圓度補償在曲軸磨床上的應用

管傳富，謝欽

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

圓度補償在曲軸磨床上的應用

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象，針對曲軸工件自身剛性極差，在裝夾應力、磨削作用力因素影響下，對在加工過程中其彈性變形對連桿頸圓度誤差而產(chǎn)生的圓度問題進行探討，重點論述磨床圓度補償功能對曲軸加工質(zhì)量作用。

圓度補償；曲軸磨削；曲軸磨床

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

1　圓度的數(shù)學模型［1－3］

一個回轉(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際輪廓與理想圓的比較過程。目前評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作為圓度誤差評定中心，設實際輪廓上某測點至Os的最大距離Rmax，另一點至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　圓度補償?shù)姆椒ǎ?］

針對磨床在使用過程中出現(xiàn)圓度問題，在機床夾具穩(wěn)定的前提下通過圓度補償可以進行有效地抵制，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盤插入機床上，打開Juwop/U界面，選擇相應的軸頸，將文件相加，圖3所示。

圖3　JUWOP/U圓度補償界面

步驟3：點擊“準備就緒”生成程序，將圓度補償數(shù)據(jù)插入進數(shù)控系統(tǒng)中，如圖4所示。

圖4　補償數(shù)據(jù)導入數(shù)控系統(tǒng)

經(jīng)過圓度補償后，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，在裝夾應力、磨削作用力等因素影響下，在加工過程中其彈性變形對連桿頸圓度誤差影響很大，僅靠提高機床軌跡執(zhí)行精度尚不足以確保工件加工精度。因此需要對曲軸精密加工彈性變形導致連桿頸圓度偏差的進行圓度數(shù)控補償。

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

［1］彭曉南，劉飛，雷賢卿．一種利用坐標測量機實現(xiàn)圓度誤差評價的方法［J］．儀器儀表學報，2008，29（8）：1654-1658．

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

［3］田應仲.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］.上海大學博士論文，2007.

［4］Junker JUCRANK10-10磨床圖紙和維修手冊［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)動機生產(chǎn)設備維護。