引言

      曲軸類零件作為發動機的關鍵（jiàn）零部件，對發動機整機（jī）性能有十分關鍵的（de）影響（xiǎng），根據設計要求，除（chú）滿（mǎn）足較高的製造精度外（wài），其表麵質量、清潔（jié）度也很重要（yào），可大幅度提高曲軸的使用性能和壽命，降低市場咬瓦、斷軸等故障的發生（shēng）。目前，對於曲（qǔ）軸( 包括（kuò）進口曲軸及國內引進（jìn）先進加工設備的高檔生產線) 的表麵光整問（wèn）題（tí），沒有一種高效全（quán）麵的加工方法，這是當前（qián）實際生產中的技術難題（tí）。國內外大中（zhōng）型曲軸主（zhǔ）要光整工（gōng）藝，仍（réng）是采用砂帶拋光和手工打磨等形式，受工藝手（shǒu）段限（xiàn）製，其加工（gōng）質量、效率和成（chéng）本均不理想。

      本文以（yǐ）某廠滾磨工藝在實際生產（chǎn）中的應用實例，著重（chóng）就滾磨加工原理、不同滾磨工藝的特點（diǎn）及（jí）適用零件、磨料、工作介質( 磨液) 、工（gōng）藝參數優化等進（jìn）行闡述，並通過實際曲軸滾（gǔn）磨工藝實施前後的對比，詳細的論述了滾磨的相（xiàng）關工藝（yì）要（yào）點。

1 曲軸滾磨光整工作機理及特點

      滾磨光整加工技術應用於發動機曲軸，可以使其表麵質量、清潔度、防鏽性（xìng）能等（děng）大（dà）幅（fú）度提高，其主要（yào）工作原理是: 由顆粒狀磨料和（hé）多功能磨液以及水組成磨（mó）具，磨具在料箱中（zhōng）做複雜的自由運動，將（jiāng）工（gōng）件沉沒於磨（mó）具之中旋轉（zhuǎn）運動，工（gōng）件與磨具以一定的相對速度和作用力發生摩擦、擠壓、刻劃和微量切削（xuē），以達到表麵質量的提高。尤其對曲軸而言，由於結構複雜人工去除毛刺困難，幾乎無（wú）法通過常規工藝手段得到比較完（wán）美的外觀質（zhì）量，而滾磨光整技術卻可以十分有效的解決此問（wèn）題（tí）。 

滾磨光整加工技術的具體效果和主要特點包括:

      a． 能較全麵地去除毛刺、圓化尖角銳邊。

      b． 能去除手工無法去除( 如曲軸線板（bǎn）部位、鍛造結構R 部位) 的（de）鏽（xiù）蝕、氧（yǎng）化層（céng）和改善缺（quē）陷（xiàn），使表（biǎo）麵光（guāng）亮奪目柔和。

      c． 能有效提高曲軸清潔度、顆粒度，工藝過程相對（duì）穩定。

      d． 細化表麵組織，提高軸頸表麵殘餘壓應力的數值。

      e． 改善裝配性，提高可靠性（xìng）和使用壽命，降（jiàng）低市場咬瓦、斷軸等故（gù）障率。

2.滾磨加工的幾種典型（xíng）形式及特點

      a． 渦（wō）流式。加工前（qián）將磨料裝入滾筒（tǒng）內，加工中將工件和工作介（jiè）質（zhì）( 磨液) 加入（rù）滾筒，在旋轉底盤的帶動下，滾筒中的工件和工作介質（zhì）在離心力的作用下，延筒（tǒng）壁爬高，當達到一定高度時下落到滾筒中間底部，這一過程重複發生，使工件和工作（zuò）介質產（chǎn）生螺旋狀的渦流運動，從而在工件被加工表麵與磨料件產生相對運動（dòng），工件被均勻地拋光、倒角、去毛刺（cì）。從該工藝的特點分析，比較適合小件的光整加工，對大件如（rú）曲軸不適合。圖1 是渦流式滾磨機工作原理圖（tú）。

      b． 振動式。主要靠容器在特定的頻率和振幅下

      振動時，工件和（hé）磨料件產生碰撞、滾壓和微量磨削，從（cóng）而達到拋光的目的。振（zhèn）動式主要應用（yòng）於中小件的光整加工，加工質量好、加工效率高，但因振（zhèn）動產生的噪音比較大，因振動（dòng）衝（chōng）擊對曲軸主要幾何（hé）尺寸如跳動、中心距等（děng）造成破壞，因此，該工藝對曲軸不適用。圖2 是振動式滾磨機工作原（yuán）理圖。

      c． 離心式。是將工件、磨料和工作介質按（àn）一定比例加入密閉滾筒中，滾筒（tǒng）作行星運動，在慣性力的作用下，工作介質產（chǎn）生強製流動，使磨料與被加工表麵產生滾壓、微量磨削，實現拋光。主要應用於中（zhōng）小件另外工件在光（guāng）整過程（chéng）中有（yǒu）較（jiào）大（dà）的（de）衝擊（jī）力，因此不適用於曲（qǔ）軸光整加工。

      d． 主軸式（shì）。是將工件安裝在工作（zuò）主軸上，加工時放置在有磨料和工作（zuò）介質的（de）容器中（zhōng），加工時主軸作旋轉，容器也作（zuò）旋轉或上下往複運動，使磨（mó）料與被加工件表麵產生碰撞、滾壓、和微量磨削，實現拋光、去（qù）毛刺和（hé）倒楞。主軸旋（xuán）轉時可作公轉（zhuǎn）、擺動和往複（fù）運動，使滾磨效果更好，此工藝工件獨立安裝定位（wèi），在光整加工過程中衝擊力小，適（shì）合於曲軸的（de）光（guāng）整加工。 

3 磨粒的種類及特點

      a． 磨（mó）粒的種類

      磨粒按工作原理分兩（liǎng）大種類，一（yī）類是剛玉磨料，這類磨料通過工件（jiàn）與磨料的相對運動，直接參與（yǔ）切（qiē）削，因此，磨料的性能（néng）與砂輪接近，一般（bān）采用棕剛玉（yù）、白剛玉，材料價格低、磨粒鋒利、硬度低，有利於在低速的條件下更有效的去除銳邊、毛刺，同時又不傷害到淬硬（yìng）的軸頸（jǐng）表麵。另一類是尼龍球或塑料球，其本身並（bìng）不（bú）參與切削，而是借助於（yú）黏附於其表麵的（de）磨（mó）液中（zhōng）的磨（mó）料和其他化學物品對曲軸進行光整。

      b． 磨粒的硬度

      對於剛玉類磨削球來說，一般采用硬度比較低（dī）的棕剛玉、白剛玉，因其可有效減少對已經精加工的軸頸表麵的破壞（huài），而對於實際起到磨料載（zǎi）體的尼龍球（qiú）或（huò）塑料球來說，其本（běn）身（shēn）的硬度（dù）並不重要，而（ér）隻是起到一（yī）個載體的（de）作用，依靠自（zì）身（shēn）的重量提供足夠的摩擦、切削力。

      c． 磨料的形狀

      要解決曲軸（zhóu）各部位（wèi）圓（yuán）角部分是光整（zhěng）加工的目標之一，因（yīn）此選擇（zé）磨塊的形狀和（hé）尺寸大小也是很重要的，先後試驗過球形（xíng）、正（zhèng）菱形、小圓柱體等多種形狀，最後選用（yòng）了一種（zhǒng）Φ3 mm 小球體的形狀，效果較好。

4 磨液的種類（lèi）和特點

      a． 四氯化碳類磨液。

      這類磨液具有比較鋒利的磨削效果，顆粒比較細也比較均勻，因此，光整後能夠得到比較好的表麵粗糙（cāo）度。同時，由（yóu）於四（sì）氯化碳具（jù）有表麵鈍化作用，在曲軸表麵能夠形成保護氧化層，對提高曲軸的表麵外觀質量、以及（jí）提高曲軸的（de）防鏽（xiù）性能起到良好的（de）作用，但其本身帶有毒副作（zuò）用（yòng），因此對（duì）環境及操作者均帶來傷害，目前已（yǐ）逐（zhú）步淘汰。

      b． 滾磨光（guāng）整（zhěng）專用磨液，該磨液考慮光整加工中（zhōng）需要（yào）達到的各方（fāng）麵因素，因此，在切削性能（néng）保持不變的情況下，能有效提高光整加（jiā）工的效率，提高工作節拍，達（dá）到更為理想的光整效果，同時，對環境及操作（zuò）人員（yuán）的傷害降低到最小。

5 曲軸滾磨光（guāng）整案例（lì）

      考慮到曲軸本身（shēn）剛性不足，工件（jiàn）加工尺寸又較大，在拋光過程中不能（néng）破（pò）壞跳動（dòng）、中心距、軸頸尺寸，同（tóng）時考慮到曲軸在加工過程對於沿軸線方向的加工均勻性，本（běn）方案采用了立式行星（xīng）曲軸滾磨工藝，每次安裝（zhuāng）2 支曲軸同時滾磨光整。采用立式行星曲軸（zhóu）滾磨設備，還便（biàn）於（yú）集中布置在生產線中。

5.2 設備結構及工作原理

      立（lì）式曲軸滾磨機床見圖3，曲軸水平放置裝夾在主軸和頂尖間，由升降機構帶動，插（chā）入料箱磨料（liào）中，主軸帶動（dòng）工件旋轉。而料箱帶動磨料、磨液( 水溶液) 作線性往複（fù）運動，從而使磨料與（yǔ）工件表麵產生擠壓、磨擦等，實現（xiàn）對工件的微切削高效加工，並（bìng）通過回轉和往複運動不同的速度組合，使曲軸不同部位的不同形狀均獲得（dé）均（jun1）勻（yún）的光整（zhěng），以獲得（dé）曲軸整體表麵最佳的光整效果。 

5．3 技術規格

      滾磨設備技術規格見表2。

5.4 相關工藝參數

      滾磨設備（bèi）相關工藝參數見表3。

5.5 滾磨光整工藝效果（guǒ）

      a． 曲軸外麵毛刺、銳邊情（qíng）況

      降低了軸（zhóu）頸表麵粗糙度，能（néng）夠穩定達到0.15～0.25μm( 圖紙要求0.32μm) ，曲軸外（wài）觀所有棱邊光滑無毛刺，同時由於非加工麵滾磨後有鈍化作用，因此，與未進行整體拋光曲軸有明顯的改善，外觀（guān）明顯光亮順滑，見圖4，圖5。

      b． 清潔度情況

      未采取光整工藝（yì）時清潔度不穩定，采用光整（zhěng）工藝後，曲軸（zhóu）整體清潔（jié）度已達（dá）到要求，並從連續跟蹤的情況分析，十分（fèn）穩定，見表4、表5。

      根據上表，采用光整工藝後總體（tǐ）清潔度降（jiàng）低67.1%，油道（dào）清潔度（dù）降低24.7%。

      c． 曲軸鏽蝕（shí）情況

      加工後采取整體拋光（guāng）工藝，使（shǐ）曲軸表麵光滑、表麵鈍化（huà），延長了曲軸的防鏽期。為確定曲軸滾（gǔn）磨後提高防鏽性能的效果，在2010年的6月10日（6，7，8 月正是雨季，空氣比較潮濕) 做了曲軸裸放試驗，共挑選4 根噴丸效（xiào）果（guǒ）最（zuì）佳的550 曲軸廢品( 經過滾磨加工和未經過滾（gǔn）磨加工各（gè）2 支) ，然後將曲軸架起來放在通風良好、不會被雨淋的環境裏，定期去觀察，結果如（rú）下:

      a． 未經光整加（jiā）工的2 根曲軸分別在7月6日、7月7日( 分別為第26天、第27天（tiān）) 開始在（zài）軸頸上出現鏽點（diǎn），非加工麵也（yě）開始出現鏽跡。

      b． 經光整加工（gōng）的曲軸在7月14日、7月16日( 分（fèn）別為34 天（tiān）、36 天) 開始在非加工麵（miàn）上有鏽蝕現象（xiàng）。

      曲軸防（fáng）鏽性能提高量計算: 

      ( 34－26)÷26×100% = 30.8%

      ( 36－27)÷27×100% = 33.3%

      由此可以得出結論: 經（jīng）過整（zhěng）體拋光的曲軸防鏽性能可以提高約30%。

6 結束語

      曲軸滾磨光整加工工藝（yì），是提高曲軸表麵（miàn）質量、清潔度及防鏽性能的有效途徑，該（gāi）工藝已比較成熟，具（jù）有投資成本低（dī）、材（cái）料消耗少、加工效率高（gāo）及光整效果明顯的特點，值得在曲軸加工中推（tuī）廣。在（zài）該工藝的使（shǐ）用過程中，根據需要光整的曲軸（zhóu）產品係列，要選擇合適的光整設備（bèi）、磨料、磨液，並根據自身曲軸的特點，通過（guò）不斷試驗（yàn），優化光（guāng）整工藝各環節參數，來取得最好的（de）效果。