简要介绍了曲轴连杆轴颈的磨削原理，详细分析了常见位置误差产生的原因，并提出了相应的对策和解决方法。
1 前言
曲轴是发动机的核心零件，其加工精度和难度在发动机五大零件中首屈一指。曲轴连杆轴颈(以下简称曲柄销)在发动机中与连杆连接，直接承受各种复杂的交变载荷。轴颈和轴瓦长期处于高速相对运动状态，因此对曲柄销的形状、位置精度和表面粗糙度有严格要求。在曲轴加工的整个过程中，连杆颈的磨削加工是最为重要和关键的，该工序的加工质量对曲轴产品的质量有着决定性的影响。转颈磨削是一个复杂的过程，对设备精度要求高，调整维护困难，生产时效性要求高。对于加工中的各种缺陷和偏差，要求技师和机电维修人员有很强的处理能力，要能及时判断问题的原因，并采取相应的解决措施。经过多年的工作实践，笔者初步总结出一些规律。这里着重介绍曲柄的磨削原理，分析曲柄磨削位置误差中常见的几个问题，并提出相应的判断和解决方法，供大家参考。以下内容以BJ2021 I-4曲轴的加工为例。图1是BJ2021 I-4曲轴颈的磨削工艺图。M1、M2、M3、M4、M5是主轴颈，它们是曲轴工作和旋转时的支撑和旋转中心。连杆轴颈P1、P2、P3、P4围绕主轴颈旋转，活塞和连杆带动曲柄销将直线运动转化为圆周运动，这就是发动机的输出动力。P1和P4在同一条轴线上，而P2和P3在另一条轴线上，相差180。图1曲轴规格不同，但曲柄销的磨削原理和方法基本相同。BJ2021 I-4曲轴曲柄销磨削采用德国NAXOS-unio和英国BUTLER NEWALL公司的磨床，定位方法相同。两者都采用偏心夹具，半圆硬质合金瓦支撑主轴颈M1和M5的径向定位，分度头上的分度销伸入销孔带动曲轴翻转180精确定位角度，分别磨削P1、P4或P2、P3。采用轴向对中装置MARPOSS测量侧壁位置，自动均匀分配颈部侧壁余量进行轴向定位。主动测量在磨削过程中进行。
2 拐颈偏磨和曲拐半径误差
在实际磨削过程中，有时粗磨结束，进行半精磨和精磨时，当MARPOSS主动测量装置开始工作(测头检查轴颈，边磨边测量，自动闭环控制)时，数字显示屏上的光标剧烈闪烁，只有在精磨结束甚至无火花磨削阶段才稳定。此时，在综合检查工具(一般以分度销孔和主轴颈M1、M5为基准)上检测磨削曲轴的曲柄销位置时，千分表上显示的曲柄销实际位置的测量值与其理论值(检查时千分表会在样品上将该值置零)会相差太大(超过0.25mm)，即曲柄销外圆各方向不均匀，造成偏心磨削，极端情况下甚至超过磨削余量。 这样砂轮就会出现不连续磨削，机床就会处于非正常工作状态。但是，当测头放置在非圆轴颈表面时，会不断摆动和振动，容易损坏测头，影响测量和加工精度。从图2可以看出偏磨或“黑皮”的原因。磨削时，颈部的车削中心，即头尾框的车削中心是一条固定的轴线，磨削前的车削颈部也有一条轴线。理想的工作状态是夹紧后两部分重合时磨削余量均匀。事实上，由于夹具的磨损或其他原因，夹紧后铆钉的轴线并不重合
当f0，即e(d0-d)/2时，就不能磨成一个完整的颈围。理想状态是e=0，即旋转中心与颈部中心重合。部位不同出现偏磨或“黑皮”，原因也不同。如图3所示(从头部看，所有侧视图曲轴都处于初始夹紧位置)。当颈部A(B)面出现磨削或“黑皮”时，主要是由于分度定位销位置不当，与原位置产生角度偏差，使得定位时颈部中心沿角度方向(左右)偏移，导致磨削时中心与回转中心不重合。实际操作时，可将百分表触头靠在金刚石分度定位销侧面的圆弧面上，根据测量的转动颈偏移量顺时针(逆时针)调整定位销位置，使转动颈与其转动中心趋于一致。如果缺陷发生在C(D)处，则支撑主轴颈的半圆形鞋座的高度有问题，使得装卡时转颈中心在垂直方向偏离其研磨旋转中心。通过调整和校正半圆形瓦座在垂直方向上的位置，可以使两个中心恢复一致。车削半径是指车削颈部的轴线和主轴颈的轴线之间的距离。这个过程的尺寸要求是40.499.0.063mm超过这个范围会影响活塞行程，从而对发动机的工作状态产生不利影响。曲线半径超差的原因与C、D偏磨的原因相同，可以采用同样的方法进行调整和处理，此处不再赘述。
3 分度误差
每个轴颈的研磨顺序是P4-P1-P2-P3。先研磨P4和P1，然后松开夹具，通过分度头上的菱形分度销带动曲轴翻转180，将P2和P3置于研磨位置，夹紧研磨。颈部分度误差是指P2、P3、P4和P1之间相对位置的误差。工序为0.36毫米.因为P1和P4在同一个轴上加载一次，P2和P3在另一个轴上加载两次，所以P1和P4之间、P2和P3之间出现大偏差的概率很小。本文主要讨论P1、P4、P2和P3在180方向上的实际分度位置与理论位置之间的误差。实际测量时，用M1和M5进行径向定位，用分度销孔进行角度定位。首先，用千分表测量P1位置，并将其设置在零位，然后将曲轴转过180，并在同一位置测量缩口的P2和P3。千分表上显示的数值是分度误差。当千分表的指针指向“一”的负方向时，转动。
颈处于逆向偏移位置，拐颈轴心线在H点(图4)，t值即是分度误差值(百分表读数)。由于P1、P4磨完后，分度头液压装置动作分度盘顺时针旋转180°，并反靠在棘爪上定位，分度销驱动曲轴也应转同样角度，这时理想状态P2、P3应该在下边磨削位置E，P1、P4则应在主轴颈正上方F处，即主轴颈、拐颈中心F、J的连线上。实际上，分度盘转过的b角度不足180°，分度不到位，导致磨削的拐颈产生同样误差。显然造成的原因是因为分度盘上定位面M处磨损或者N处高出(图5)，误差的纠正方法是将分度盘M处加垫或者在N处修磨。加垫实施起来有困难，一般是将分度盘拆下在磨床上对N面进行修磨。因为分度盘M、N处的半径与拐颈半径(拐颈中心至主轴颈中心距离)的尺寸相近，所以M磨损值与拐颈偏差数值也应相近似。可按测量时百分表的偏差读数修磨。使M和N保持180°分度。若出现顺向偏差，则表现形式与逆向偏差正好相反，可通过修整M面进行调整。图4图5图6