曲轴圆角沉割缺陷工艺分析

　　图1  圆角不成形，过渡不光滑，表面粗糙度差

　　针对沉割槽加工中存在的缺陷，本文从理论和实践两方面对影响加工质量的主要因素进行了分析，提出了相应的解决办法，并制定了相关企业标准，使圆角滚压强化工艺真正成为曲轴“以铁代钢”的重要手段。

　　曲轴是发动机中的关键零件，工作时承受很大的弯曲应力和扭转应力，其常见的失效形式为轴颈磨损和疲劳断裂。轴颈磨损通过采用离子氮化等工艺可以得到很好的解决，疲劳断裂则往往比较棘手。国内外的生产实践证明，圆角滚压对提高曲轴疲劳强度有显着作用。目前汽车曲轴以及工程机械用发动机曲轴越来越多地采用圆角滚压强化工艺，国外轿车发动机曲轴几乎全部采用圆角滚压工艺。由于圆角滚压可大幅度提高疲劳强度，并可大幅度降低材料成本，因此曲轴圆角滚压强化工艺已成为提高产品竞争力的重要手段。

　　圆角滚压强化工艺最常用的方法是先在轴颈过渡圆角处沉割出与滚轮半径大小相同的圆角进行滚压。采用圆角沉割的方式滚压可以使应力分散，是最为成熟的加工方法。此方式滚压对沉割槽的加工质量要求较高，沉割槽质量的好坏是圆角滚压强化效果优劣的关键因素之一。

　　沉割槽常见缺陷及其影响因素

　　在实际生产中主轴颈圆角沉割槽是在精密车床上用成形刀车削而成，一般出现的圆角沉割槽缺陷有两种：一是圆角不成形，过渡不光滑，表面粗糙度达不到工艺要求，如图1所示；另一种是圆角沉割振纹，如图2所示。这两种缺陷都将造成圆角滚压时圆角表面不能充分与滚压轮接触，滚压效果很差，导致曲轴的抗疲劳强度降低，给曲轴在发动机中的运转埋下了安全隐患。

　　图2  圆角沉割振纹

　　1. 圆角不成形，过渡不光滑，表面粗糙度差

　　（1）刀具不成形，刀刃粗糙度差。当采用手工操作、内R规对刀的方法磨刀时，往往达不到规定要求，而且手工操作磨刀刀刃较粗糙。这时加工出的圆角沉割槽就存在不成形、表面粗糙度差的缺陷。
　　（2）刀具刃磨频率低，出现烧刀现象。圆角沉割工序刀具切削力较大，切削面广，很容易发生烧刀现象，如不及时磨刀，就会出现所加工沉割圆角表面粗糙度差的缺陷。
　　（3）刀具后角太小，刀刃安装高于机床主轴中心高。刀具后角太小，切削刃就不锋利，容易产生挤刀现象；刀刃安装高于机床主轴中心高，切削时刀刃不吃劲，这时将出现沉割圆角表面粗糙度差，甚至出现拉毛、挤伤等缺陷。
　　（4）机床主轴轴向窜动超差。机床主轴轴向窜动超差，造成刀具切削环境变差，势必造成圆角沉割槽表面粗糙度差、与轴颈和侧面过渡不光滑等缺陷。

　　5）曲轴材质及表面硬度的影响。材料延伸率较高和表面硬度较低的曲轴在进行圆角沉割加工时较容易，质量也好控制。遇到高硬度脆性材料时出现缺陷的几率会增加。

　　图3 沉割槽质量明显改善