曲軸類（lèi）零件作為各種發動機的關鍵零件（jiàn）, 對發動機整機性能發（fā）揮（huī）有較大影響。根據設計要求,除滿足較高的製造精度外, 其表（biǎo）麵質量及表（biǎo）麵完整性也很重要。目（mù）前國（guó）內曲軸類零（líng）件表麵光（guāng）整加（jiā）工( 包括引進國外的生產（chǎn）線) 大多采用滾壓圓（yuán）角、手工去油孔毛刺、砂帶拋光和絨布拋光4 道工（gōng）序（xù）,其生產率和（hé）表麵綜合質量均（jun1）難以達到理想要求。近年來, 我們研究開發了旋流式滾磨光整加工設（shè）備[ 1, 2] ( 加工時（shí）, 回轉的工件豎直插入裝有磨塊並自身回轉的滾筒中) , 成功（gōng）地解決了精密軸類零件的單工（gōng）序光整加工難題, 它不僅對（duì）零件上的機加工表（biǎo）麵進行了光整（zhěng）加工, 滿足表麵綜合質量要求,同時對未加工的鑄造、鍛造表（biǎo）麵也進行了（le）加工, 有（yǒu）效提高了零件（jiàn）的清潔度（dù）。1995 年被國家科委列為國家級重點科技成果（guǒ）推（tuī）廣項目。推廣應（yīng）用過程中,尤其對曲（qǔ）軸類零件進行光整加工時（shí）, 根據用戶反饋, 我們認（rèn）為該設備主要存在2 方（fāng）麵問（wèn）題: 立式（shì）加工不適合軸類零件加工生產（chǎn）線要求（qiú）; 加工時軸類零件插入滾筒的深度變化, 導致加工的不一致性。針對（duì）上述問題, 我們提出一種臥（wò）式曲軸類零件滾磨（mó）光整加工的工藝方案, 並根據該方案設計試製了設備, 試（shì）驗表明, 該（gāi）工藝是曲（qǔ）軸類零件提高表麵（miàn）質（zhì）量和改（gǎi）善使用性（xìng）能的理想工藝。

      1　臥式滾磨加工原理及運動分析

      1. 1　加工原理

      曲軸2 被（bèi）傳動（dòng）框架1 和夾緊框架（jià）3 水平支撐並可做（zuò）正反回轉運動( 轉速（sù）為n) , 在曲（qǔ）柄4 主回轉運動（dòng）( 轉速為N ) 下, 通過連杆5 帶動裝有加工（gōng）介質 ( 磨塊（kuài）和加工液) 7 的料箱6 作往複運動。加工時,磨塊與曲軸表麵產生一定的相對運動速度v。考慮磨塊質量（liàng）的存在, 加工過程的某一（yī）瞬時, 磨塊對工件表麵產生一定（dìng）的作（zuò）用力F, 在力和相對運（yùn）動的作用下, 遊離磨（mó）塊對工件表麵（miàn）會產生一定的碰撞、滾壓( 擠壓) 、滑擦和刻（kè）劃的微（wēi）量磨削作用[ 2, 3] ,從而實現曲軸表麵的光整加工, 提高（gāo）其表麵質量（liàng）,改善（shàn）表麵物理力學性能。從前述分析可見, 該工藝實現物料加工的根本原因（yīn）是磨塊與曲軸表麵間相對複雜的運動條（tiáo）件。

      1. 2　運動分（fèn）析

      1. 2. 1　曲軸連杆軸頸表麵任意點運動軌跡方程的建立

      根據圖1 考慮相對運動保持不變的特性及（jí）要求, 假設料箱靜（jìng）止, 可以建立圖2 所示的連杆軸頸表（biǎo）麵任意點相對運動分析的模型示意圖。圖中O為曲柄回轉中心, O1 為曲軸回轉中心( 主軸頸中心) , O2 為連杆軸頸中心, R 為曲柄（bǐng）長度, S 為連杆長度, l 為（wéi）主軸頸中心（xīn）和連杆軸頸（jǐng）中心的（de）距離, r為連杆軸頸的半徑, N 為曲柄回轉轉速, n 為曲軸回轉轉速。

      加工狀態的某一瞬時對連杆軸頸表（biǎo）麵任意點建立如圖2 所示的幾何變換（huàn）坐標係, 其變換過程為xOy

         1. 2. 2　各坐標係下（xià）M 點處磨塊（kuài）的速（sù）度分量及合成的切削速度

      2. 3　連杆軸頸表麵任意點處（chù）的切削角

      為更好地描述工件上某一點的被加工性（xìng）, 隻考慮切削速度v 的值是不夠的, 還應考慮切削速度v 相對於特（tè）定加工表麵的方向（xiàng）。定義磨塊對連杆軸頸表麵任意點M 的切削速度v 方向與連杆軸頸外圓上過M 點的切線（xiàn）( y 5 軸) 的夾角為切削角

      2　影（yǐng）響（xiǎng）加工效果的主要因素分析

      當被加工曲軸（zhóu）和加工要求確定後, 影響臥式滾磨（mó）光整加工效果的因素主要為設備、介（jiè）質和工藝過程。具體為設備運動參數( N、n / N ) 、設備幾何參數( R、S 及料箱結構尺寸) 、介質（zhì）特性( 磨塊材質、形（xíng）狀、大小、硬度等, 液體介質的種類等) 、介質（zhì）裝入量、加工時間、加工深度等（děng）。

      2. 1　設備運動參數

      由式( 3) ～ 式( 5) 根據設定參數利用計算（suàn）機輔助繪（huì）製的曲線分析可知:

      ( 1) 在其（qí）它條件一定的情況下, N 值的大小不影（yǐng）響切削角U, 體現加（jiā）工強弱關鍵在切削速度T。隨（suí）N 值增大, 切削（xuē）速度增大。設備（bèi）設計可以不考慮（lǜ）N 的方向性（xìng）。

      ( 2) n/ N = 0 時, 切削速度v 隨A變化而變化,同時隨變化切削角也變化, 導致連杆軸頸會出現偏磨。在（zài）可加（jiā）工 範圍內, v 的平均值隨n/ N變（biàn）化不大, 即n/ N 對加工影響較小（xiǎo）, 即在N 一定的情況下, n 值對加（jiā）工影響較小。考慮加工均勻性, 設備設計應考慮n 值的（de）正（zhèng）負交（jiāo）替（tì）循環, 且（qiě）n/ N  不宜（yí）為整數值。

      ( 3) 在可加工範（fàn）圍內, v 的平均值（zhí）隨l 值增大而增大, 具體（tǐ）會反映在連杆（gǎn）軸（zhóu）頸表層去除厚度平均大於主軸頸去除厚度, 對於給定曲軸其l值（zhí）是（shì）一定的, 可以通過降低n 值來解決。

      2. 2　設備幾何參數

      R、S 對可加工 範圍內v 的平（píng）均值及的影（yǐng）響均（jun1）不明顯, 設備設（shè）計時主要考慮結構關係的實現。

      料箱（xiāng）結構及尺寸確定, 除（chú）考慮（lǜ）被加工曲軸的長度、曲柄長度、曲軸回轉範圍等幾何參數外, 還應考慮曲軸在裝有介質的（de）料箱內的運動情（qíng）況, 使介質的動能盡可能少損（sǔn）失, 而且（qiě）無介質死（sǐ）區。料箱設計結構（gòu）形式見圖1。

      2. 3　介質特性及介質裝（zhuāng）入量（liàng）

      對精磨（mó）後的曲軸進行滾磨光整加（jiā）工, 屬精加工工序, 所選磨塊應為白剛玉材質圓球（qiú）形狀, 其大小選擇受曲軸外表麵結構圓（yuán）角（jiǎo）大（dà）小的限製。磨塊裝入量應在料箱運動時不濺出（chū）的情況下盡量多。一般應滿（mǎn）足加工時表層介質無明顯波動（dòng）。液體介質除適量（liàng）適用於黑（hēi）色金屬材質的磨劑外, 還（hái）應加入一定量的自來水, 其（qí）總量以剛好淹沒磨塊為宜。

      2. 4　加工時間及（jí）加工深（shēn）度

      隨加工時（shí）間的延長, 曲軸外表麵去除厚度不斷增（zēng）大（dà）, 而（ér）其表麵粗糙度Ra 值不（bú）斷減小。同時隨加（jiā）工時間的延長, 連杆軸頸的偏磨情（qíng）況明顯增大,根據試驗, 加工（gōng）時間不（bú）宜超過15min。曲軸在料箱中介質裏的深度（dù）稱為加工深（shēn）度。隨加工深度（dù）的增（zēng）大, 曲軸外表去除（chú）厚度增大, 加（jiā）工質量及效（xiào）率均明顯提高。

      3　實（shí）例

      對LL480Q B 型發（fā）動機曲軸在臥式滾磨（mó）加工設備( N = 49. 6r/ min, ûn/ N û= 3. 2, R = 40mm, S= 310mm, 料箱（xiāng）尺寸為1160 mm×920 mm×600mm) 上進行滾磨工藝（yì）試驗（yàn）, 所用磨塊為白剛玉材質<3 和<5 球按1∶1 混合。液體介質為LC—10型, 磨塊在料箱中的裝入深度為430mm, 曲（qǔ）軸加工深度為280mm。滾磨加工前後表麵完整性指標對比見表1。經生產廠家（jiā）全麵檢測, 在不破壞各處加工（gōng）精（jīng）度的情況下, 滾磨5min 即滿足加工要求。