引（yǐn）言

      曲軸類零件作為發動機的關鍵零部件，對發動機整機性能有十分關鍵的影響，根據設計要求，除滿足較高（gāo）的製造精度外，其表麵質（zhì）量、清潔度也很重要，可大幅（fú）度（dù）提高曲軸的使用性能和（hé）壽命，降低市場咬瓦、斷軸等故（gù）障的發生。目前，對於曲軸( 包括進口曲軸及國內引進先（xiān）進加工設備的高檔生產線) 的表麵光整（zhěng）問題，沒有一種高效全麵的加工方法，這是當前實際（jì）生產中的技術難（nán）題。國（guó）內外大中型曲軸主要光整工藝，仍（réng）是采用砂帶拋光和手工打磨等形式（shì），受工（gōng）藝手段限製，其加工質量、效率和（hé）成本均不理想。

      本文以某廠滾磨工藝在（zài）實際生產中（zhōng）的應（yīng）用實例，著重就滾磨（mó）加工原理、不同滾磨工藝的特點及適（shì）用（yòng）零件、磨料、工作（zuò）介質( 磨液) 、工藝參數優化等進行闡述，並通過實際曲軸滾磨工（gōng）藝實施前後的對比，詳（xiáng）細（xì）的（de）論述了滾磨（mó）的相關工藝要點。

1 曲軸滾磨光整工作機理及（jí）特點

      滾磨光整加工技術（shù）應用於發動機曲軸，可以（yǐ）使其表麵質量、清潔度、防鏽性能等（děng）大幅度（dù）提（tí）高，其主要工作原理是: 由顆粒（lì）狀磨料和多功能磨液以及水組成磨具，磨具在料（liào）箱中做複雜的自由運動，將工件沉沒於磨（mó）具之中旋轉運動，工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，以達到表麵質量（liàng）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（jǐ）乎（hū）無法通過常（cháng）規工藝手段得（dé）到比較完美的外觀（guān）質量，而滾磨光整技術卻可以十分有效的解決此問題。 

滾磨光整加工技術的具體效果和（hé）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（gōng）無法去除( 如曲軸線板部（bù）位、鍛造結構（gòu）R 部位) 的鏽蝕、氧化（huà）層和改善缺陷，使表（biǎo）麵光亮奪（duó）目柔和。

      c． 能有（yǒu）效提（tí）高曲軸清潔度、顆粒度，工藝過程相對穩定。

      d． 細化（huà）表麵組織，提高軸頸表麵殘餘壓應（yīng）力的數值（zhí）。

      e． 改善裝配性，提高可靠性和使用壽命，降低市場（chǎng）咬瓦、斷軸等故障（zhàng）率。

2.滾磨加工的幾（jǐ）種典型形式（shì）及特點（diǎn）

      a． 渦流式。加工前將磨料裝入滾筒內，加工中將工（gōng）件和工作介質( 磨液) 加入滾筒，在旋轉（zhuǎn）底盤的帶動下，滾筒中（zhōng）的（de）工件和（hé）工作介質在離心力的作用（yòng）下，延筒壁爬（pá）高，當（dāng）達到一定高度（dù）時下落（luò）到滾（gǔn）筒中間底部，這一過程（chéng）重複發生，使工件和工作介質產生螺旋狀的渦流運動，從而在工件被加工表（biǎo）麵（miàn）與磨料（liào）件產生相對運動，工（gōng）件被均勻地拋光、倒角、去毛（máo）刺。從（cóng）該工藝的特點分析（xī），比（bǐ）較適合小件的光整加工，對大件如曲軸不適合。圖1 是渦流式滾磨（mó）機工作原理圖。

      b． 振動式。主要靠容器在特定的頻率和振幅下

      振動時（shí），工件和磨料（liào）件產生碰撞、滾壓和微量（liàng）磨（mó）削，從而達到拋光的目的。振動（dòng）式（shì）主要應用於中小件的光整加工，加工質量好、加工效率高，但因振動（dòng）產生的噪（zào）音比較大，因振動衝（chōng）擊對曲軸主要幾何尺寸如跳動（dòng）、中心距等造成破壞，因此，該工藝對曲軸不適用。圖2 是振動式滾磨（mó）機工（gōng）作原理圖。

      c． 離心式。是將工件、磨料和（hé）工作介質按一定比例加入密閉滾筒中，滾（gǔn）筒作行星運動，在慣性力的（de）作用下，工作介質產生強製流動，使磨料與被加工表麵產生滾壓、微量磨削，實現拋光。主要應用於中小件另外工件在（zài）光整（zhěng）過程中有較大的衝擊力，因此不適用（yòng）於曲軸光整加工。

      d． 主軸式。是將工件安裝（zhuāng）在工（gōng）作主軸上，加工時放置在有磨料和工作介質的容器（qì）中，加工時主軸作旋轉，容（róng）器也作旋轉或上下（xià）往複運動，使磨料與被加工件表麵（miàn）產生碰撞（zhuàng）、滾壓、和微量磨削，實現拋光、去毛刺和倒楞。主軸旋（xuán）轉時可作公轉、擺動和往（wǎng）複運動，使滾磨效果更好，此（cǐ）工藝（yì）工件獨立安裝定位，在光整加工（gōng）過程中衝（chōng）擊力小（xiǎo），適（shì）合於曲軸的光整加工。 

3 磨（mó）粒的種類及特點

      a． 磨粒的種類

      磨粒按工作原理分兩大種（zhǒng）類，一類是剛玉磨（mó）料，這類磨料通過工件與磨料的相對運動，直接（jiē）參與切削，因此，磨料的性（xìng）能與砂輪接近，一般采用棕剛玉、白剛玉，材料價格低、磨粒鋒利、硬度低，有利於在低速的（de）條件下更有效的去除銳邊、毛刺，同（tóng）時又不傷害（hài）到淬硬的軸頸表麵。另一類是尼龍球或塑料球（qiú），其本身並（bìng）不參與切削，而是（shì）借助於黏附於其表麵的磨液中（zhōng）的磨料和其他化學物品對曲（qǔ）軸進行光（guāng）整。

      b． 磨粒的硬度

      對於剛玉類（lèi）磨削球來（lái）說，一般采用硬度比較低的棕剛玉、白剛玉，因其可有效減少對已經精加工的軸頸表麵的（de）破壞，而（ér）對於實際起到磨料載體的尼龍（lóng）球或塑料（liào）球來說，其本身的硬度並不重要，而隻是起到一個載體的作用，依靠自身（shēn）的重量提供足夠的摩（mó）擦、切削力（lì）。

      c． 磨料的形狀（zhuàng）

      要解決曲軸各部（bù）位圓角（jiǎo）部分是光整加工的目標之一，因此選擇磨塊的形狀和（hé）尺寸大小也是（shì）很重要的（de），先（xiān）後試驗（yàn）過球形、正菱形、小圓柱體等多種形狀，最後選用了（le）一種Φ3 mm 小球體的形狀，效果較（jiào）好。

4 磨液的種類和特點

      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（jun1）勻，因此，光整（zhěng）後能夠得到比較好的（de）表麵粗糙度。同（tóng）時，由於四氯化（huà）碳具有表（biǎo）麵（miàn）鈍（dùn）化作用，在曲軸表麵能夠形成保護氧化層，對提（tí）高曲軸的表麵外觀質量、以（yǐ）及（jí）提高曲軸的防鏽性能（néng）起到良好（hǎo）的（de）作用，但其本身帶（dài）有毒副作用，因此對環境及操作者（zhě）均帶來傷害，目前已逐步淘汰。

      b． 滾磨光整專用磨液，該（gāi）磨液考慮光整加工中需（xū）要達到（dào）的各方麵（miàn）因素，因此，在切削性能保持不變的情況下，能有（yǒu）效提高光整加工的效（xiào）率，提高工（gōng）作節拍，達到更為理想（xiǎng）的光（guāng）整效果（guǒ），同時，對環境及操作人員（yuán）的傷害降低到最（zuì）小。

5 曲軸滾磨光整案例

      考慮到曲軸本身剛性（xìng）不足，工件（jiàn）加（jiā）工尺寸又較大，在拋（pāo）光過程（chéng）中不能破壞跳動、中心距、軸頸尺寸（cùn），同時考慮到曲軸（zhóu）在加工過程對於沿軸線方向（xiàng）的加工均勻（yún）性，本方案采用了立（lì）式行星曲軸滾磨工藝，每次安裝2 支曲軸同時滾（gǔn）磨光整。采用立式行星曲軸滾磨設備，還便於集中布置在生產線中。

5.2 設備結構及工作原理

      立式曲軸滾磨（mó）機（jī）床見（jiàn）圖3，曲軸水平放置（zhì）裝夾在主軸和頂尖間，由升降機構帶動，插入料箱磨料（liào）中，主軸帶動工件旋轉。而料箱帶動磨料（liào）、磨液( 水溶液) 作線性往複運動，從而使（shǐ）磨料與工件表麵產（chǎn）生擠壓、磨擦等，實現對工件的微切削高效（xiào）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均勻的光整（zhěng），以獲得曲軸整體表麵最佳的光整效果（guǒ）。 

5．3 技術規格（gé）

      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（cān）數見表3。

5.5 滾磨光整工（gōng）藝效果

      a． 曲軸外（wài）麵毛刺、銳邊情況

      降低了軸（zhóu）頸表麵粗糙度（dù），能夠（gòu）穩定達到0.15～0.25μm( 圖紙要求0.32μm) ，曲軸外觀所有棱邊光滑（huá）無毛刺，同時由於非加（jiā）工麵（miàn）滾磨後有鈍化作用，因此，與未進行整體拋光（guāng）曲軸有明（míng）顯的改善，外觀明顯光亮順（shùn）滑，見圖（tú）4，圖5。

      b． 清潔度情（qíng）況

      未采取光整工（gōng）藝時清潔度（dù）不穩定，采用光整工藝後，曲軸整體清潔度已達到（dào）要求，並從連續跟蹤的情況分析，十分穩定，見表4、表5。

      根據上（shàng）表（biǎo），采（cǎi）用光整工藝後總體清潔度降低67.1%，油道清潔度降低24.7%。

      c． 曲軸鏽蝕（shí）情（qíng）況

      加工後采取整體拋（pāo）光工藝（yì），使曲軸表麵光滑（huá）、表麵（miàn）鈍化，延長了曲軸的防鏽期。為確（què）定曲軸滾磨後提（tí）高防鏽性能的效果，在（zài）2010年的6月10日（rì）（6，7，8 月正是雨季，空氣（qì）比較（jiào）潮濕) 做了曲（qǔ）軸（zhóu）裸放試驗，共挑選4 根噴（pēn）丸效果最佳（jiā）的550 曲軸廢品( 經過滾磨加工和未經過滾磨加工各2 支) ，然後將曲軸架起來（lái）放在通風良好、不（bú）會被雨淋的環境裏，定期去觀（guān）察，結果（guǒ）如下:

      a． 未（wèi）經光整加工的2 根曲軸分別在7月6日、7月7日( 分別為第26天、第27天) 開始在軸頸上出（chū）現鏽（xiù）點（diǎn），非加工麵也開始出現鏽跡。

      b． 經光整加工的曲軸在（zài）7月14日、7月16日( 分別為34 天、36 天（tiān）) 開始在非加工（gōng）麵上有鏽蝕（shí）現象。

      曲軸防鏽性能（néng）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: 經過整體拋光的曲軸防鏽性能可以提高約30%。

6 結（jié）束語

      曲軸滾磨光整加工工藝，是提高曲軸表（biǎo）麵質量、清潔度（dù）及防鏽性能的有效途（tú）徑，該工藝已比較成熟，具（jù）有投資成（chéng）本低、材料消耗少、加工效率高及光整效果明（míng）顯的特點，值得在曲軸加工中推廣。在該工藝的使用過程中，根據需要光整的（de）曲軸產品係（xì）列，要選擇（zé）合適的光整設備、磨料、磨液，並根據自（zì）身曲軸的特點，通過不斷試（shì）驗，優化光整工（gōng）藝各環（huán）節參數，來取得最好的效果。