管傳富，謝欽

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

圓度補(bǔ)償在曲軸磨床上的應(yīng)用

管傳富，謝欽

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

以曲軸磨削加工表面形狀誤差為研究對(duì)象，針對(duì)曲軸工件自身剛性極差，在裝夾應(yīng)力、磨削作用力因素影響下，對(duì)在加工過程中其彈性變形對(duì)連桿頸圓度誤差而產(chǎn)生的圓度問題進(jìn)行探討，重點(diǎn)論述磨床圓度補(bǔ)償功能對(duì)曲軸加工質(zhì)量作用。

圓度補(bǔ)償；曲軸磨削；曲軸磨床

曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件，其連桿頸的圓度誤差直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的配合精度、旋轉(zhuǎn)精度、摩擦、振動(dòng)和噪聲，同時(shí)也對(duì)曲軸加工質(zhì)量提出了越來越高的要求，因此提出了圓度誤差等質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)。圓度誤差是指在垂直于回轉(zhuǎn)體軸線截面上的輪廓對(duì)其理想圓的變動(dòng)量。本文以曲軸的軸頸圓度為研究對(duì)象，通過對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償來改善圓度質(zhì)量。

1　圓度的數(shù)學(xué)模型［1－3］

一個(gè)回轉(zhuǎn)體零件，其橫截面輪廓是否為一正圓，需要與一理想圓比較才能得出結(jié)論。圓度的定義就是將被測橫截面的實(shí)際輪廓與理想圓的比較過程。目前評(píng)定圓度誤差的方法有最小區(qū)域圓法，最小二乘法，最小外接圓法和最大內(nèi)接圓法。本文中所使用的ADOCOL圓度測量使用最小二乘法。如圖1所示。

圖1　最小二乘圓度

以最小二乘圓圓心Os作為圓度誤差評(píng)定中心，設(shè)實(shí)際輪廓上某測點(diǎn)至Os的最大距離Rmax，另一點(diǎn)至Os的最小距離為Rmin，則該圓的最小二乘圓度fLS可表示為：

其中

圖中的圓心（u1，u2）為最小二乘圓度的評(píng)定中心，最小二乘圓心：

2　曲軸磨削過程中圓度的影響因素

在曲軸非圓磨削過程中，工件與砂輪架速度、加速度呈周期性變化，加上非圓磨削過程中曲軸連桿頸的旋轉(zhuǎn)中心與其工件中心不重合，引起磨削力的方向和大小隨磨削切點(diǎn)的變化而變化，不同角度上連桿和連桿頸產(chǎn)生的變形量也不相同，諸多因素將直接影響到工件的幾何尺寸和形狀誤差，并反映到工件表面，影響曲軸的磨削質(zhì)量。磨削工藝所產(chǎn)生的誤差，主要集中在表1所示。

表1　影響工件圓度的因素

3　圓度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?］

針對(duì)磨床在使用過程中出現(xiàn)圓度問題，在機(jī)床夾具穩(wěn)定的前提下通過圓度補(bǔ)償可以進(jìn)行有效地抵制，以下以德國JUNKER磨床為舉例參考。

步驟1:將工件的測量數(shù)據(jù)（ADOCOL或者HO MMEL格式均可）保存至U盤中，如圖2所示。

圖2　曲軸Adocol圓度測量數(shù)據(jù)

步驟2：將U盤插入機(jī)床上，打開Juwop/U界面，選擇相應(yīng)的軸頸，將文件相加，圖3所示。

圖3　JUWOP/U圓度補(bǔ)償界面

步驟3：點(diǎn)擊“準(zhǔn)備就緒”生成程序，將圓度補(bǔ)償數(shù)據(jù)插入進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)中，如圖4所示。

圖4　補(bǔ)償數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控系統(tǒng)

經(jīng)過圓度補(bǔ)償后，工件的圓度一般在1 μm～3 μm內(nèi)，合格的工件圓度曲軸如圖5所示。

圖5　合格曲軸的圓度曲線

4　結(jié)束語

曲軸作為一種異形軸零件，曲軸工件自身剛性極差，在裝夾應(yīng)力、磨削作用力等因素影響下，在加工過程中其彈性變形對(duì)連桿頸圓度誤差影響很大，僅靠提高機(jī)床軌跡執(zhí)行精度尚不足以確保工件加工精度。因此需要對(duì)曲軸精密加工彈性變形導(dǎo)致連桿頸圓度偏差的進(jìn)行圓度數(shù)控補(bǔ)償。

本文通過對(duì)曲軸加工的圓度問題進(jìn)行分析，并指出圓度補(bǔ)償對(duì)提高工件加工質(zhì)量的作用。

［1］彭曉南，劉飛，雷賢卿．一種利用坐標(biāo)測量機(jī)實(shí)現(xiàn)圓度誤差評(píng)價(jià)的方法［J］．儀器儀表學(xué)報(bào)，2008，29（8）：1654-1658．

［2］林家春，石照耀．基于力學(xué)思想的最小外接圓度誤差評(píng)定［J］．儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（6）：1405-1410．

［3］田應(yīng)仲.曲軸非圓磨削表面幾何形狀誤差及其在線測量方法研究［D］.上海大學(xué)博士論文，2007.

［4］Junker JUCRANK10-10磨床圖紙和維修手冊(cè)［Z］.

The Application of Roundness Compensation in Crank Grinding Machine

GUAN Chuan-fu，XIE Qin
（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

The crankshaft grinding surface shape error as the research object，according to its rigid crankshaft workpiece clamping range，the influence of stress，grinding force factors，to explore in the process of the elastic deformation of the crankpin roundness error of roundness，focusing on the role of compensation for grinding crankshaft processing quality.

roundness compensation；crankshaft grinding；crank grinding machine

TG580.61

A

1672-545X（2016）08-0168-02

2016-05-04

管傳富（1983-），男，河南焦作人，碩士，工程師，研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)。