0 引言

      在汽車發動機曲軸主（zhǔ）軸徑加工工藝中, 為了降低成本, 提高效率, 發動機製造業普遍采用多砂輪磨床對5個主軸徑（jìng）進行（háng）一次磨削加工成型, 但是, 由於工藝尺寸精度要（yào）求高, 各個尺寸相互影響, 加（jiā）上設備結構複雜, 加工質量保證成為各個多砂輪磨床用戶的一個重要難題。本文就多砂輪（lún）磨床各個關鍵部位對加工質量的影響, 以及各種對策和技術創新, 提出（chū）了自（zì）己的觀點和看法。下麵以（yǐ）北京福田發動（dòng）機廠使用的德國進口的NAXOS- UN ION 多砂輪磨床進行的各種對策和技術創新為例, 進行係統的分析和研究, 供（gòng）同行業工程（chéng）技術人員借鑒（jiàn）和參考。

      1 加工工藝、設備及加工質（zhì）量（liàng）

      1. 1 工藝要求（qiú）

      曲（qǔ）軸主軸（zhóu）徑加工工序主（zhǔ）要是磨削加工（gōng）曲軸的5個主軸徑, 以及和兩側麵相連（lián）的園弧, 五個主軸徑尺寸為70 mm, 公差要求為0. 01 mm, 橢圓度和園柱度的公（gōng）差要求為0. 0025mm, 工序圖詳見圖1所示。

      1. 2 設備選型

      福田發動（dòng）機廠（chǎng）曲軸線主要生產4缸發動機（jī）曲軸,曲軸材料為49MnVS3, 采用德國（guó）NAXOS- UN ION 典型機型RMB0500磨床進行主軸徑加工, 安裝投產時間為1994年（nián）, 設備原值9200 萬人民幣, 砂輪選用牌號為91A60L5AV217, 尺寸為1060 @ 33 @ 304. 8, 砂輪的線速度選擇為42m / s, 磨削過程分為快進、粗磨（mó）、半粗、精磨、半精、光磨等6個過程完成磨削過程。

      1. 3 加工質量狀況

      設備采購安裝調試後, 設備加工精度各個方（fāng）麵滿足加工工藝要（yào）求, 但是在經過12年的使用後, 加工零件開始出現各種（zhǒng）質量問題, 有些加工的零件外徑尺寸超出公差（chà）範圍, 有些零件（jiàn）的橢圓度和圓柱度公差超差。

      我們對曲軸線2005年1 - 10 月份多砂輪設備加工質量問題（tí）進（jìn）行了統計分析, 具體情況見表1所示, 需要手工拋光修理的數量大, 說明設備經過長期（qī）使用後,精度出現（xiàn）下降, 設備開始出（chū）現各種加工質量問題, 對加工質量問（wèn）題進行分析研究, 並采用對策解決問題（tí）, 是我們研究的主要目標。

      2 影響曲軸主軸徑磨削質量的主要因素

      在零件材料、人員、外部環境一定的情況下, 對外（wài）徑尺寸影響因素有以下5個（gè）主（zhǔ）要方麵。

      ( 1)修整器（qì）係統: 它（tā）主（zhǔ）要包含修整器絲杠（gàng）副, 修（xiū）整器導軌, 修整仿形（xíng）靠模等部件的精度;

      ( 2)定位係統: 它包含（hán）頭尾架, 前後頂尖, 中心架支持架等, 該係統影響（xiǎng）零件的正確定位;

      ( 3)測量係統: 主要是MAPOSS 測（cè）量係統。對加工零件進（jìn）行測量反饋;

      ( 4)加工係統（tǒng）: 它包含砂輪主軸、砂輪及進（jìn）給導軌副, 該係統影響砂輪旋轉和進給精度;

      ( 5)砂輪進給驅動係統: 主要包含驅動係統和控製（zhì）係統。

      3 機床各個部件對加工（gōng）質（zhì）量的影響

      3. 1 修整器係（xì）統對加工尺寸的影響

      砂輪修整器係統（tǒng）包含修整器導軌（guǐ）, 5個修整器, 5根絲杠副, 5個靠（kào）模板（bǎn）, 5台步進電機等運動部件; 5 台電機帶動5個絲杠副（fù）旋轉,實現（xiàn）修整器金剛（gāng）筆的進給。

      修整器係統中絲杠副是影響每（měi）次修整進（jìn）給量準確與否的關鍵部件, 絲杠副（fù）的間隙對進給精度影響十分重要, 設備長時間使用和（hé）磨損, 絲杠副間隙增大, 是影響質量的關鍵部位之一。

      修（xiū）整器靠模質量和安（ān）裝調試直接影響零件的橢（tuǒ）圓度, 圓柱度, 靠模扳使用時間長, 會出現過度磨損（sǔn）, 從而（ér）影響加工零件的形狀精度, 靠（kào）模板的位置（zhì）安裝（zhuāng）和調試也影響工件的外徑尺寸。

      3. 2 頂（dǐng）尖的影響

      前後頂尖（jiān）是裝夾工件時（shí）對零件起定位作用, 應確保零件中心線與磨床砂（shā）輪主軸中心線以及砂輪（lún）修整（zhěng）器導軌直線麵三者相互平行, 當三者不（bú）平行時, 零件加工尺寸（cùn）會出現如圖3所示逐漸大, 或者（zhě）逐漸小的情況。頂尖是零件定位（wèi）的主要基準, 加工（gōng）過程中（zhōng）, 應該定期對前後（hòu）頂尖進行（háng）檢查（chá）, 當零件加工尺寸出（chū）現階梯狀, 橢圓狀也要及時檢（jiǎn）查頂尖, 當頂尖磨損時要及時（shí）更換。大頭頂尖（jiān）頭部磨損後不（bú）同心, 以及內柱塞（sāi）和內套不良, 工件回轉時易引起頂尖顫動。使加工軸的圓（yuán）跳動（dòng）值增大和超差。出現這種情況時, 要重新磨研頂尖合金頭, 修整柱塞（sāi）及套（tào）, 使圓跳動不（bú）超過0. 002mm, 當修複困難（nán）時, 必須進行（háng）更（gèng）新。

      3. 3 中心架對加工質量的影響   

      加工過程中中心架對（duì）曲軸中（zhōng）間的3個主軸頸進行浮動支撐, 以減小曲軸的（de）撓度變形。當中心架（jià）支撐（chēng）磨損或者動作異（yì）常時, 導致零件在加工中出現彎曲變形,或者導致工（gōng）件發生震動（dòng）。會直接造成零件震動, 產生波紋和中間下凹的情況。中心架的內貼塑磨損較大,存（cún）在間隙時加工時冷卻液及砂粒等回（huí）流到中心架（jià）的移（yí）動套內（nèi）, 產生阻力及振動, 影響（xiǎng）加工件的橢（tuǒ）圓度及加工表麵的粗糙度（dù）。出現這種情況時要對中心架潤（rùn）滑係統進行（háng）清理, 使潤滑到位（wèi）, 或增大氣壓使中心架箱體內氣壓大（dà）於（yú）大氣（qì）壓（yā）, 避免冷卻液及砂粒等回流（liú）到（dào）中心架套內。在問題嚴重時要對過度磨損部件進行更換。

      3. 4 測頭的影響  

      直徑測量儀安裝位置不良會影響直徑測量誤差,上測頭要求安裝在過軸中心線位置, 否則會造成測量誤（wù）差, 影（yǐng）響（xiǎng）測量結果。下測（cè）頭（tóu）塊為硬質合金塊, 經加工# 87#2006年第8期# 工藝與裝備#磨損後接觸麵變大, 造成阻力加大引發測量跳動, 造成測量值（zhí）與（yǔ）實測值不符。由於長期摩檫, 測頭磨損厲害,當（dāng）發生測頭磨損時要（yào）及時調整和更換。

      測頭後部傳感儀器傳遞（dì）信號回到係統進行分析處理, 由於（yú）儀器長期暴露在磨削液中, 非常容易汙染, 要及時維修, 防止進水和信（xìn）號（hào）線老化。

      3. 5 驅動係統

      砂輪進給驅動係統工作穩定性是保證質（zhì）量的根本, 驅動係統故障會產生廢品。

      4 磨床的維修對策和技術改造

      福田發動機廠的曲軸多砂輪磨床是13年前（qián）從德國進口的磨床（chuáng）, 是（shì）廠內最貴重的設備, 它代表當今世界（jiè）曲軸主軸頸加工最先進的工藝和技術水平, 但是設備一直存在一些技術（shù）缺陷, 又經過長期（qī）使用, 設備精度嚴重下降。

      該設備如果運送到德國進行技術改造, 預算費用在400萬以（yǐ）上, 項（xiàng）目實施時間在60天以上。由於生產不能停止如此長時間, 發動機廠組織自己的技術隊伍和國內資源, 進行（háng）技術攻關, 對修整器係統進行技術（shù）改造、提高修整器工作精度, 並對驅動器係統（tǒng）進行技術改造（zào）, 優化電控係統以及加工磨削參數, 攻克（kè）長期（qī）困擾我廠生產的曲軸質量的技術（shù）難題。

      4. 1 修整器係統（tǒng）的技術創（chuàng）新改造（zào）

      利用自己力量進行技術創新, 關鍵是確保修整器的絲（sī）杠（gàng）精度, 以及各（gè）個部件的裝配間隙合理, 要實現這種高精度要（yào）求, 必須進行（háng）一係列的技術創新, 才能（néng）滿足要求（qiú）。

      對修整係統進行技術革新, 增加調整間隙的調整機構, 確保間隙最小, 維修和調整修（xiū）整器（qì）係統, 更換進給（gěi）絲杠, 減少長（zhǎng）期使用造成的磨損間隙, 確保E40每次發出指令在執行時準確到（dào）位。5個獨立的三角（jiǎo）臂單獨運行時應該活動自如, 無死點, 拉力時應小於120N。滑動軸在安裝時, 滑（huá）動自如, 無死點（diǎn）, 絲杠及絲杠副應檢查其精（jīng）度, 公差等。

      絲杠間隙控製十分重（chóng）要, 絲杠副（fù）的間（jiān）隙要求小於0. 002mm 以下, 檢查辦法為在修整器前端麵用千（qiān）分表測（cè）量（liàng）, 用力拉動修整器前端, 觀察表的移動數據。為了間隙調整, 在尾部改進結構設計, 增加調整墊片, 確（què）保間隙減少（shǎo）到最小（xiǎo）。

      砂輪修整器（qì）的5個（gè）三角導軌和圓導軌由於長時間使用, 經常會出現砂（shā）輪撞擊出現損（sǔn）壞的情況, 如果進口, 要花費（fèi）大量外匯, 同時我們經過長期使用發現其原設計（jì）在間隙調整上存在技（jì）術不足, 為此, 我們對修整器（qì）的三角導軌, 圓（yuán）導軌進行了重新設計, 通過我們自己力量, 在原來實物的基礎上進行技術改進和優化, 完成國內設計, 國（guó）內製造的技術改（gǎi）造。

      4. 2 定位係統的技（jì）術創新

      定位係統主要是頂尖和中心架我們對前（qián）後頂（dǐng）尖進行了國產（chǎn）化的工作, 由於沒有圖紙, 首先進行測繪, 並根據國內的技（jì）術和加工工藝水平, 進行優化設（shè）計, 在國內設（shè）計製（zhì）造（zào）出國產化的前（qián）後頂尖（jiān）, 完成一種技術突破。

      更換和調整（zhěng）中心架支（zhī）持係統的相關（guān）磨損部件（jiàn）, 確保支持係統的精度, 減少零件受力的彎曲變形。

      4. 3 測量係統

      更換精度不良的測頭, 調整各個測頭位（wèi）置, 確保（bǎo）位置（zhì）正確（què）。更換傳感儀器, 確保測頭采集信（xìn）號準確不失真。

      4. 4 驅動係統技術創新

      利用自己的技術力量（liàng）, 更換落後的驅動係統, 采用國際先進水平的驅（qū）動係統, 並（bìng）進行部分軟件、電路及其參數的修改和優化（huà）, 使其互相配套, 滿足要求。

      5 結束語

      我們通過長期努力（lì）, 采用分析質量問題（tí）, 查找原因, 最後采取對策, 並進行技術創新的辦法, 解決了長期困擾（rǎo）我們的加工質（zhì）量問題, 獲得（dé）了很好效果（guǒ）。主要體現在以下幾個方麵（miàn）:

      ( 1)優化了修整器結構, 增加調整墊, 更換各個修整器磨損部件, 使精度達到國際先進水平;

      ( 2)更換國際先進的驅動器係統, 並優化程序, 達到國際先（xiān）進技術水平（píng）;

      ( 3)加工零件100% 不用返修, 提升（shēng）曲軸使用壽命, 實現質量的重大突破;

      ( 4)加工的零件不用返修, 節約了大量人力物（wù）力;

      ( 5)節約了國外技術改造費用340萬元;

      ( 6)節約時間50天, 確保生產（chǎn）順利進行。