮主轴回转误差和工件初始表面轮廓圆度误差的磨削系统耦合动力学模型;提出基于Newmark-β数值积分方法的“磨削力-瞬态磨削深度”循环迭代收敛算法,实现工件外圆轮廓形成过渡过程的定量仿真。研制全液体静压主轴支承结构磨削系统,通过磨削实验和磨削成圆仿真结论的对比,证实所建立模型和所提出算法的有效性。最后根据所提模型和仿真算法,研究各磨削系统误差对磨削圆度的影响规律,并在此基础上对可实现的磨削圆度极限进行了预测。     

基于不确定测度的再制造曲轴径向跳动多元非线性映射模型

径向跳动是不确定环境下再制造曲轴加工质量控制的难点之一。在回收曲轴质量等级不同和再制造加工路线、工艺、方法各异的条件下,分析主轴颈的圆度、曲轴的弯曲度是影响再制造曲轴径向跳动的关键平衡性量度,界定了曲轴主轴颈的圆度、弯曲度的不确定性内涵,并构建了不确定性测度模型,用与其理想值为对比的离散程度来定量化描述不确定性;研究了主轴颈圆度和弯曲度的不确定度与径向跳动合格率之间的非线性映射关系模型,采用高斯-牛顿迭代法求解其拟合公式,给出了各个不确定度影响系数的计算方法,用于分析各个不确定度对径向跳动合格率的影响,以优化曲轴再制造加工、提高径向跳动合格率;通过某再制造曲轴应用实例验证了模型的可行性和有效性。为再制造零部件加工精益化管理提供理论和技术支持。