曲轴加工跳动问题探讨

摘 要：汽车发动机是汽车性能的一个最主要的因素，而曲轴作为发动机的核心部件，又是发动机的心脏，其在加工过程中的品质，无疑决定了发动机的优劣。笔者从事曲轴加工行业多年，对于曲轴加工的跳动问题，也积累了一定的解决经验，在此与大家进行探讨。

关键词：曲轴；跳动；卡盘；尾座；中心孔；顶尖

中图分类号：TG16 文献标识码：A

一、夹具的影响

对于曲轴这类的轴类加工而言，中心孔顶尖定位是最基本的轴向定位夹紧方式，而在切削加工来说，必须要有驱动旋转的方式，，基本是通过卡爪夹紧和一些拨动部件来实现的，在曲轴的切削过程中，由于曲轴两边受力会导致弯曲，因此，又必须辅以中心支架的夹紧，才能保证曲轴的加工质量。所以在分析夹具对于曲轴加工的跳动影响时，必须对中心顶尖、卡爪、以及中心支架进行考虑。

（一）中心顶尖

1 固定式顶尖。主要是指固定安装在夹紧装置一侧，顶尖本身不能旋转的，这样的顶尖通常需要在安装前校准好径向跳动值，通过调整螺栓，调整好跳动后再紧固，一般顶尖校准后的径向跳动值推荐粗加工0.005mm以下，精加工0.002mm～0.003mm以下为好，另外，对于顶尖的外表面，必须要保证它的完好，顶尖被划伤和使用太久后的自然磨损，均有可能造成和曲轴中心孔的配合不良问题而造成曲轴跳动增大或者超差。

2 活动式顶尖。是指顶尖本身可以旋转的，这样的顶尖需要保证旋转后的跳动值在0.003mm之下为最佳，尖被划伤和使用太久后的自然磨损，也会造成和曲轴中心孔配合不良，增大曲轴跳动，活动式顶尖的表面的磨损对于曲轴的跳动的影响要小于固定式的顶尖。

（二）卡爪

1 两爪式。一般两爪式的卡盘在夹紧过程中，只要卡爪的磨损程度是一致的，多数情况下不会使工件产生跳动。

2 三爪式。这是一种最常用的夹紧方式，每个卡爪间的角度呈120°，一般是通过同一个液压缸，驱动三个卡爪同步作松开和夹紧动作，因此产生在三个卡爪上面的夹紧力是一致的，不会造成某个卡爪的夹紧力比其它的大的情况，继而导致工件夹紧加工过程中，曲轴中心孔有和中心顶尖接触不均匀的现象。

3 四爪式。这种夹紧方式比较少，但是在一些磨床中可以见到，每个卡爪彼此间呈90°，而且两个呈180°夹角的卡爪为一副，共同由一个液压缸驱动，4个卡爪一共由两个液压缸驱动。

这样的设计，两个液压缸压力的一致性就比较重要，当连续生产过程中，两个液压缸液压的压力存在一定的差异时，就会导致磨削时，产生曲轴从中心孔滑出来的现象，这样曲轴就会失去了中心孔定位，磨削出现偏磨，从而导致粗加工面未磨完，精加工时因余量不足产生跳动。

（三）中心支架

分为滚动式和滑动式两种。滚动式。就是中心支架夹持部分与曲轴的接触是滚轮的，当工件旋转后，滚子也转动，滚轮内部安装有轴承，如果轴承得不到有效，很可能快速磨损，从而导致滚轮精度不良，中心支架夹持工件产生了震动，这钟方式下使用的中心支架，不仅不能保证曲轴有良好的跳动，还加大了曲轴的跳动。滑动式：这种中心支架常设计在连杆颈外铣、轴颈磨削等机床中，与曲轴外圆摩擦部位是硬质合金材料，当不良时导致合金块和曲轴之间的摩擦热将很难散发。

二、铁屑的影响

曲轴在加工过程中，产生的铁屑通常是碎的或者粉末状，这些铁屑飞溅到夹具的中心孔顶尖或者工件中心孔自带有铁屑，就会造成定位面和中心孔接触不好或者说不圆，加工的曲轴外圆就会有跳动。

（一）中心孔顶尖有铁屑。在曲轴加工完之后，由于铁屑堆积在顶尖和曲轴之间，如果清理不干净或者吹除不干净，铁屑就有滑落到顶尖定位面的情况，碰到冷却油或者粘稠的冷却液，铁屑就粘在定位面上，很难继续掉落，当一件工件顶过去之后，铁屑也被压变形，附着在顶尖上面就更加牢固，这个状态下，经常出现的情况是连续的批量的曲轴跳动值不好报废或者超差。

（二）工件中心孔自带有铁屑。上面第1点说到铁屑堆积在顶尖和曲轴之间如果清理不干净或者吹除不干净，铁屑就有滑落到顶尖定位面的情况，有时，铁屑也可能掉落到曲轴中心孔中随工件带走，进入到下工序，使下工序的跳动产生跳动或者出现其它加工质量问题。

三、中心孔圆度的影响

中心孔圆度不良的影响因素主要是机床的主轴跳动大和中心孔刀具形状的选择有关系。

主轴跳动。一般加工中心主轴跳动验收的标准在0.002mm～0.003mm之内，如果主轴的回转跳动值越来越大，则在加工中心孔时，刀具的回转跳动值也将会体现得越大。

四、滚压校直的影响

现代曲轴大多数的加工，都会采用沟槽圆角滚压工艺，在滚压过程中，由于对沟槽施加了6KN～10.5KN的压力，导致了曲轴的受力变形。

（一）合理设置曲轴的滚压力。由于滚压力为液压压力产生，而液压压力的大小由液压回路的阀所控制，时间久压力会产生一定的不稳定性，即使滚压压力会产生变化：

1 当液压系统压力达不到标准时。会使曲滚压轴校直能力变差，所以曲轴的跳动值将不能很好保证在工艺要求的范围内，将会使后面的精加工工序余量不均衡，从而精加工易产生跳动。

2 当液压系统压力超过标准时。曲轴的滚压校直能力会过大，即可能把曲轴轴颈跳动值在原来的基础上再加大，使之更加恶劣，精加工工序余量更加不均衡。

（二）测量跳动测头的影响：在滚压之后，机床一般都设置有测量跳动的测头对滚压后的工件进行跳动测量，校直有时候不能一次校好，这就需要针对每个曲轴主轴颈的跳动情况，单独校正某个轴颈，此时测头测量的跳动数值直接成为滚压单元工作的依据，即测头反馈出哪个轴颈跳动值达不到工艺要求，就单独校直哪个轴颈。测头是好的，则反馈出来的数值就是好的，如果测头工作不正常，本来测量跳动值是合格的，却测量为不合格，因此就发出错误的指令，对本来不需校直的轴颈再进行校直，把跳动合格的曲轴再校坏。

结语

曲轴的跳动的产生的原因多种多样，而且比较复杂，上面所述的仅仅是笔者一部分工作经验的总结，在曲轴的加工中，因加工工序设计的不同，固然还有很多跳动产生未能确定的因素，当出现主轴颈跳动时，更需要具体的做更多的分析和探讨。

参考文献

[1]唐远志.汽车发动机[J].曲轴机加工工艺，2012，09.