0 引言

      在（zài）汽車發動（dòng）機曲軸（zhóu）主軸徑加工工藝中, 為（wéi）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個主軸徑進行一次磨削加工成型, 但是, 由於工藝尺寸精（jīng）度要求高, 各個尺寸相互影響, 加上設備結構複雜, 加工質（zhì）量保證成為各個多砂輪磨床用（yòng）戶的一個重要難題。本文就多砂輪磨床各個關鍵（jiàn）部位對（duì）加工（gōng）質量的影響, 以及各種對（duì）策和（hé）技術創新, 提出了自（zì）己的觀點（diǎn）和看法（fǎ）。下麵以北京福田發動機（jī）廠使用的德國（guó）進口的NAXOS- UN ION 多砂（shā）輪磨床進行的各（gè）種（zhǒng）對策和技術創新為例, 進行係統的分析和研（yán）究, 供（gòng）同行業工程技術人員借鑒和參考。

      1 加工工藝、設備及加工質量

      1. 1 工藝（yì）要求

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

      1. 2 設備選型

      福田發動（dòng）機廠曲軸線主要生產4缸發動機曲軸,曲軸材料（liào）為49MnVS3, 采用德國NAXOS- UN ION 典型機型RMB0500磨（mó）床進行主軸徑（jìng）加工, 安裝投產時間為1994年, 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、半粗（cū）、精磨、半精、光磨等6個過程完成磨（mó）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麵滿足加工工藝要求, 但是在經過12年的使用後, 加工零件開始出現各種質量問（wèn）題, 有些（xiē）加工（gōng）的零件外徑尺寸超出公差範圍（wéi）, 有（yǒu）些零件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（zhì）量（liàng）問題進行了統計分析, 具體情（qíng）況見表1所示, 需要手工拋光修理的數量大, 說明設備經過長期使用後,精度出現下降, 設備開始（shǐ）出現各種加工質（zhì）量問題, 對加工質量問題進行分析研（yán）究, 並采用對（duì）策解決問題（tí）, 是我們研究的主要目標。

      2 影響曲軸主軸（zhóu）徑磨削質（zhì）量的主要因素

      在零件材料、人員、外部環（huán）境一定的情況下, 對外徑尺寸影響因素有以下5個主要方麵。

      ( 1)修整器係統: 它主要包含修（xiū）整器絲杠副, 修整器導軌, 修整仿形靠模等部件的精度;

      ( 2)定位係統（tǒng）: 它包含頭尾（wěi）架, 前後頂尖（jiān）, 中心（xīn）架支持架等, 該係統影響零件的正確（què）定位;

      ( 3)測量係統: 主要是MAPOSS 測量係統（tǒng）。對加工零件（jiàn）進（jìn）行測量反饋;

      ( 4)加工係統: 它包含砂輪主軸、砂輪及進（jìn）給導軌副, 該係統影響砂（shā）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係統。

      3 機床各個部件對加工質量的影響

      3. 1 修整器係統對加（jiā）工尺寸的影響

      砂（shā）輪修整（zhěng）器係統（tǒng）包含修整（zhěng）器（qì）導軌, 5個修整器, 5根絲（sī）杠副, 5個靠模板, 5台步進（jìn）電機等運動部件; 5 台電機帶動5個（gè）絲杠副旋（xuán）轉,實（shí）現修整器金剛筆的進給。

      修整器係統中絲杠副（fù）是影響（xiǎng）每次修整進給量準確與否的關鍵（jiàn）部（bù）件, 絲杠副的間隙（xì）對進給（gěi）精度影響十分重要, 設備長時間使用和磨（mó）損, 絲杠副間隙增大, 是影響質量的關鍵部位之一。

      修整器靠模質量和（hé）安裝調試（shì）直接（jiē）影響零件的橢圓（yuán）度, 圓柱度, 靠模扳使用時間長（zhǎng）, 會出現過度磨損, 從而影（yǐng）響加工零件的形狀精（jīng）度, 靠模板的位置安裝和調試也影響工件的外徑尺寸。

      3. 2 頂尖的影響

      前後頂尖是裝夾工件時對（duì）零（líng）件（jiàn）起定位作（zuò）用, 應確保（bǎo）零件中心線與磨床砂輪主軸中心線（xiàn）以及砂（shā）輪修整器導軌直線麵三（sān）者（zhě）相互平行, 當三者不平行時, 零件加工尺寸會（huì）出現如圖3所示（shì）逐漸（jiàn）大, 或者逐漸小的情況。頂尖是零件定位的（de）主要基（jī）準, 加工過程中, 應該定期對前後頂（dǐng）尖進行檢查, 當零件（jiàn）加工尺寸出現階梯狀, 橢圓狀也（yě）要（yào）及時檢查（chá）頂尖, 當頂尖磨損時要（yào）及時更換。大（dà）頭頂尖頭部磨損後不同心, 以及內柱塞和內套（tào）不良, 工件回轉時易引起頂尖顫動。使加工軸的圓跳動（dòng）值增大和超差。出現這種情況時, 要重新磨研頂尖合金頭, 修整柱塞及（jí）套, 使圓跳動不超過0. 002mm, 當修複困難時, 必須進行更新。

      3. 3 中心架對加工質量的影響   

      加工過程中中心架對曲軸（zhóu）中間的3個主軸頸進行浮動支（zhī）撐, 以減小曲軸的撓度變形。當中心（xīn）架支撐磨（mó）損或者動作異常時, 導（dǎo）致零件（jiàn）在加工中出現彎（wān）曲（qǔ）變形,或者導（dǎo）致（zhì）工件發生震動。會直接造成零件震動, 產（chǎn）生波紋（wén）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流到中心架的移動套（tào）內, 產生阻力及（jí）振動, 影響加（jiā）工件的橢圓度及加工表麵的粗糙度。出現這種情況時要對中心架潤滑係統進行清理, 使潤滑（huá）到位, 或增大（dà）氣壓使（shǐ）中心架箱體（tǐ）內氣（qì）壓（yā）大於（yú）大氣壓, 避免冷卻液及砂粒等（děng）回流到中心架套內。在問題嚴重時要對過（guò）度磨損部件進（jìn）行更換。

      3. 4 測頭的影響  

      直徑測量儀安裝位置不良（liáng）會影響直徑測（cè）量誤差,上測頭要求安裝在過軸中心線位置, 否則會造成測（cè）量誤差, 影響測量結果。下測頭塊為硬質合金塊, 經加工（gōng）# 87#2006年第8期# 工（gōng）藝（yì）與裝（zhuāng）備#磨損後接觸麵變大, 造成阻力加大引發測量跳（tiào）動, 造成測量值（zhí）與實測值不符。由於長（zhǎng）期摩檫, 測頭磨（mó）損厲害,當發生測頭磨損時要及時調整和更（gèng）換。

      測頭後部傳感儀器傳遞信（xìn）號回到係統進行分析處理, 由於儀器長期暴露在磨削液中, 非常容易汙染, 要（yào）及時維修, 防（fáng）止進水（shuǐ）和信號線老化。

      3. 5 驅動係統

      砂輪進給（gěi）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（chǎn）生廢品（pǐn）。

      4 磨床的維修對策（cè）和技術改造

      福田（tián）發動機廠的曲軸多砂輪磨床（chuáng）是13年前從德國進口（kǒu）的磨床, 是廠內最貴重的設備, 它代表當今（jīn）世界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（xiē）技術缺陷, 又經（jīng）過長期使用, 設備精度嚴重下降（jiàng）。

      該設備如果（guǒ）運送到德國進行技術（shù）改造, 預算費用在400萬以上（shàng）, 項目實施時間在60天以上。由於生產不能停止如此長時間（jiān）, 發動機（jī）廠組織（zhī）自己（jǐ）的技術隊伍和國內資源（yuán）, 進行技術攻關（guān）, 對修整（zhěng）器係統進行技術改造、提高修整（zhěng）器（qì）工作精度, 並對驅動器係統（tǒng）進行技術改造, 優化電控係統以及（jí）加工磨削參數, 攻克長期困擾我廠生產的曲軸質量的技術難題。

      4. 1 修整器係統的技術創新改造

      利用自己力量進行技（jì）術創新, 關鍵是確保修整器的絲杠精度, 以及各個部件的裝配間隙合理, 要實現這種高精度（dù）要求, 必須進行一係列的技術創新, 才能滿足要求。

      對修整係統進（jìn）行技術革新, 增加調（diào）整間（jiān）隙的調整機構, 確保間隙最小, 維修和調整修整器係統, 更換進給絲杠, 減少長期使用造成的磨損間隙, 確（què）保E40每次發出指令在執行時準確到（dào）位。5個獨立的三角臂單（dān）獨運行（háng）時應該活動（dòng）自如, 無死點, 拉力時應小於（yú）120N。滑動軸在（zài）安裝時, 滑動自（zì）如（rú）, 無死點, 絲杠及絲（sī）杠副應檢查（chá）其精度（dù）, 公差等。

      絲杠間隙控製（zhì）十分重要, 絲杠副（fù）的間隙要（yào）求小於0. 002mm 以下, 檢查辦法為（wéi）在修整器前端麵用千分表測量, 用力拉動修整器前端, 觀察表的移（yí）動數據（jù）。為了間（jiān）隙調整, 在尾部改（gǎi）進結構設計, 增加調整墊（diàn）片, 確保間隙減少到最小。

      砂輪修整器的5個（gè）三角導軌和圓導軌（guǐ）由於長（zhǎng）時間使用, 經常會出現砂輪撞擊出現損壞的情況, 如果進口, 要花費大量外匯, 同時我們經過長期使用發現其原設計在間隙調整上存在技術不足, 為此, 我（wǒ）們對（duì）修整器的三角導軌（guǐ）, 圓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, 國內製（zhì）造的技術（shù）改造。

      4. 2 定位係統（tǒng）的技術創（chuàng）新

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

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

      4. 3 測量（liàng）係統

      更換精度不（bú）良的測頭, 調整各個測頭位置, 確保位置正確。更換傳感儀器, 確（què）保測頭采（cǎi）集信號準確不失真。

      4. 4 驅動係統技術創新

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

      5 結束語

      我們（men）通過長期努力, 采用（yòng）分析質（zhì）量問題, 查找原因, 最後采取對策, 並進行技（jì）術創新的辦法, 解決了（le）長期困擾我們的加（jiā）工質量問題, 獲得了很好效果。主要體現在（zài）以下幾個方麵:

      ( 1)優（yōu）化了修整器結構, 增加（jiā）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（jì）先進的驅動器係統, 並優化（huà）程序, 達到國際先進技術水平;

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

      ( 4)加工的零件不用（yòng）返修, 節約了大量人力物力;

      ( 5)節約（yuē）了國外技術改造費用340萬元;

      ( 6)節約（yuē）時間50天, 確保生產順利進（jìn）行。