曲軸止推端面的精車(chē)滾曲軸止推端面?zhèn)鹘y(tǒng)的精加工采用磨削超瞧。精車(chē)滾壓是近年來(lái)獲得應(yīng)用的一種先進(jìn)精加工方法岭限。與磨削加工相比.精車(chē)滾壓加工具有一次性投入小一恃、加工效率高搏贤、節(jié)省刀具成本等優(yōu)點(diǎn)〗懊剩　　

　　曲軸止推端面的精車(chē)滾

　　曲軸止推端面不僅承受由曲軸軸向竄動(dòng)以及受熱引起的軸向力匿胎，實(shí)現(xiàn)曲軸的軸向定位，而且是后續(xù)加工的基準(zhǔn)众凝。因此公垒，曲軸止推端面的加工質(zhì)量直接影響到其他工藝質(zhì)量，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能倍工。

　　曲軸止推端面?zhèn)鹘y(tǒng)的精加工采用磨削队魏。精車(chē)滾壓是近年來(lái)獲得應(yīng)用的一種先進(jìn)精加工方法。與磨削加工相比万搔，精車(chē)滾壓加工采用的是車(chē)滾專(zhuān)機(jī)胡桨，一次性投入要小于磨削加工的投入；加工效率高瞬雹，滾壓速度一般為30～60mm/min 昧谊，滾壓一次即可達(dá)到要求精度，并且可以在線(xiàn)測(cè)量酗捌，直接獲得開(kāi)檔尺寸信息.滾輪沒(méi)有砂輪磨損得快呢诬，節(jié)省了刀具成本，同時(shí)減少了換刀時(shí)間意敛。在精車(chē)滾壓之前馅巷，端面先經(jīng)過(guò)粗車(chē)膛虫。精車(chē)滾壓工藝是在組合機(jī)床上實(shí)現(xiàn)的草姻。精車(chē)滾壓工藝如下。

　　首先稍刀，料架將曲軸送至回轉(zhuǎn)位置撩独，尖頂在兩端中心孔上進(jìn)行粗定位，曲軸此時(shí)沿軸向仍處在彈簧力作用下的浮動(dòng)狀態(tài)赔绒。滾壓頭伸進(jìn)止推端面開(kāi)檔匠凤，滾壓頭以軸線(xiàn)為中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，使?jié)L輪接觸側(cè)壁，并調(diào)整曲軸軸向位置厂跋，直到兩側(cè)均靠嚴(yán)警综。其次，液壓裝置將曲軸兩端頂尖鎖緊猫降，工件軸向完全定位呵寂，同時(shí)左端卡爪夾緊軸的小頭，如圖1淫沧。工件旋轉(zhuǎn)時(shí)豌魏，漲刀裝置動(dòng)作，兩刀尖距離漲大院抛，車(chē)刀向前進(jìn)給唉私，精車(chē)兩側(cè)壁。完成后染突，刀尖縮回捻爷，刀體返回起始位置。然后觉痛，滾壓頭再次伸進(jìn)開(kāi)檔(如圖2) , 滾壓輪繞軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)役衡，分別靠緊在兩側(cè)壁上，隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)薪棒，滾壓輪隨動(dòng)碾止推端面手蝎，實(shí)現(xiàn)止推端面的滾壓加工。

　　在這里俐芯，精車(chē)的主要目的之一是使止推端面間的距離接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)棵介，另一個(gè)是為接下來(lái)的滾壓提供一個(gè)較小的粗糙度，以使?jié)L壓達(dá)到更加好的效果吧史。這里的滾壓與曲軸圓角滾壓的目的有所不同邮辽。圓角滾壓的主要目的是增加圓角處的殘余壓應(yīng)力，從而抵消曲軸工作中的一部分拉應(yīng)力贸营，以延緩圓角處裂紋的擴(kuò)展吨述，從而提高圓角處的疲勞強(qiáng)度。精車(chē)滾壓的目的是提高表面粗糙度钞脂，從而降低裂紋的形成速度阅王。同時(shí)，滾壓又能提高止推端面的硬度狡煎，表面耐磨性也隨之提高培扳；產(chǎn)生了一定的殘余壓應(yīng)力，對(duì)止推端面的疲勞壽命有積極的作用瞧纹。

　　精車(chē)滾壓過(guò)程中硫薇，精車(chē)刀片的中心必須與滾壓器的中心保持一致宴宠，否則會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)滾壓量不一致，影響滾壓效果但治。滾壓加工后止推端面的表面質(zhì)量明顯好于磨削加工的表面質(zhì)量碾危，特別是組織致密性得以改善，大大提高了其耐磨強(qiáng)度习诬。精車(chē)滾壓后即完成了止推端面的整個(gè)加工些搅。

　　精車(chē)滾壓前后粗糙度的變化如表2。由表2看出赛邢，精車(chē)滾壓后表面粗糙度值明顯降低乏呐，大約降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這無(wú)疑大大提高了表面的疲勞強(qiáng)度剥悟。根據(jù)斷裂力學(xué)原理灵寺，表面粗糙度越大，切口效應(yīng)就越大区岗，故疲勞性能越差略板。這是因?yàn)闄C(jī)加工表面總是存在高低不平的加工痕跡如刀痕、裂痕 慈缔，這些痕跡相當(dāng)于很多微小缺口叮称，使零件工作表面形成應(yīng)力集中，可用理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt表示藐鹤。

　　止推端面滾壓加工的余量只有0.005～0.01mm 瓤檐，這主要由滾壓加工在這里的主要目的和前道加工工序決定，即滾壓主要是為了得到較低的表面粗糙度娱节，以滿(mǎn)足實(shí)際工作的需要挠蛉。雖然加工余量比較小，但仍能形成一定的殘余應(yīng)力肄满，并對(duì)止推端面的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響谴古。

　　在滾壓加工過(guò)程中，影響滾壓效果的因素有很多拭兢，如滾壓力(其實(shí)滾壓力也主要是由滾壓余量決定的)少镇、滾壓余量、滾壓速度孟掺、滾壓次數(shù)效荷、滾壓前零件的表面粗糙度、是否有潤(rùn)滑液等最勤。但在實(shí)際加工過(guò)程中封鹦，滾壓余量只能在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)墓老，并且主要由前道工序的尺寸以及設(shè)計(jì)尺寸決定坚矢，因而討論滾壓余量對(duì)實(shí)際加工的影響意義不大晾游。使用潤(rùn)滑液可以防止表面蛻皮和燒傷，改善滾壓器的工作狀況翁纵。一般第一次滾壓的效果最明顯丽信，而3次以后幾乎就沒(méi)有什么效果了。因此沐恨，這里只考慮滾壓速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響物忠。

　　運(yùn)用Deform軟件對(duì)止推端面滾壓所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析(如圖4)。從分析結(jié)果看狡忙，滾壓過(guò)程確實(shí)產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力梳虽。其中，主要以x灾茁、z方向的壓應(yīng)力為主窜觉，切向方向的切應(yīng)力幾乎為零。殘余應(yīng)力影響的距離大約為1mm 北专，主要集中在距離表面0.5mm 以上的位置禀挫。

　　滾壓速度對(duì)形成的殘余壓應(yīng)力的影響如圖6。這里用靜水應(yīng)力來(lái)表示殘余壓應(yīng)力的大小拓颓。經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)语婴，不同速度所形成的殘余應(yīng)力幾乎沒(méi)有什么區(qū)別∈荒溃可以看出砰左，滾壓速度對(duì)殘余壓應(yīng)力的形成沒(méi)有太大的影響。滾壓速度僅對(duì)表面粗糙度有比較大的影響场航。

　　殘余壓應(yīng)力可以增加裂紋的閉合程度菜职，從而減緩裂紋的擴(kuò)展速率。閉合力與殘余壓應(yīng)力的分布存在對(duì)應(yīng)關(guān)系头熏，通常最大的裂紋閉合大致發(fā)生在最大應(yīng)力處睬漩。

　　在有殘余壓應(yīng)力的情況下，裂紋的閉合率隨裂紋長(zhǎng)度變化V(a)的關(guān)系為：

　　V(a)=Vin-(1-Vin)sr(a)/s1 (3)

　　式中转挽，s1為材料的流變應(yīng)力漫诬；s1(a)為殘余應(yīng)力分布在裂紋尖端的數(shù)值。

　　當(dāng)-s1(a)值與s1等值時(shí)届审，裂紋尖端將完全閉合胀垃，不會(huì)擴(kuò)展；當(dāng)-s1(a)小于時(shí)噪旭，裂紋就會(huì)擴(kuò)展据滑。

　　球墨鑄鐵曲軸在經(jīng)過(guò)滾壓加工后，由于滾壓壓力較大垢蔑，滾壓時(shí)產(chǎn)生的熱量較多培晓，滾壓后其止推端面的組織發(fā)生了一些變化(如圖7)涡写。滾壓過(guò)后的止推端面表層的球狀石墨和鐵素體大部分被擠碎帶出表層，一部分由于壓力和摩擦力的作用下廓握，沿著摩擦力的方向形成了細(xì)長(zhǎng)帶狀的鐵素體和石墨組織(圖7中方框所示)搅窿。石墨幾乎沒(méi)有什么強(qiáng)度，鐵素體的強(qiáng)度也比較低隙券，形成這樣的組織會(huì)對(duì)以后端面的使用性能造成一定的影響男应，尤其是使用方向上的影響更為顯著。石墨和鐵素體產(chǎn)生的變形娱仔，是沿著滾壓加工中的壓力和摩擦力的合力方向形成的沐飘，在工作過(guò)程中，如果所受的力與變形的方向平行牲迫，則這個(gè)帶狀組織的壽命比較長(zhǎng)薪铜，但如果所受的合力垂直于帶狀組織，則壽命就比較短恩溅。這就如同零件在塑性變形過(guò)程中形成的纖維流線(xiàn)組織一樣隔箍，對(duì)零件的使用性能來(lái)說(shuō)，工作應(yīng)力與纖維流線(xiàn)方向所成的角度越大脚乡，零件的使用性能越差蜒滩。所以在曲軸工作中，要注意曲軸的工作方向奶稠，曲軸受到摩擦力與壓力合力的方向與所形成的帶狀的鐵素體绍掂、球墨的方向應(yīng)盡量保持一致或使其所形成的角度最小，這樣止推端面的使用壽命會(huì)更長(zhǎng).否則钟唯，會(huì)大大降低止推端面的使用壽命识俄。試驗(yàn)證明，如果止推端面在精車(chē)滾壓工藝中的旋轉(zhuǎn)方向與在實(shí)際工作中的旋轉(zhuǎn)方向相同焚痰，那么止推端面的壽命就可以達(dá)到10萬(wàn)km以上纫蝗；如果方向相反，則止推端面的壽命只有2萬(wàn)～5萬(wàn)km盯萄。由此可見(jiàn)仇韩，雖然滾壓工藝給球墨鑄鐵曲軸止推端面帶來(lái)了一定組織形狀上的變化，但只要保證止推端面在精車(chē)滾壓加工和工作中旋向的一致用牲，就可以避免使用壽命不足的缺點(diǎn)塌纯。目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)勋酿，且質(zhì)量穩(wěn)定隆肪，使用性能良好。 　　

　　結(jié)論

　　止推端面的滾壓加工不僅可以提高生產(chǎn)效率博个，同時(shí)也在很大程度上改善了止推端面的表面質(zhì)量怀樟。滾壓可以顯著提高零件的表面硬度功偿，降低表面粗糙度，同時(shí)形成的殘余壓應(yīng)力提高了止推端面的疲勞壽命漂佩，是一個(gè)值得推廣的改善表面質(zhì)量的好方法。

　　有限元分析也顯示滾壓速度對(duì)殘余應(yīng)力沒(méi)有什么影響罪塔，但由于滾壓壓力比較大投蝉，所以球鐵表面組織變化也比較大，大部分石墨和鐵素體被擠壓碾出表面征堪，還有一些產(chǎn)生了嚴(yán)重的變形瘩缆，形成了質(zhì)量缺陷，對(duì)以后曲軸的工作方向?qū)χ雇贫嗣娴膲勖a(chǎn)生了較大的影響佃蚜。精車(chē)滾壓加工與汽車(chē)工作過(guò)程中要保持曲軸的旋向一致庸娱。

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