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【創(chuàng)世紀(jì)小百科】曲軸加工工藝
滾壓工藝原理
滾壓加工
是將高硬度且表面光滑的滾柱與金屬表面滾動(dòng)摩擦接觸，使被加工金屬的表面層發(fā)生局部微量的塑性變形并改善表面粗糙度和材料綜合力學(xué)性能的塑性加工方法。
與切削加工不同，滾壓是一種不去除材料的塑性加工方法。
被滾壓加工的工件不僅可以瞬間提高表面質(zhì)量，而且加工面硬化后，其耐磨性得到提高的同時(shí)，疲勞強(qiáng)度也會(huì)增加30%左右，具有切削加工中無法得到的優(yōu)點(diǎn)。
由于可簡(jiǎn)單并且低成本地進(jìn)行零部件的超精密加工，日益被以汽車產(chǎn)業(yè)為首的精密機(jī)械，化學(xué)，家電等產(chǎn)業(yè)廣泛采用，發(fā)揮了很大的優(yōu)勢(shì)。
曲軸滾壓工藝
曲軸滾壓加工內(nèi)容是所有軸頸(所有主軸頸和連桿頸)溝槽圓角。
曲軸為什么需要滾壓？
曲軸在工作中承受交變載荷，主軸頸和連桿頸圓角過渡處，屬于曲軸強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，軸頸與曲柄臂過渡圓角在切削或磨削加工后的刀痕存在應(yīng)力集中，長(zhǎng)期的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)和較大的交變負(fù)荷應(yīng)力將有可能造成曲軸圓角處產(chǎn)生裂紋或斷裂。
這樣會(huì)造成曲軸結(jié)構(gòu)的增大和重量的增加，不僅使材料的利用率低，同時(shí)也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性差。
針對(duì)以上問題，滾壓技術(shù)則可以解決。
經(jīng)過滾壓加工后，可以在曲軸軸頸表面留下一層表面硬化層，不但可以提高表面質(zhì)量，還可以形成殘余壓應(yīng)力，提高曲軸抗疲勞性能。
滾壓工藝參數(shù)
滾壓工藝的主要參數(shù)是滾壓力。
滾壓力大小的設(shè)定，主要取決于工件的材料、圓角的大小和發(fā)動(dòng)機(jī)最大爆發(fā)壓力。
滾壓力太小會(huì)削弱曲軸強(qiáng)化的效果，滾壓力太大則會(huì)壓潰曲軸表面，降低曲軸的疲勞強(qiáng)度。
滾壓力的產(chǎn)品要求是一個(gè)范圍，可通過疲勞試驗(yàn)進(jìn)行滾壓力的驗(yàn)證。
疲勞試驗(yàn)通常包括單步試驗(yàn)和階梯試驗(yàn)兩部分。
單步試驗(yàn)
主要是通過對(duì)少量曲軸工件、進(jìn)行特定工作狀態(tài)循環(huán)次數(shù)(通常大于20萬次)，分析驗(yàn)證曲軸的動(dòng)態(tài)耐久性能。
階梯試驗(yàn)
則是對(duì)較多曲軸工件(具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，例如30件以上)、進(jìn)行特定工作狀態(tài)循壞次數(shù)(數(shù)量略少于單步試驗(yàn))，分析曲軸的產(chǎn)品的性能。
產(chǎn)品圖紙的滾壓力要求，是針對(duì)單一溝槽、帶角度要求的滾壓力。
1、設(shè)備上設(shè)定的滾壓力，是根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求轉(zhuǎn)換的力值，如下圖所示。
2、設(shè)備校核壓力：維修標(biāo)定壓力傳感器時(shí)使用的設(shè)定壓力，用外接的測(cè)力計(jì)來檢查壓力傳感器是否準(zhǔn)確。
滾壓工藝過程
1、工件定位
1、工件定位
以曲軸芯軸端和法蘭端的中心孔進(jìn)行軸向定位，角向定位則是使用激光探測(cè)連桿頸頂端。
2、夾緊驅(qū)動(dòng)
夾緊法蘭端外圓，使用兩點(diǎn)夾緊的浮動(dòng)卡盤。
3、預(yù)夾緊
滾壓臂閉合、以低壓預(yù)夾緊曲軸工件。
4、滾壓前測(cè)量
測(cè)量工件來料主軸徑跳動(dòng)，如果超過跳動(dòng)預(yù)警值，機(jī)床報(bào)警不滾壓此工件。
5、“A-B-C” 完成滾壓
A圈升壓到最終滾壓力，B圈保持最終滾壓力，C圈降壓到預(yù)夾緊壓力。
6、滾壓后測(cè)量
測(cè)量滾壓后工件主軸徑跳動(dòng)。
7、校直
如果跳動(dòng)超過設(shè)定要求，則需要進(jìn)行校直。校直后再次測(cè)量跳動(dòng)值，并可以重復(fù)校直，但次數(shù)也是有限制的，一般設(shè)定為3-5次，超5次設(shè)備報(bào)警。
8、打標(biāo)
合格工件特定上打標(biāo)。