曲軸加工跳動問題探討

馮 飛

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

一、夾具的影響

對于曲軸這類的軸類加工而言，中心孔頂尖定位是最基本的軸向定位夾緊方式，而在切削加工來說，必須要有驅動旋轉的方式，，基本是通過卡爪夾緊和一些撥動部件來實現的，在曲軸的切削過程中，由于曲軸兩邊受力會導致彎曲，因此，又必須輔以中心支架的夾緊，才能保證曲軸的加工質量。所以在分析夾具對于曲軸加工的跳動影響時，必須對中心頂尖、卡爪、以及中心支架進行考慮。

（一）中心頂尖

1 固定式頂尖。主要是指固定安裝在夾緊裝置一側，頂尖本身不能旋轉的，這樣的頂尖通常需要在安裝前校準好徑向跳動值，通過調整螺栓，調整好跳動后再緊固，一般頂尖校準后的徑向跳動值推薦粗加工0.005mm以下，精加工0.002mm~0.003mm以下為好，另外，對于頂尖的外表面，必須要保證它的完好，頂尖被劃傷和使用太久后的自然磨損，均有可能造成和曲軸中心孔的配合不良問題而造成曲軸跳動增大或者超差。

2 活動式頂尖。是指頂尖本身可以旋轉的，這樣的頂尖需要保證旋轉后的跳動值在0.003mm之下為最佳，尖被劃傷和使用太久后的自然磨損，也會造成和曲軸中心孔配合不良，增大曲軸跳動，活動式頂尖的表面的磨損對于曲軸的跳動的影響要小于固定式的頂尖。

（二）卡爪

1 兩爪式。一般兩爪式的卡盤在夾緊過程中,只要卡爪的磨損程度是一致的,多數情況下不會使工件產生跳動。

2 三爪式。這是一種最常用的夾緊方式，每個卡爪間的角度呈120°，一般是通過同一個液壓缸，驅動三個卡爪同步作松開和夾緊動作，因此產生在三個卡爪上面的夾緊力是一致的，不會造成某個卡爪的夾緊力比其它的大的情況，繼而導致工件夾緊加工過程中，曲軸中心孔有和中心頂尖接觸不均勻的現象。

3 四爪式。這種夾緊方式比較少，但是在一些磨床中可以見到，每個卡爪彼此間呈90°，而且兩個呈180°夾角的卡爪為一副，共同由一個液壓缸驅動，4個卡爪一共由兩個液壓缸驅動。

這樣的設計，兩個液壓缸壓力的一致性就比較重要，當連續生產過程中，兩個液壓缸液壓的壓力存在一定的差異時，就會導致磨削時，產生曲軸從中心孔滑出來的現象，這樣曲軸就會失去了中心孔定位，磨削出現偏磨，從而導致粗加工面未磨完，精加工時因余量不足產生跳動。

（三）中心支架

分為滾動式和滑動式兩種。滾動式。就是中心支架夾持部分與曲軸的接觸是滾輪的，當工件旋轉后，滾子也轉動，滾輪內部安裝有軸承，如果軸承得不到有效潤滑，很可能快速磨損，從而導致滾輪精度不良，中心支架夾持工件產生了震動，這鐘方式下使用的中心支架，不僅不能保證曲軸有良好的跳動，還加大了曲軸的跳動。滑動式：這種中心支架常設計在連桿頸外銑、軸頸磨削等機床中，與曲軸外圓摩擦部位是硬質合金材料，當潤滑不良時導致合金塊和曲軸之間的摩擦熱將很難散發。

二、鐵屑的影響

曲軸在加工過程中，產生的鐵屑通常是碎的或者粉末狀，這些鐵屑飛濺到夾具的中心孔頂尖或者工件中心孔自帶有鐵屑，就會造成定位面和中心孔接觸不好或者說不圓，加工的曲軸外圓就會有跳動。

（一）中心孔頂尖有鐵屑。在曲軸加工完之后，由于鐵屑堆積在頂尖和曲軸之間，如果清理不干凈或者吹除不干凈，鐵屑就有滑落到頂尖定位面的情況，碰到冷卻油或者粘稠的冷卻液，鐵屑就粘在定位面上，很難繼續掉落，當一件工件頂過去之后，鐵屑也被壓變形，附著在頂尖上面就更加牢固，這個狀態下，經常出現的情況是連續的批量的曲軸跳動值不好報廢或者超差。

（二）工件中心孔自帶有鐵屑。上面第1點說到鐵屑堆積在頂尖和曲軸之間如果清理不干凈或者吹除不干凈，鐵屑就有滑落到頂尖定位面的情況，有時，鐵屑也可能掉落到曲軸中心孔中隨工件帶走，進入到下工序，使下工序的跳動產生跳動或者出現其它加工質量問題。

三、中心孔圓度的影響

中心孔圓度不良的影響因素主要是機床的主軸跳動大和中心孔刀具形狀的選擇有關系。

主軸跳動。一般加工中心主軸跳動驗收的標準在0.002mm~0.003mm之內，如果主軸的回轉跳動值越來越大，則在加工中心孔時，刀具的回轉跳動值也將會體現得越大。

四、滾壓校直的影響

現代曲軸大多數的加工，都會采用溝槽圓角滾壓工藝，在滾壓過程中，由于對溝槽施加了6KN~10.5KN的壓力，導致了曲軸的受力變形。

（一）合理設置曲軸的滾壓力。由于滾壓力為液壓壓力產生，而液壓壓力的大小由液壓回路的閥所控制，時間久壓力會產生一定的不穩定性，即使滾壓壓力會產生變化：

1 當液壓系統壓力達不到標準時。會使曲滾壓軸校直能力變差，所以曲軸的跳動值將不能很好保證在工藝要求的范圍內，將會使后面的精加工工序余量不均衡，從而精加工易產生跳動。

2 當液壓系統壓力超過標準時。曲軸的滾壓校直能力會過大，即可能把曲軸軸頸跳動值在原來的基礎上再加大，使之更加惡劣，精加工工序余量更加不均衡。

（二）測量跳動測頭的影響：在滾壓之后，機床一般都設置有測量跳動的測頭對滾壓后的工件進行跳動測量，校直有時候不能一次校好，這就需要針對每個曲軸主軸頸的跳動情況，單獨校正某個軸頸，此時測頭測量的跳動數值直接成為滾壓單元工作的依據，即測頭反饋出哪個軸頸跳動值達不到工藝要求，就單獨校直哪個軸頸。測頭是好的，則反饋出來的數值就是好的，如果測頭工作不正常，本來測量跳動值是合格的，卻測量為不合格，因此就發出錯誤的指令，對本來不需校直的軸頸再進行校直，把跳動合格的曲軸再校壞。

結語

曲軸的跳動的產生的原因多種多樣，而且比較復雜，上面所述的僅僅是筆者一部分工作經驗的總結，在曲軸的加工中，因加工工序設計的不同，固然還有很多跳動產生未能確定的因素，當出現主軸頸跳動時，更需要具體的做更多的分析和探討。

[1]唐遠志.汽車發動機[J].曲軸機加工工藝，2012，09.