曲軸的連杆頸的銑削方法和銑削裝置與流程

2023-10-22 18:49:52

本發明涉及曲軸的連杆頸的銑削技術領域，尤其涉及曲軸的連杆頸的銑削方法和曲軸的連杆頸的銑削裝置。

背景技術：

作為引擎的主要旋轉部件，曲軸包括有主軸頸和連杆頸，工作中連杆頸可繞主軸頸轉動，且在曲軸的連杆頸連接上連杆後，可將連杆的直線往復運動變成自身的旋轉運動。

在曲軸的銑削過程中，連杆頸的加工是難點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種曲軸的連杆頸的銑削加工方法，其可快速準確地定位曲軸的連杆頸的加工基準坐標。

本發明提供了一種曲軸的連杆頸的銑削方法。將曲軸安裝於一驅動軸，驅動軸可帶動曲軸旋轉，使曲軸的主軸頸及連杆頸均以主軸頸軸心旋轉，銑削方法包括：在一個垂直於主軸頸軸心的平面內建立坐標系，以該平面內的一個方向為X軸，以該平面內垂直於X軸的一個方向為Y軸；測量主軸頸的頸向邊緣在同一X軸坐標位置下的兩個Y軸坐標y1和y2，以計算出主軸頸軸心的Y軸坐標yc＝(y1+y2)/2；將一測頭置於Y軸坐標yc的位置處，控制驅動軸帶動連杆頸順時針轉動，連杆頸觸碰測頭時驅動軸的旋轉坐標角度為α，控制驅動軸帶動連杆頸逆時針轉動，連杆頸觸碰測頭時驅動軸的旋轉坐標角度為β，計算出連杆頸的加工基準角度θ＝(α+β)/2；將一刀具置於一Y軸坐標yc的位置處，控制驅動軸轉動到加工基準角度θ；設定連杆頸隨驅動軸轉動到加工基準角度θ時為加工起始位置，驅動軸從加工基準角度θ開始旋轉一個角度，根據該角度控制刀具在X軸及Y軸的位置，使刀具與連杆頸的接觸點至主軸頸軸心的垂線平行於X軸，並銑削連杆頸。

上述方法簡單，可以準確快速地定位曲軸的連杆頸的加工基準坐標。

在曲軸的連杆頸的銑削方法的一種示意性實施方式中，驅動軸從加工基準角度θ開始旋轉一個等分角度的同時，控制刀具在X軸及Y軸的位置使刀具與連杆頸的接觸點至軸心的垂線始終平行於X軸，並銑削連杆頸。該銑削控制方法可以簡便的連續完成連杆頸的銑削工作。

在曲軸的連杆頸的銑削方法的一種示意性實施方式中，設定銑削進給量為Linc，設定連杆頸的半徑為LR1，設定主軸頸軸心至連杆頸的軸心的長度為LR，設定連杆頸繞主軸 頸軸心轉動的等分角度為a，

則刀具在X軸方向位移為Lx＝LR+LR1-(LR×cos(a)+(LR1-Linc))，在Y軸方向位移為Ly＝LR×sin(a)。上述位移計算方法快速便捷，適應於計算機編程控制。

本發明還提供了一種曲軸的連杆頸的銑削裝置，其可執行上述銑削方法，銑削裝置包括一個數控工具機，數控工具機包括一個驅動軸、一個刀具和一個測頭。驅動軸能夠帶動曲軸旋轉，刀具能夠銑削曲軸的連杆頸，測頭用於測量主軸頸軸心的Y軸坐標，和測量驅動軸的旋轉坐標角度α和β。

下文將以明確易懂的方式，結合附圖說明優選實施例，對曲軸的連杆頸的銑削方法及銑削裝置的上述特性、技術特徵、優點及其實現方式予以進一步說明。

附圖說明

以下附圖僅對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。

圖1用以說明曲軸的連杆頸的銑削加工位置的示意圖；

圖2用以說明曲軸的連趕頸的銑削加工方法的流程圖；

圖3用以說明曲軸的主軸頸軸心在Y軸方向的坐標位置測量原理圖；

圖4用以說明曲軸的連杆頸的加工基準角度θ的測量原理圖；

圖5用以說明曲軸的連杆頸的加工基準角度θ的計算原理圖；

圖6用以說明曲軸的連杆頸的銑削原理圖。

標號說明

10 曲軸

12 主軸頸

14 連杆頸

20 測頭

30 刀具

C 驅動軸迴轉中心、主軸頸的軸心

S41 建立坐標系

S42 測量主軸頸軸心的Y軸坐標

S43 測量加工基準角度

S44 控制刀具和連杆頸至基準加工位置

S45 銑削連杆頸。

具體實施方式

為了對發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式，在各圖中相同的標號表示結構相同或結構相似但功能相同的部件。

在本文中，「示意性」表示「充當實例、例子或說明」，不應將在本文中被描述為「示意性」的任何圖示、實施方式解釋為一種更優選的或更具優點的技術方案。

為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發明相關的部分，它們並不代表其作為產品的實際結構。另外，為使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。

如圖1所示，曲軸10包括複數個主軸頸12和複數個連杆頸14，加工時可將曲軸10固定於一工具機的卡盤上(圖中未畫出)，使主軸頸12的軸向沿工具機卡盤的迴轉中心設置，曲軸10可通過卡盤安裝於工具機的一個驅動軸(圖中未畫出)，該驅動軸可通過卡盤帶動曲軸10的主軸頸12及連杆頸14繞主軸頸軸心C轉動。

請同時參加圖2，圖2用以說明曲軸10的連杆頸14的銑削過程，將曲軸10固定於工具機後。

首先進入步驟S41，建立坐標系。

在一個垂直於主軸頸12軸心C的平面內建立坐標系，以該平面內的一個方向為X軸，以該平面內垂直於X軸的方向為Y軸。其中，如圖3所示，X軸方向和Y軸方向可用於代表工具機刀具控制的方向，其坐標系的X軸傾斜於水平方向，當然根據設計需要的不同，X軸和Y軸的方向並不局限於此。另外，圖中以主軸頸12的軸心C與驅動軸的迴轉中心重合為例，連杆頸14的軸心可沿圖中虛線所示的圓形軌跡繞主軸頸12的軸心C轉動到各個位置。在一個示意性的實施方式中，主軸頸12的軸心C與驅動軸的迴轉中心不重合。

步驟S42，測量主軸頸軸心的Y軸坐標。

可利用一測頭20，如圖3所示，該測頭20的所處的位置的X軸坐標位置控制在主軸頸12的軸心C至主軸頸最大的X軸坐標位置之間。測量時，控制測頭20沿著箭頭所示軌跡移動。控制測頭20從一側觸碰主軸頸12的邊緣的A點，記錄觸碰時A點的Y軸坐標y1，然後移動測頭20至主軸頸12的另一側，使測頭20觸碰主軸頸12的邊緣的B點，確保B點的X軸坐標與A點的X軸坐標相同，記錄觸碰時的Y軸坐標y2。即測量出主軸頸12的頸向邊緣在同一X軸坐標位置下的兩個Y軸坐標y1和y2(分別對應A、B觸碰點)，以計算出主軸頸12的軸心線C在Y軸方向的坐標值為yc＝(y1+y2)/2，Y軸坐標yc可作為工具機刀具的Y軸方向的加工基準位置。需要說明的是，觸碰點A和B的X軸方向的坐標與主軸頸12的軸心線C的X軸方向的坐標的差值的絕對值小於主軸頸12的半徑。

步驟S43，測量加工基準角度。

可同時參見圖4，將測頭20定位於一Y軸坐標為yc的位置處，測頭20與主軸頸12的軸心C之間的距離L，小於連杆頸軸心D至主軸頸12的軸心C的距離LR加上連杆頸的半徑LR1的和，即L<LR+LR1，以在驅動軸以主軸頸軸心C為旋轉中心順時針驅動曲軸10後，可使連杆頸14的邊緣E觸碰測頭20，該觸碰位置時驅動軸會有一個旋轉坐標角度為α，再次逆時針旋轉驅動軸帶動曲軸10旋轉，使連杆頸14的邊緣F觸碰測頭20，該觸碰位置時驅動軸會有一個旋轉坐標角度為β，可同時參見圖5，圖5顯示了以驅動軸迴轉中心C為極點的極坐標系，以表示坐標角度α和β，通過α和β可以計算出連杆頸14的加工基準角度θ，θ＝(α+β)/2。轉動驅動軸至加工基準角度θ，使得曲軸10繞主軸頸12軸心C轉動到加工基準位置時，連杆頸14軸心D的y軸坐標應該等於yc(實際操作中允許存在誤差)，並以此作為連杆頸14的加工基準位置。

步驟S44，控制刀具和連杆頸至加工基準位置。

將一刀具(30)置於一Y軸坐標為yc的位置處，此時刀具30距離主軸頸軸心C的距離應大於連杆頸軸心D至主軸頸軸心C的距離LR加上連杆頸的半徑LR1的和；控制驅動軸轉動到加工基準角度θ，使得曲軸10繞主軸頸12軸心C轉動到加工基準位置，此時連杆頸14軸心D的y軸坐標等於yc。

步驟S45，銑削連杆頸。

設定所述連杆頸14隨驅動軸轉動到加工基準角度θ，連杆頸軸線D在Y軸方向的坐標等於yc時為加工起始位置。在加工起始位置，需使刀具30相切於連杆頸14的圓周面，請參見圖6中刀具30的位置及緊挨刀具的連杆頸14的位置。在一種示意性的實施方式中，可控制驅動軸旋轉一個等分角度a，等分角度的含義為：將一個角度等分為N份，每份角度即為等分角度，如若銑削一周，則等分角度為360°/N。在驅動軸旋轉一個等分角度a的同時控制刀具30在X軸及Y軸的位置，使刀具30與連杆頸14的接觸點至連杆頸14的軸心D的垂線始終平行於X軸，並銑削連杆頸14。如果驅動軸旋轉N個等分角度，直至旋轉360°後即可完成對連杆頸14周向表面的銑削工作。實際操作中，等分角度會取一個很小的角度，使連杆頸14的外圓通過線段嚙合的方法完成銑削工作。當然，根據實際銑削需求的不同，例如僅需銑削部分表面時，也可以從加工起始位置開始，將驅動軸直接旋轉至需要的角度後，再控制刀具30在X軸及Y軸的位置使刀具30與連杆頸14的接觸點至連杆頸14的軸心D的垂線平行於X軸，銑削連杆頸14的部分表面。

其中，加工坐標的計算方法為：設定銑削進給量為Linc，設定連杆頸的半徑為LR1， 設定主軸頸12軸心C至連杆頸14的軸心D的長度為LR，設定連杆頸14每次繞主軸頸轉動的等分角度為a，如圖6所示，當曲軸轉動a角度後，刀具30在X軸方向的位移Lx＝LR+LR1-(L1+L2)，其中，L1＝LR×cos(a)，L2＝LR1-Linc。故X軸的位移為Lx＝LR+LR1-(LR×cos(a)+(LR1-Linc))。當曲軸轉動a角度後，刀具30在Y軸方向的位移為Ly＝LR×sin(a)。如圖6所示，連杆頸14隨著驅動軸繞主軸頸12軸心C轉動，刀具30可完成對連杆頸的銑削加工。

本發明還提供了一種曲軸的連杆頸的銑削裝置，其可以執行上述銑削方法。其中銑削裝置包括一個數控工具機，數控工具機包括一個驅動軸、一個刀具30和一個測頭20。其中，驅動軸能夠帶動曲軸旋轉，刀具30能夠銑削曲軸，測頭20用於測量主軸頸軸心的Y軸坐標yc和驅動軸的旋轉坐標角度α和β。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但並非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特徵的組合、分割或重複，均應包含在本發明的保護範圍之內。