速柴油机曲轴孔加工直线度补偿控制

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摘要：曲轴孔加工是柴油机机体加工的关键工序之一，直线度精度要求严格，对加工设备、刀具、工艺及过程质量都有较高要求。对于中速柴油机机体的曲轴孔，其直线度必须配合曲轴挠度来运行。针对中速柴油机曲轴孔直线度的特殊要求，本文通过多次切削试验及激光测量，从工艺及程序分别对测量结果进行分析和控制，最终得到了良好的加工结果

关键词：柴油机机体;曲轴孔;直线度补偿

引  言

曲轴孔是柴油机的关键部位，是整个发动机的动力输出部位，其加工精度直接影响曲轴及整个柴油发动机在工作时的运行状况。同时曲轴孔直线度要求非常苛刻，国外专业柴油机制造商设计中速机的曲轴孔直线度必须符合曲轴挠度来运行，因此其直线度的补偿规律就非常困难。目前曲轴孔的加工方法已经成熟，但是对于中速机曲轴孔的直线度补偿，仍然是一个需要研究的难题，本文依据某6缸中速直列柴油机机体的加工，按其直线度要求通过多次试验分析验证曲轴孔直线度补偿结果。

1.曲轴孔直线度补偿分析验证

1.1 样件试切曲轴孔加工工艺

柴油机机体曲轴孔加工一般经过以下几个工序：粗加工曲轴孔-装配轴承盖-精加工曲轴孔-激光检测曲轴孔直线度，在曲轴孔粗加工阶段，粗铣曲轴孔半圆弧面，单边余量1～2mm，机体装配轴承盖后，曲轴孔带轴承盖一起加工精加工，该6缸柴油机机体长度为3800mm，曲轴孔的直线度从第一号位到最后一档位在Z方向需要按0到0.06再回到0的圆弧规律补偿。

加工该中速柴油机的曲轴孔时，加工工艺为从1号曲轴孔到最后一位曲轴孔的加工顺序，由于柴油机体第1号位与第2号位间距过小，我们将加工顺序定为2-8号位，然后翻转机床附件，找正已加工的3号曲轴孔中心，再加工1号位。

通过以上工艺加工出来的曲轴孔，可以得到良好的直线度，因此，我们在此基础上，对每档位的曲轴孔在Z方向进行相应的补偿，来满足曲轴孔直线度曲率。

曲轴孔半精加工按如下值进行程序补偿：1号位：0、2号位：0.03、3号位：0.05、4号位：0.06、5号位：0.05、6号位：0.04、7号位：0.03、8号位：0。加工完成后，对曲轴孔进行激光检测直线度，发现实际测量结果与预期结果偏差很大，直线度呈波浪形的数值分布，测量结果具体如下：

1号位：0.02、2号位：-0.005、3号位：0.02、4号位：0.05、5号位：0.06、6号位：0.05、7号位：0.03、8号位：0。

可以看出，该补偿值的基本趋势与要求一致，但是在2号曲轴孔发生反方向跳动，我们分别从程序和工艺对结果进行分析：

1-8号曲轴孔的程序补偿值在4号达到峰值，但是从测量结果得出，在5号位曲轴孔的中心位置最低，并且1号位的补偿值为0，而实际的值却为0.02，我们可以得出，实际曲轴孔中心直线度曲率并未按照补偿数值的规律而变化。

于是我们将加工工艺作为分析对象，目前的加工方法为2-8号位先加工完，根据已经加工过的3号曲轴孔中心，再反过来加工1好位，这样的加工方法，使得1号曲轴孔与3号曲轴孔的位置一致，正如测量结果曲线图中所示，因此，该工艺影响曲轴孔的加工结果。

1.2 改进加工工艺

为了得到一个从零点持续下降至最低点又开始持续上升的曲线，我们需要更改加工工艺，我们将曲轴的加工顺序改为：先加工1号位，跳过2号位，再按顺序加工其余的3号到8号位，这样就可以保证1号位的补偿值始终为0，而3号位与2号位的值接近，在此工艺基础上，我们对曲轴孔进行精加工试切，得到如下结果：1号位：0、2号位：0.04、3号位：0.04、4号位：0.02、5号位：0.01、6号位：0.01、7号位：0、8号位：0。

这次的测量结果较第一次有所改善，但是仍然不够理想，曲线不够平滑，且2号和3号，5号和6号，7号和8号曲轴孔中心位置相同。

1.3 改进加工程序

为了得到更加理想的结果，将补偿值进一步优化，按照改进后的加工工艺，我们将曲轴孔的精加工余量减小，降低切削力及振动，提高精加工后直线度数据的稳定性。同时对程序补偿值进行修正，保证曲线的最低点在中间档位附近，且在峰值两侧始终有下降和上升的趋势，最终，我们将优化后的补偿值写入程序，通过激光测量得到以下结果：

1号位：0、2号位：0.03、3号位：0.03、4号位：0.035、5号位：0.04、6号位：0.02、7号位：0.01、8号位：0。 我们将三组数据进行对比（见图1）：

图1 曲轴孔直线度激光测量数据

可见，工艺及程序改进后的曲轴孔直线度规律达到了理想结果，无论是直线度偏移量还是变化趋势都符合要求。

2.结论

通过对某中速直列柴油机的曲轴孔进行试验，分析其曲轴孔的直线度变化规律，对加工工艺及程序分别优化改进，最终达到了该中速机曲轴孔直线度补偿要求，得出曲轴孔的直线度与加工顺序、切削量以及程序补偿方法都有关系，为以后研究不同类型的中速机曲轴孔加工直线度补偿规律奠定基础。

参考文献：

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