曲軸動(dòng)平衡機(jī)支撐滾輪改進(jìn)

■桂林福達(dá)曲軸有限公司（廣西 541199）黃中順

曲軸的平衡是曲軸加工的關(guān)鍵工序之一，平衡質(zhì)量的好壞，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的振動(dòng)與噪聲，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。因此，在動(dòng)平衡加工時(shí)，對(duì)平衡機(jī)床的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性有較高的要求，目前，國產(chǎn)的動(dòng)平衡機(jī)床上基本上采用傳統(tǒng)的兩端滾輪支撐，機(jī)床底部電動(dòng)機(jī)平帶帶動(dòng)主支撐滾輪對(duì)曲軸進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)量，測(cè)出不平衡量及角度，然后根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果在曲軸平衡塊上鉆孔去除不平衡量的方法加工。

在加工過程中由于曲軸主軸頸與動(dòng)平衡機(jī)床支撐滾輪直接接觸，支撐滾輪為鋼材料，表面進(jìn)行熱處理，硬度一般都達(dá)到60HRC以上，而軸頸外圓表面一般采用中頻淬火或氮化處理，硬度一般在50～55HRC，在機(jī)床上動(dòng)平衡檢測(cè)過程中軸頸外圓與支撐滾輪以300～500 r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相對(duì)滾動(dòng)，當(dāng)曲軸不平衡量較大需要反復(fù)檢測(cè)、去重或支撐滾輪表面有缺陷時(shí)，很容易造成軸頸外圓的滾傷，而動(dòng)平衡工序一般都是在精磨軸頸工序后才進(jìn)行的，當(dāng)軸頸表面滾傷后，最后的拋光工序很難完全去除，嚴(yán)重時(shí)造成曲軸的報(bào)廢。

通過研究，我們決定對(duì)動(dòng)平衡機(jī)床的支撐滾輪進(jìn)行改進(jìn)，在不影響加工精度、穩(wěn)定性的前提下，避免由于動(dòng)平衡檢測(cè)過程造成曲軸表面滾傷而使得產(chǎn)品不合格。原機(jī)床支撐滾輪為鋼材料制成，如圖1、圖2所示，每臺(tái)機(jī)床上安裝4個(gè)支撐滾輪，在檢測(cè)4缸曲軸時(shí)分別支撐第1、5主軸頸外圓。

由于曲軸自身有較大重量，因此要求改進(jìn)的材料及結(jié)構(gòu)要滿足機(jī)床的工作強(qiáng)度要求，原結(jié)構(gòu)為整體式鋼材料滾輪，新結(jié)構(gòu)為保證支撐基體的剛性不能產(chǎn)生變形，從而影響動(dòng)平衡檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也采用45鋼作為支撐內(nèi)盤，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

零件允許用φ50 mm的棒材和板材焊接而成坯料，整體調(diào)質(zhì)至32～35HRC，在焊接處須采用過盈配合，焊接牢固后再進(jìn)行加工成形，在加工過程中要保護(hù)兩中心孔錐面不被破壞，以方便在后序進(jìn)行返修后重復(fù)使用。

圖4所示為支撐滾輪外圈，材料為環(huán)氧樹脂玻纖壓層板，抗壓強(qiáng)度＞200 MPa，在車床上加工出內(nèi)圈尺寸，在鉆床上加工好位置孔后加熱至80C進(jìn)行裝配，以支撐內(nèi)盤兩端中心孔為基準(zhǔn)磨削支撐滾輪外圈至要求尺寸，裝配后如圖5所示。

圖1 改進(jìn)前支撐滾輪材料及結(jié)構(gòu)

圖2 改進(jìn)后的材料及結(jié)構(gòu)

圖3 支撐內(nèi)盤

將改進(jìn)后的支撐滾輪換裝到機(jī)床上進(jìn)行驗(yàn)證，由于玻纖材料本身比曲軸硬度低，在外圓進(jìn)行研磨后的表面粗糙度值Ra=0.4 mm，使切屑等雜物不易附著在滾輪表面上，從而保證了曲軸外圓不再出現(xiàn)滾傷的現(xiàn)象。當(dāng)外圈磨損到一定程度時(shí)，將支撐滾輪拆下，以兩端中心孔作基準(zhǔn)進(jìn)行研磨后又可以繼續(xù)使用，直到外圈使用到極限后才對(duì)外圈進(jìn)行更換。從我公司使用的經(jīng)驗(yàn)看，每加工3000件曲軸后對(duì)外圈進(jìn)行一次修整，可修整6次以上；而穩(wěn)定性方面，以5件4缸成品曲軸檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，曲軸動(dòng)平衡技術(shù)要求為不平衡量不大于10 g·cm，檢測(cè)結(jié)果如附表所列。

原裝支撐滾輪與改進(jìn)后支撐滾輪檢測(cè)數(shù)據(jù)表

圖4 支撐滾輪外圈

圖5 裝配后支撐滾輪

通過對(duì)比分析可看出，改進(jìn)后與原裝滾輪檢測(cè)的數(shù)據(jù)基本一致，為保險(xiǎn)起見，在加工工藝要求上按8 g·cm進(jìn)行控制。

3.結(jié)語

通過對(duì)動(dòng)平衡機(jī)支撐滾輪的材料及結(jié)構(gòu)改進(jìn)，從根本上杜絕了由于動(dòng)平衡工序造成曲軸滾傷不合格品的出現(xiàn)，現(xiàn)已經(jīng)在我公司生產(chǎn)曲軸的幾個(gè)分廠進(jìn)行推廣使用，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高起到較好的作用。

[1]袁兆成.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.