圆度补偿在曲轴磨床上的应用

管传富，谢钦

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

圆度补偿在曲轴磨床上的应用

管传富，谢钦

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

以曲轴磨削加工表面形状误差为研究对象，针对曲轴工件自身刚性极差，在装夹应力、磨削作用力因素影响下，对在加工过程中其弹性变形对连杆颈圆度误差而产生的圆度问题进行探讨，重点论述磨床圆度补偿功能对曲轴加工质量作用。

圆度补偿；曲轴磨削；曲轴磨床

曲轴是汽车发动机的关键零件，其连杆颈的圆度误差直接影响着发动机的配合精度、旋转精度、摩擦、振动和噪声，同时也对曲轴加工质量提出了越来越高的要求，因此提出了圆度误差等质量评价参数。圆度误差是指在垂直于回转体轴线截面上的轮廓对其理想圆的变动量。本文以曲轴的轴颈圆度为研究对象，通过对机床数控系统进行补偿来改善圆度质量。

1　圆度的数学模型［1－3］

一个回转体零件，其横截面轮廓是否为一正圆，需要与一理想圆比较才能得出结论。圆度的定义就是将被测横截面的实际轮廓与理想圆的比较过程。目前评定圆度误差的方法有最小区域圆法，最小二乘法，最小外接圆法和最大内接圆法。本文中所使用的ADOCOL圆度测量使用最小二乘法。如图1所示。

图1　最小二乘圆度

以最小二乘圆圆心Os作为圆度误差评定中心，设实际轮廓上某测点至Os的最大距离Rmax，另一点至Os的最小距离为Rmin，则该圆的最小二乘圆度fLS可表示为：

其中

图中的圆心（u1，u2）为最小二乘圆度的评定中心，最小二乘圆心：

2　曲轴磨削过程中圆度的影响因素

在曲轴非圆磨削过程中，工件与砂轮架速度、加速度呈周期性变化，加上非圆磨削过程中曲轴连杆颈的旋转中心与其工件中心不重合，引起磨削力的方向和大小随磨削切点的变化而变化，不同角度上连杆和连杆颈产生的变形量也不相同，诸多因素将直接影响到工件的几何尺寸和形状误差，并反映到工件表面，影响曲轴的磨削质量。磨削工艺所产生的误差，主要集中在表1所示。

表1　影响工件圆度的因素

3　圆度补偿的方法［4］

针对磨床在使用过程中出现圆度问题，在机床夹具稳定的前提下通过圆度补偿可以进行有效地抵制，以下以德国JUNKER磨床为举例参考。

步骤1:将工件的测量数据（ADOCOL或者HO MMEL格式均可）保存至U盘中，如图2所示。

图2　曲轴Adocol圆度测量数据

步骤2：将U盘插入机床上，打开Juwop/U界面，选择相应的轴颈，将文件相加，图3所示。

图3　JUWOP/U圆度补偿界面

步骤3：点击“准备就绪”生成程序，将圆度补偿数据插入进数控系统中，如图4所示。

图4　补偿数据导入数控系统

经过圆度补偿后，工件的圆度一般在1 μm～3 μm内，合格的工件圆度曲轴如图5所示。

图5　合格曲轴的圆度曲线

4　结束语

曲轴作为一种异形轴零件，曲轴工件自身刚性极差，在装夹应力、磨削作用力等因素影响下，在加工过程中其弹性变形对连杆颈圆度误差影响很大，仅靠提高机床轨迹执行精度尚不足以确保工件加工精度。因此需要对曲轴精密加工弹性变形导致连杆颈圆度偏差的进行圆度数控补偿。

本文通过对曲轴加工的圆度问题进行分析，并指出圆度补偿对提高工件加工质量的作用。

［1］彭晓南，刘飞，雷贤卿．一种利用坐标测量机实现圆度误差评价的方法［J］．仪器仪表学报，2008，29（8）：1654-1658．

［2］林家春，石照耀．基于力学思想的最小外接圆度误差评定［J］．仪器仪表学报，2010，31（6）：1405-1410．

［3］田应仲.曲轴非圆磨削表面几何形状误差及其在线测量方法研究［D］.上海大学博士论文，2007.

［4］Junker JUCRANK10-10磨床图纸和维修手册［Z］.

The Application of Roundness Compensation in Crank Grinding Machine

GUAN Chuan-fu，XIE Qin
（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

The crankshaft grinding surface shape error as the research object，according to its rigid crankshaft workpiece clamping range，the influence of stress，grinding force factors，to explore in the process of the elastic deformation of the crankpin roundness error of roundness，focusing on the role of compensation for grinding crankshaft processing quality.

roundness compensation；crankshaft grinding；crank grinding machine

TG580.61

A

1672-545X（2016）08-0168-02

2016-05-04

管传富（1983-），男，河南焦作人，硕士，工程师，研究方向：发动机生产设备维护。