现代曲轴磨床的加工方式 曲轴磨床使用方法

老式曲轴主轴颈连杆颈加工工艺安排在摆动磨削工艺出现之前，曲轴连杆颈与主轴颈的加工通常分为两个工序完成，先采用中心孔定位进行主轴颈的磨削，再利用已完成加工的主轴颈作为定位偏心基准进行连杆颈的磨削。

随着数控技术的发展，磨床出现摆动磨削方式，曲轴连杆颈的加工工艺也随之发生变化，其定位以主轴颈中心为定位基准，大幅度简化了设备的夹具结构。随着该技术的不断发展，随动磨床能够完成主轴颈与连杆颈的所有加工。德国JUCRANK10-10磨床就是一款能实现一次装夹完成所有轴颈加工的随动磨床。

在曲轴精密外圆磨床中，现代先进的曲轴磨床集合了多种先进的设计与工艺，不但提高了加工精度，而且大幅度提高了磨床的加工效率。

目前，国际上主流的曲轴外圆高速磨床大多采用带测头自动补偿功能的CBN随动磨床，随着CBN材料刀具的逐步使用以及加工逻辑的优化与提升，曲轴高速磨削不再是梦想，因此多种高速磨削的设计原理及逻辑结构是值得深入学习和研究的。

现代优化设计摆动跟踪磨床为曲轴的整体加工提供了多种解决方案。零件类型涵盖了从单缸到12缸的所有曲轴品种。根据加工方式和要求的产量，每一种型号的高速切削磨床都设计并安装有各具特色的平台和砂轮架。

现代先进的摆动跟踪磨床能够完成曲轴加工的几乎各项磨削任务，可以在一次装夹中完成主轴颈(圆柱形、凸面和凹面)和连杆轴颈(圆柱形、球面、凸面和凹面)磨削，也可以磨削经过淬火的圆角。另外，该种机床还可以在工艺上将其与其他种类的磨削工艺任意组合。根据机床类型的组合，借助高速切削机床可完成对定位轴颈、凸缘和曲轴小端轴颈的磨削。

现代磨床的夹具结构特点实现了一次装夹完成所有曲轴轴颈加工，这种结构特点摆脱了过去连杆颈及主轴颈分别加工的历史。高速磨削机床的夹具特点如下：

(1)尾座资深使用液压缸加弹簧资深由于曲轴在滚压时，每一件零件的伸长率不同，其长度波动误差可达到0.4mm，采用弹簧资深能有效避免由于来料长度不一致造成的夹紧变形。

(2)罕见的卡爪弹性设计常见的浮动卡盘通常在卡盘与主轴的连接部分采用弹性结构，而勇克设计的夹具通过卡爪的弹性设计，用低的成本消除卡盘过定位.

(3)周密的夹具过程动作设计为达到更高的加工精度，夹具的动作过程设计周密。加工过程中夹具动作过程为：头架顶紧零件一端→尾架资深顶紧→卡盘夹紧→粗加工中心支架夹紧轴颈→夹紧中心支架→粗磨各轴颈→松开卡盘转低压夹紧压力→以低压压力再次夹紧卡盘→松开中心支架;精磨中心支架基准轴面→夹紧中心支架→完成其他轴颈精磨。

两处关键的夹具动作造就了CBN高速切削磨床的与众不同。以上动作顺序有两处关键动作：一是“松开卡盘转低压夹紧压力”用两段压力进行加工，有效地减少了由于夹紧力变形、粗加工后应力释放等造成的加工质量问题，这种方式在车床加工中很常见，但在磨削加工中应用很少;二是粗加工与精加工夹持的中心支架分别采用不同加工精度的基准面，减少了由于中心支架夹紧面精度不好造成的加工零件质量问题。

1.采用分段式磨削大幅度提高工作效率

(1)常用的磨削加工方式外圆磨削加工是常见的磨削加工方式。它的磨削原理是采用径向恒速进给方式，粗加工结束后根据测头反馈的加工余量切换不同的切削用量，直到测头反馈加工合格后进行修光、修圆，每一个加工余阶段给一个特定的切削用量，整个加工过程X轴与C轴(零件转动轴)的动作都是独立按照规定好的速度进行。

(2)分段磨削加工方式所谓的分段磨削方式是零件每转一周砂轮去除固定的余量，X轴与C轴的动作是相互关联的，分段磨削方式粗磨时加工余量大，去除余量速度是恒速进给的两倍以上。以下为该磨床采用分段进给的例子：

粗磨主轴颈加工方式为不用中心支架，本步骤加工，零件转第一周去掉0.7mm余量，粗加工后留下0.08mm精加工余量。

分段加工方式的粗加工大去除余量为0.7mm，如此大的余量采用传统的氧化铝砂轮难以实现，所以这样的方式在基于CBN材质砂轮的基础上，大幅度提升了加工效率。未来CBN砂轮分段磨削方式有代替车削粗加工的趋势。

2.采用程序自动控制的切削液供给系统确保加工质量稳定

一般切削液控制方式采用固定减压阀进行压力控制，因此得到的切削液压力级别有限，带测量反馈磨床大多数采用两级冷却压力，高压用于粗磨，低压用于精磨。使用低冷却压力进行精磨主要是考虑到高的冷却压力会有大振动和冲击力，影响加工和测头的测量。而高速切削磨床采用的无级冷却压力控制方式，可以实现NC控制切削液压力，在不同的磨削阶段采用相应的压力进行加工，并实时进行压力反馈，有效提升加工质量的稳定性。

3.不同轴颈的加工工艺

不同轴颈采用不同加工工艺，应对加工过程中零件不同变形，提高轴颈加工精度。

此前接触的随动磨床，对加工尺寸相同的轴颈往往采用相同的加工工艺，这样的方式受到各部位零件刚性的影响，从而造成加工的质量不稳定。为克服质量提升的难关，高速切削磨床采用了更为有效的加工工艺设计。对于不同轴颈位置采用不同的磨削方式，如：加工主轴颈2和主轴颈5时，由于中心支架与随动测头有干涉，加工时中心支架不能够夹到轴颈2上支承，因此加工该轴颈时的工艺明显不同于其他带中心支架的轴颈。而加工第1和第4主轴颈，因这两个轴颈靠近夹具，刚性好，所以采用3圈去除所有余量。