曲轴加工范文1
关键词：曲柄轴；夹具；尺寸精度
行星传动式减速机，是我国减速机产品生产的重点，这种减速机具有体积小、承载能力强、高刚性、高精度、低消耗、终身免维护等很多优点，广泛应用于轻工、电力、起重运输、交通等多个领域。其中高精度曲柄摆线减速机，是我国重点研发的机械产品，其主要攻关项目已列入部级摆线减速机新产品开发指南中。高精度曲柄轴是这种减速机关键零件之一，该轴加工难度较大，其精度对减速机的质量影响很大，必须保证其加工精度。
1.工件分析
曲柄轴的典型结构及技术要求，见图1所示。从图中可以看出，它的精度指标主要有两方面：其一是轴径的尺寸精度和粗糙度，其二是偏心距精度和形位公差。本文所研究的曲柄轴技术要求为：（1）曲柄轴偏心距士1. 5h6（士1.5—0.006）mm；（2）两个偏心圆的中心相对工件轴心线的位置为180°士30′。这两项技术问题如果得到解决，就可为该轴的加工，乃至高精度曲柄摆线减速机的大量生产，带来很大影响。因此对于该轴的加工技术，必须认真加以研究。
2.工艺流程
曲柄轴主要表面加工过程安排如下：毛坯为45钢，外形尺寸为Φ18mm。
（1）上CA6140型车床，粗车Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm花键轴，留精加工余量，平端面打中心孔。
（2）热处理（调质）。
（3）上CA6140型车床，精车Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm花键轴，留磨削余量，用千分尺测量保证尺寸精度。
（4）上CA6140型车床，粗车、半精车Φ12mm双偏心外圆，留精加工余量，用游标卡尺测量保证尺寸。粗、精车4个退刀槽，用游标卡尺测量保证尺寸精度。
（5）热处理（碳氮共渗）使表面硬度达到58―62HRC。
（6）上M1432A型万能外圆磨床，使用专用夹具装夹，粗、精磨Φ9mm、Φ12mm外圆，用千分尺测量保证尺寸精度。
（7）上Y3150型滚齿机床，使用专用夹具装夹，用花键滚刀加工花键，用公法线千分尺测量保证尺寸精度。
（8）上M1432A型万能外圆磨床，利用高精度的曲柄轴磨削专用夹具装夹，粗磨、半精磨、精磨Φ12mm偏心外圆，用千分尺、百分表和 V形块测量保证尺寸精度。
3.注意事项
（1）重要表面的加工工序要分得细一些，如Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm偏心外圆都经过粗车、精车、粗磨、精磨等多道工序，否则在切削力和切削热的影响下，加工精度得不到保障。
（2）加工4个退刀槽时使用高速钢刀具，刀尖应磨出 R0.5的圆弧，切削速度要小一些，否则有可能崩刀，不能保证表面质量和尺寸精度。
（3）碳氮共渗热处理之前，必须安排调质热处理工序，这样有利于后续切削加工，消除粗加工过程中产生的内应力，减小变形。
（4）加工Φ12mm的两个偏心外圆时必须使用高精度的曲柄轴磨削专用夹具，其结构如图2所示，夹具体采用45钢，调质处理。分度装置采用钢球分度，两个分度盘用短圆锥配合定位，分别均布直径8mm的18个钢球。分度盘由4个螺栓、螺母和圆盘来夹紧，偏心装置用120°的V形块与固定板上的螺钉来定位，偏心花键套的夹紧由两个内六角螺钉来夹紧。
4.结语
此加工方法是在多次加工实践过程中总结出来的，可以有效地提高加工效率与曲柄轴的加工质量，使产品的合格率达到98%以上。
参考文献：
[1] 魏康民，王晓宏.机械制造工艺装备[M]. 重庆：重庆大学出版社，2004.
曲轴加工范文2
曲轴法兰端中心孔通常采用先钻底孔、再铰孔的工艺方法。这种方法加工时间长、生产效率低。为了解决该问题，采用特殊结构的刀具实现钻铰复合的加工方案。该方案已通过曲轴生产线批量使用验证，其加工质量稳定，加工时间和刀耗显著降低，取得了良好的应用效果。
关键词：
曲轴；中心孔；钻铰复合加工
神龙公司曲轴L2生产线生产EC5发动机曲轴，在第一道工序OP10采用德国LARU的两端加工中心完成中心孔的加工，生产节拍为72s/件。随着动力总成的演变，EC5发动机曲轴法兰端中心孔深度需要增加7mm，采用现有工艺，生产节拍为76s/件，超出生产线的设计节拍。尽管提高转速和进给参数可以缩短加工时间，但刀具寿命明显降低，生产成本升高。因此，为满足设计节拍和刀具寿命要求，需要对现有工艺进行优化。
1工艺分析
1.1技术要求及加工现状图1所示为曲轴法兰端中心孔的技术要求。中心孔由Φ34mm沉台、60°锥面和Φ16mm盲孔构成。动力总成演变后，中心孔深度由24.5mm变更为31.5mm。图2所示为法兰端中心孔的刀具布置及加工内容。图2a采用T102铣刀加工端面和Φ46mm外圆；图2b采用T111刀具套车法兰外圆Φ87mm及钻60°锥面和底孔，锥面和底孔留余量0.3～0.5mm；图2c采用T109刀具加工Φ34mm沉台及120°倒角；图2d采用T107单刃镗刀加工60°锥面和底孔至图1要求的尺寸。中心孔深L=24.5mm时的节拍为72s，当孔深增加7mm后，在不改变生产条件的情况下，节拍会增加4s，将超出生产线节拍72s，使生产能力下降5.6%。生产部门尝试压缩辅助时间，比如加快夹紧定位的动作，但改变幅度不大，因为机床的动态响应参数已经调整到允许的极限值。通过调整切削参数，减少了加工时间，但增加了刀具消耗。表1所示为参数调整前后加工时间及刀具寿命对比情况。从表中可以看出，参数调整后的刀具寿命与调整前相比，铣刀、套车刀和钻头寿命下降明显，U钻和镗刀寿命没有变化。
1.2工艺分析及方案制订对上述工艺进行分析，存在如下问题。a.铣刀和套车刀在加工时，毛坯余量分布不均匀，最大切深达到4mm,最小切深1.5mm，而且线速度超过200m/min，局部加工工况超出了刀具的适用范围，容易产生打刀和崩刃。b.套车刀的三个刀片在圆周方向上按不等距进行分布，刀片的径向切削合力和离心力不为零，使钻头产生偏心。增加孔深或提高切削用量后，这种偏心作用更显著，使刀片更容易磨损，钻头更容易折断。c.底孔和镗孔机械位置实际存在同轴度偏差，导致加工锥面的实际圆周余量不均匀，使锥面产生振纹，内孔表面粗糙度降低，这也限制了镗刀的速度提升。解决上述问题，在节拍合格的条件下提高刀具寿命。提高刀具寿命一般有以下三种途径。a.改善刀具材质和结构；b.调整余量和加工参数；c.改变工艺流程。基于以上三种途径，考虑工艺改进方案。由于钻、镗中心孔合计占了整个切削时间的50%，改善的余地比较大，提出以下方案。a.首先合并钻和镗的加工工步，在钻孔时完成60°锥面和Φ16mm直孔，取消镗孔。通过合并可以节省11.7s。在满足节拍72s的前提下，还剩余7.7s。b.T111套车采用对称分布的2个刀片替代三个不等距的刀片，粗加工法兰外圆至Φ88mm；在T109的U钻上增加一个加工法兰外圆的套车刀，加工法兰外圆和Φ34mm沉台至要求尺寸。c.调整加工参数，适当降低T102铣刀和T111刀具的切削速度，所延长的时间由剩余的7.7s来弥补。采用这个方案，需要解决两个关键问题。a.中心孔的直径尺寸和粗糙度合格并稳定，而且刀具费用不能提高；b.Φ34沉台加工后，锥面与沉台结合处不能有毛刺和翻边。
2关键问题的解决措施
2.1改进钻头的结构在方案验证中，直接用目前形式的直槽钻加工，中心孔的直径尺寸和粗糙度不稳定。主要原因是钻头径向震动和排屑不畅导致表面划伤。针对这个问题，改进钻头结构（图3），其改进方案如下。a.如图3所示，设计整体硬质合金四刃钻铰刀，采取大容屑槽和双内冷孔及导流反冲结构，使铁屑容易排出，消除排屑不畅导致钻头扭矩过大而折断。内冷孔直径为Φ2.5mm，内冷孔距为Φ9.5mm，与常规钻头（内冷孔直径为Φ2mm，内冷孔距为Φ7.5mm）相比，使其流量更大，分布更靠近外侧。这样有利于对整段刃口，尤其是对靠近外圆处的刃口冷却效果最好。b.如Y视图所示，钻尖刃部设计0.5×90°的倒棱，棱边对已加工面进行修光和挤压，提高钻孔直径的精度和表面质量。c.如D视图所示，锥齿采取双后角，第一后角采用1°的特殊后角，刃宽为0.5mm，对锥面起到修光作用，同时避免出现振纹。
2.2增加去毛刺功能将加工Φ34mm沉台的刀具结构进行更改，使其既能加工沉台，又可以去毛刺和翻边。其结构如图4所示，U钻刀头安装两个三角转位刀片，大刀片加工120°的倒角，并去毛刺和翻边，小刀片加工Φ34沉台至尺寸。
3改进方案的实施及应用效果
3.1改进方案的实施图5所示为改进后的刀具布置实物。加工内容如下。a.采用T102铣刀加工端面和Φ46mm外圆；b.用T111刀具套车法兰外圆至Φ88mm及钻60°锥面和直孔；c.用T109刀具加工法兰外圆至Φ87mm、Φ34mm沉台和120°倒角以及去毛刺。
3.2应用效果采用改进后的工艺，重新分配余量并采用适当的切削用量，加工质量和设备稳定性得到提高。采用改进的钻头直接将中心孔的锥面和直孔加工至要求尺寸，直径尺寸稳定在0.02mm以内，表面粗糙度在R8～R12（相当于Ra2.5～Ra3.2），满足质量要求。表2所示为方案改进前后的参数及刀具消耗对比情况。从表中的数据可得出如下结论。a.工艺实际节拍71.4s，满足节拍72s的要求，比改进前节拍减少4.6s。b.刀具消耗2.34元/件，比改善前3.53元减少了34%。c.刀具寿命最低为120件，比改善前80件提高了50%。
3.3经济效益a.以年产20万件曲轴的生产线计算，与改进前工艺相比，每年节约刀具费用23.8万元。b.刀具寿命提高，降低换刀的次数和换刀检查时间，减少劳动强度，提高机床综合利用率。c.通过工艺优化，提高加工效率，解决了产品演变导致的产能不足的问题，节约了工业化投资资金和时间。
4结论
a.在加工过程中采用带倒棱结构的钻头，倒棱起到定心和修光作用，可以提高钻孔精度和表面质量。这种结构的刀具制造简单，可以推广到其他曲轴线或者铸铁材料的盲孔加工。b.球铁曲轴法兰端中心孔采用直接钻削成型工艺，取消铰孔加工，提高了加工效率；将法兰外圆进行粗/精分开加工，提高刀具寿命和质量。因此，适当合并和分解加工内容，对提高效率和降低成本具有重要的意义。这种工艺布局也为相似的零件加工提供参考。c.产品演变涉及工艺的变更，在进行工业化过程中，应从加工设备、工艺改进、刀具选型、加工参数等多个维度综合考虑，通过技术创新节省投资、降低后续生产成本。
参考文献：
[1]袁哲俊，刘华明.刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.
曲轴加工范文3
一、曲轴加工技术设备现状
目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸一致性差。
而当今的汽车发动机曲轴制造业面临的却是以下几个问题：1.多品种、小批量生产；2.交货期大大缩短；3.降低生产成本；4.难切削材料的出现使加工难度明显增加，加工中提出了许多需要解决的课题，如硬切削；5.为保护环境，要求少用或不用切削液，即实现干式切削或准干式切削。
正是基于以上情况，进入21世纪以来，高速、高精、高效的复合加工技术及装备在汽车曲轴制造业中得到了迅速的应用，生产效率得到了很大提高，因此发动机曲轴生产线中生产设备数量得以减少。笔者曾在某一轿车发动机曲轴生产线看到，全线设备（包括热处理、表面强化）只有13台设备左右，产品周转线短、加工效率高、易于质量控制管理。
二、曲轴复合加工技术的发展
20世纪80年代后期，德国BOEHRINGER公司和HELLER公司开发出了完善的曲轴车-车拉机床，该加工工艺是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完美结合，生产效率高、加工精度好、柔性强、自动化程度高、换刀时间短，特别适合有沉割槽曲轴的加工，加工后曲轴可直接进行精磨，省去粗磨工序。因此，曲轴车-车拉加工工艺是目前国际上曲轴粗加工中流行的加工工艺之一。
20世纪90年代中期出现的新型CNC高速曲轴外铣机床使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶。CNC曲轴内铣与CNC高速曲轴外铣对比，内铣存在以下缺点：不容易对刀、切削速度较低（通常不大于160m/min）、非切削时间较长、机床投资较多、工序循环时间较长。而CNC高速曲轴外铣具有以下优点：切削速度高（可高达350m/min）、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少，加工精度更高、柔性更好。因此，CNC高速曲轴外铣将是曲轴粗加工的发展方向。
笔者在江苏南亚自动车有限公司菲亚特轿车曲轴生产线见到德国BOEHRINGER公司两台设备，其中1台为数孔曲轴车-车拉机床，另外1台为CNC高速曲轴外铣，亲身体验了一次“削铁如泥”的感觉。据专家介绍，曲轴车-车拉机床特别适合于轴颈有沉割槽、平衡块侧面不用加工的曲轴；而高速外铣则不能加工轴向有沉割槽的曲轴。该铣床为德国BOEHRINGER公司的VDF 315 OM-4高速随动外铣床，它是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心，并随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF 315 OM-4高速随动外铣采用复合材料一体化结构床身，工件两端电子同步旋转驱动，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；该铣床使用SIEMENS 840D CNC控制系统，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度在450～700mm、回转直径在380mm以内的各种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm。
由上可以看出，曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和高速外铣，连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。由于国外此类设备价格昂贵，产品加工成本很高，国内一些机床生产厂家（如青海第二机床制造有限责任公司）相继开发出了数控曲轴车床、数控高速曲轴铣床，数控曲轴车拉机床等专用机床。
曲轴精加工采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍，产品加工精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的加工要求，对曲轴磨床提出了很高的要求。现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚度和很高的加工精度外，还要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年来，更要求曲轴磨床具有稳定的加工精度，为此，对曲轴磨床的工序能力系数规定了Cp≥1.67，这意味着要求曲轴磨床的实际加工公差要比曲轴给定的公差小一半。随着现代驱动和控制技术、测量控制、CBN（立方氮化硼）砂轮和先进的机床部件的应用，为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削的工艺。正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。要实现随动磨削，X轴除了必须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以确保连杆颈所要求的形状公差。CBN砂轮的应用是实现连杆颈随动磨削的重要条件。由于CBN砂轮耐磨性高，在磨削过程中砂轮的直径几乎是不变的，一次修整可磨削600～800条曲轴。CBN砂轮还可以采用很高的磨削速度，在曲轴磨床上一般可采用高达120～140m/s的磨削速度，磨削效率很高。
曲轴加工范文4
关键词：曲轴；工艺分析；活塞式压缩机
1.前言
曲轴是活塞式压缩机的关键零件之一，其结构复杂，每台压缩机只有一根曲轴，品种更换频繁，精度要求高。在工作中，曲轴承受着弯曲、扭转、剪切和拉压等交变应力的作用，受力状态十分恶劣。曲轴本身结构复杂，其横截面沿轴线变化剧烈，应力分布极不均匀，曲轴长度长，刚性也差。为保证曲轴的工作性能，对曲轴设计和加工均提出严格的要求，这样才能提高曲轴的使用寿命。目前，国内曲轴加工多由普通机床和专用机床组成，粗加工一般采用车床车削曲轴的轴径及拐径，精加工多采用普通曲轴磨床对曲轴进行粗磨、半精磨、精磨和抛光。曲轴的质量主要通过机加工和热处理的过程控制来保证，其途径大致有人为检测、设备控制和工艺保障。本文所研究的曲轴是我们一个全新的产品所用，零件长度5892±1mm，重量7436kg，既没有成型工艺可借鉴，也没有生产实际加工经验。
2.6M51（50）曲轴加工的工艺路线
在对曲轴加工工艺进行完整且合理的规划过程时，以零件图上的表面粗糙度为依据，科学合理的选择和确定需要进行切削加工的零件表面，然后根据各表面的加工精度和表面粗糙度来确定这些表面的具体切削加工方法，最后再根据被加工零件的毛坯、数量以及热处理要求对其他加工工序进行合理安排。综上各规则，6M51（50）曲轴（如图1所示）加工的工艺路线具体如下：镗两端面并钻锪中心孔粗车大端外圆、端面（此时注意曲轴的分中尺寸）粗车小头粗车主轴径刨拐臂两侧面超声波检测半精车各段外圆及端面锯切各拐挡按线钻各拐挡处多余部分排孔（检金相）钻起吊孔在车床上检零件各部是否有足够余量（若曲轴弯曲，直弯修打中心孔后需再检）精车主轴径车拐径磨各主轴径磨拐径磁粉探伤分别车掉法兰端及小头端夹头车法兰端及小头端修各圆角R。
3.6M51（50）曲轴关键工艺过程分析
曲轴类零件的主要基准是主轴径，确保主轴颈与其它拐径之间的相互位置精度以及它们本身加工精度的问题是安排曲轴加工工艺过程的关键。
3.1.打中心孔工艺
两端中心孔的质量好坏，对加工精度影响很大，应尽量做到两端中心孔轴线相互重合，中心孔的锥角要准确，它与顶尖的接触面积要大，表面粗糙度要小，否则装夹于两顶尖间的曲轴在加工过程中将因接触刚度的变化而出现圆度误差。因此，保证两端中心孔的质量，是曲轴加工的关键问题之一。
中心孔在使用过程中的磨损及热处理产生的变形也会使得外圆柱面的加工精度受到影响，因此在经过热处理之后、直弯后以及磨之前等工序时应安排对相应工序重新打中心孔或对原有中心孔进行修研，以消除不必要的误差。
3.2.轴径粗加工工艺
曲轴轴径粗加工包括对曲轴主轴径、曲轴拐径、过渡圆锥面、轴肩、曲轴拐臂侧面等的加工。曲轴轴径的粗加工工艺主要是有车削、镗削、锯割、钻削等。根据操作要求、加工质量、加工范围等因素各自有一定优势，各司其责。
3.3.曲轴的强化与光整工艺
曲轴在工作时承受着较大而且复杂的冲击载荷，导致零件各部分之间的应力分布极不均匀，经过测试，在一些部位之间的圆角连接处的峰值应力比其它部位所受的应力要高出数倍，因而该部分是疲劳损伤的敏感区，断裂已经成为曲轴加工过程中需要面临的很重要的问题，所以曲轴加工时所有圆角部分必须加强工艺处理，在磨削各外圆时，其相应的圆角也都要进行磨削，以保证其圆滑过渡，避免发生过大的应力集中现象，致使曲轴破坏，造成断裂。
3.4.曲轴的检测
检测工序是曲轴生产中的重要工序。曲轴的工序多，加工周期长，及时地发现问题，尽早解决，避免造成损失。6M51（50）曲轴生产过程中，安排了超声波探伤检测和磁粉探伤工序，对曲轴质量进行检测。另外，每道工序后都有检测工序，最后是成品检查。
3.5.其他因素
除以上关键工序外，热处理、修磨等对曲轴的质量和生产效率都有很大的影响。热处理可使曲轴具有高的综合力学性能，即增加曲轴的强度，提高其传动时抗弯矩变形等能力。外圆磨削是精加工外圆柱面的最基本方法，可大大提高工件加工表面的加工质量。
4.总结
此外，6M51（50）曲轴的工艺过程，根据实际生产中所遇到的具体问题，又做出相应的调整，以充分利用现有设备，节约资金。由于曲轴长度长，重量重，容易弯曲，在所有工序完成后，又进行检测，使用专用研磨具进行修磨。
从上述对6M51（50）曲轴的工艺过程分析可以看出，打中心孔、轴径粗加工、曲轴的强化与光整、曲轴的检测及毛坯的选择和加工、热处理等工序对曲轴的制造有着很大的影响，因此改善这些方面有助于提高曲轴加工的效率和质量。如提高在线检测手段，尤其是在线检测平台的搭建，可精确测量各部尺寸，以此确保加工精确度。
参考文献
[1] 李绍明. 机械加工工艺基础[M]. 北京：北京理工大学出版社，1993.
[2] 王仲. 曲轴粗加工关键工艺及设备的比较[J]. 内燃机，2003（1）.
[3] 王一治. 国内外曲轴制造工艺综述[J]. 山东农机，2001（5）.
[4] 张勇彪. 试论曲轴的加工工艺[J]. 华章，2011（11）.
[5] 活塞式压缩机设计编写组.活塞式压缩机设计 [M].北京：机械工业出版社， 1973.
曲轴加工范文5
【关键词】 凸轮轴 曲线优化
1 引言
凸轮轴的加工方法主要有以下三种：机械靠模仿型磨削法、等转速磨削法、恒线速磨削法。目前，恒线速磨削法已成为凸轮轴的主流加工方法。所谓凸轮轴恒线速磨削加工法，就是加工时磨削点的线速度和磨削力在磨削过程中相对稳定，有利于提高凸轮的轮廓精度并能保证凸轮表面各点的粗糙度基本一致。但是由于需要在升程段每个磨削点处都改变速度，容易导致各个联动轴的加速度过大，如果机械系统和伺服系统的响应不能达到要求，反而会使工件的加工精度下降。所以为了既使加工曲线符合实际加工要求又要将机床机械系统及伺服系统的响应要求控制在允许的范围内，需要在理论曲线的基础上对凸轮轴加工过程速度曲线进行进一步优化[1]。
2 轮轴恒线速加工过程速度曲线的优化
本文是基于MATLBA7.0，建立了恒线速加工数学模型，由数学模型推导出加工过程的速度曲线函数。然后对速度曲线函数进行插值拟合，实现对速度曲线的优化，从而满足实际加工要求和降低对联动轴的响应要求。具体的实现步骤如下：
根据恒线速磨削原理建立数学模型；在MATLAB中编写M文件，完成数学模型的建立；对转速曲线进行拟合，完成对速度曲线的优化；针对凸轮轴修磨系统，将优化后的加工过程参数（凸轮轴转速）导入到凸轮轴的加工程序，从而实现加工程序的优化工作。
2.1 恒线速磨削数学模型
凸轮的整个轮廓依靠砂轮架的往复直线移动（X轴）和工件主轴的转动（C轴）这两个运动的合成运动来形成。在凸轮轴转动的同时，砂轮架的移动产生进给动作，并通过数控装置进行插补运算，控制各坐标轴按照凸轮外形轮廓运动，从而完成加工[2]。凸轮轴的恒线速加工是指磨削点的线速度和磨削力在磨削过程中相对稳定，而X轴和C轴的运动规律则需要有凸轮轴恒线速加工的数学模型计算得到。
2.2 加工过程曲线的优化
所谓加工过程曲线的优化，就是避免加工过程曲线出现尖点，使加工过程曲线更加平滑，从而避免加工过程中凸轮加速度过大，伺服系统无法满足响应要求的现象。目前通过拟合插值对加工过程曲线进行优化的方法主要有两种：三次样条曲线拟合插值法和最小二乘法拟合插值法。
三次样条曲线拟合插值，插值曲线能够通过所有已知的离散点，但是插值曲线只能反映值函数（凸轮转速函数）的局部性质。另外，因为三次样条曲线必须通过给出的离散点，这就可能造成两个离散点之间的曲率变化过快，曲线不够平滑，因此适合凸轮磨削之后的局部优化，较多应用于凸轮磨的修整系统。
最小二乘法拟合插值，拟合曲线不能通过所给的离散点，只要求在每个离散点处偏差的平方和最小，反映了值函数的总体趋势。使用最小二乘法拟合得到的曲线可以过滤掉原始升程数据中的部分误差，既能反映数据的总体分布，又不会出现局部较大的波动，更能反映值函数的特性，因此适合在凸轮磨削之前进行加工过程曲线的优化。
总之，三次样条曲线适合局部曲线的优化，而最小二乘法适合整体曲线的优化，用户可以根据自己的需求选择不同的方法。这两种方法在MATLAB中都很容易实现，他们是通过spline（）和polyfit（）这两个函数来分别实现的。
根据编制的优化程序，采用三次样条曲线对加工过程速度曲线的优化结果如图1所示：
显然经过最小二乘法优化后，转速曲线有效的避免了尖点，曲线更加平滑，这样就有效的解决了恒线速磨削的缺点，避免了加工过程中凸轮加速度过大，伺服系统无法满足响应要求的现象。
最后，可以将经过优化后的离散值（凸轮轴转速）导入到凸轮轴磨削的加工程序中去，从而对加工程序实现了优化，这样就实现了对凸轮轴加工质量和效率的提高。
3 结语
在MATLAB中完成了恒线速磨削数学模型的建模，针对凸轮轴修整系统对凸轮轴局部进行修磨的要求，利用三次样条曲线拟合插值法对加工过程曲线进行优化，得到了曲线更加平滑的转速曲线。有效的解决了恒线速磨削时，可能出现的因凸轮轴加速度过大而导致伺服系统无法满足响应，从而大幅度影响加工质量的问题。另外，将优化后的凸轮转速导入到加工程序中，有效的提高了凸轮轴磨削的加工质量和效率。
参考文献：
曲轴加工范文6
关键词：柴油机曲轴；故障曲轴；修理方法与步骤
中图分类号：TK428 文献标识码：A 文章编号：1673-8500（2013）03-0059-01
柴油机曲轴在工作过程中由于受到活塞力、往复惯性力、曲轴旋转惯性力等的作用，使之发生横向、轴向、切向的变形，所受力通过轴承传到机体上。曲轴在运转中引发的故障，只有极少数是因制造质量问题引起的，而大多则是由于安装、检修不佳所致。
一、对于故障曲轴的清理及检查方法与步骤
1.测量曲轴的摆动差。主轴的摆动差是曲轴在瓦内旋转时的摆动数值之差。把磁性千分表架放在曲轴主轴承座的平面上，触针顶在主轴颈上方位置，盘车使曲柄销停在某一位置时，调节千分表，使指针指在零。然后盘车，每转记下千分表读数，要求主轴摆动差在0.05mm以内。
2.测量曲轴的主轴颈水平。用高精密度水平仪测量。曲轴旋转，每转测量一次，每次测轴颈两端的两个点。为防止水平仪有误差，测量时必须把水平仪转，反复测两次，取它的平均值。至轮重量的影响，它会使曲轴产生微小的弯曲，而且主轴颈的锥度也会产生影响，在测量时要予以考虑。
3.测量曲轴在轴承座孔内的位置。用内径千分尺在主轴中心的水平位置测量主轴与两侧轴承座孔的三条筋的距离。每一对数值应该相等。测量的目的，一方面是在修换底瓦时做参考，另一方面是检查曲轴有无歪斜情况。
4.检查测量主轴颈和曲柄销表面粗糙度、圆度和圆柱度。圆度和圆柱度公差都要求小于0.05mm，表面粗糙度不能满足要求的，应该用油石磨光。
主轴颈与曲柄销必须进行超声波探伤，检查有无缺陷，以及缺陷发展情况，尤其是在主轴颈与拐臂连接的根部。如图所示为测量主轴颈与曲柄销圆度和圆柱度的位置。当主轴颈与曲柄销的圆度、圆柱度公差大于或接近表规定的最大值时应进行修圆。
二、曲轴的修理方法与步骤
1.曲轴颈部“咬毛”、轻微疤痕的修复主轴颈和曲柄销一般就地修复。用00号砂布或金相砂纸在销颈上绕一周，拉住砂布两端做往复运动。有时把宽度与轴颈长度相等的砂布用皮带或绳包住绕在轴颈上，拉动皮带或麻绳频频旋转，直至疤痕、疵痕等消除后，再用布面按同样的方法拉动，可改善表面粗糙度。有沟纹的地方用油石修光。
2.磨损曲轴的修复
（1）曲柄销与主轴颈磨损后的圆度或圆柱度公差值不大于有关规定的最大公差时，可用油石、手锉或抛光用的木夹具中间夹细砂布进行研磨修正。
（2）如圆或圆柱度公差大于表中规定的最大公差时，用车床或磨床等机床光磨成统一尺寸。在车削或光磨轴颈时，必须严格保持圆角半径。
（3）光磨后，可在木夹具内衬以0号砂布或细磨膏把轴颈进一步抛光。
（4）圆角上的擦伤用手工修整或机械加工方法消除。
（5）凹陷的圆角或轴肩最好用焊补的方法进行修复。
3.手工修复手工修复时，必须先做胎具锉研。步骤是：
（1）将轴颈圆柱分成8等份，沿轴颈长度分三处。
（2）按等份及各截面测量轴颈尺寸。
（3）按测得的十几个直径数值，计算应锉削量。
（4）在最外端的截面锉出标准直径，再沿整个轴颈进行。修理时用千分尺、平尺校对，直至合格为止。
（5）锉研自制胎具由铸铁材料制成，取其1/3圆弧（此内径尺寸比修理的轴颈尺寸要精确）进行修复。
（6）轴颈磨损较大或已经几次修磨、轴颈尺寸已达到极限值时，可采用电喷镀，使轴颈表面形成金属喷镀层。为使金属喷镀层厚薄均匀，喷镀前应将轴颈按其圆柱度公差精车，喷镀层的半径厚度在0.5～1.2mm的范围为宜，过厚或过薄易引起脱层或强度不够。喷镀后的轴颈须经机械加工恢复到原来尺寸。车削、研磨后的轴颈减小量应不大于原来轴颈的5%。
4.曲轴裂纹的修理轴颈上有轻微的轴向裂纹时，如修磨后能消除，则可继续使用。
径向裂纹一般不加修理，因为在使用过程中受应力作用裂纹会逐渐扩大，甚至发生严重的折断事故。
5.曲轴弯曲和扭转变形的校正
（1）弯曲变形较大的曲轴，可采用热压校正法。把曲轴放在V形铁上，先用氧乙炔或喷灯对弯曲的凸面进行局部加热，温度控制在500～550℃之间，即呈暗红色。然后对弯曲凸面施加机械压力。在加压过程中，继续对曲轴弯曲部位进行缓慢加热，加温应均匀。用热压法校正曲轴的弯曲，一般需要重复多次，直至稍有相反方向的弯曲为止。
（2）曲轴的弯曲和扭转变形较小时，用车削和研磨方法消除。车削和研磨后的轴颈减少量应不大于原来轴颈的5%，同时还必须相应地更换轴瓦。对较大的弯曲变形，校直时的反向压弯量以不大于原弯曲量的1～1.5倍为宜，还应使校直后的曲轴具有微量的反向弯曲。校直时应根据变形的方向和程度，用小锤或其他风动工具沿曲轴进行“冷作”，以消除集中的塑性变形。
（3）曲轴的弯曲和扭转变形可借助于千分表来发现。将千分表安置在轴颈上，而轴颈分成4等份或更多的等份，缓慢地转动曲轴，分别测量出读数，做好记录。
6.擦伤或刮痕的修理曲轴轴颈出现深达0.1mm的擦伤或刮痕，若用研磨的方法不能消除时，则必须予以车削和光磨。
7.曲轴现场更换在个别情况下，如在制造和安装方面有特殊要求时，也可把曲轴分成若干部分分别制造，然后用热压法、法兰、键销等永久或可拆的连接方式组装成一体。
三、结论
通过上述方法对曲轴的检测与修理，针对曲轴的基本故障都能正确排除。这样就能提高故障维修的针对性、规范性和工作效率，有效防止故障的恶化。