[发明专利]一种大型曲轴变形控制方法

说明书

一种大型曲轴变形控制方法，包括：检测并记录曲轴待调控部为的应力值；将曲轴固定在工装上，使高能声束换能器的发射端与待调控部位耦合；开启高能声束换能器向曲轴内发射高能声束，并控制工作频率在10‑30kHz范围内，根据待调控部为应力值设定预计调控时间；到达预计调控时间，关闭高能声束换能器，从工装上取下曲轴。采用如上方法，可以将曲轴的待调控部位与高能声束换能器完全耦合，并开启高能声束换能器，向曲轴打入高能超声波，在保证超声波的工作频率在10～30kHz范围内的情况下，驱动曲轴内部质点沿着声束方向发生振动，实现对材料内部特定方向残余应力调控通过高能声束去除曲轴加工残余应力，以保证曲轴加工精度、减少曲轴加工形变。

技术领域

本发明涉及大型曲轴加工控制领域，特别是指一种大型曲轴变形控制方法。

背景技术

曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。与其他构件相比大型曲轴的毛坯生产主要采用热模锻为主，曲轴粗加工广泛采用数控车床、铣床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工，以有效减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工。另外为了保证曲轴的加工硬度要求曲轴采用中频淬火、氮化处理进行表面硬化处理，加工工艺复杂，加工过程中产生的残余应力复杂导致变形过大。

对于大型曲轴加工工艺来说，加工机床目前还是依赖于国外进口，加工工艺参数等还是依赖于国外的经验值，导致曲轴加工成品率惨淡，复杂的加工工艺导致的残余应力应力集中是曲轴加工变形超差的最主要原因，尤其在去除加工工装时，由于残余应力作用，使得曲轴取下后立即产生了可见变形，同时曲轴的很多失效，如应力腐蚀、疲劳等，都与残余应力紧密相关。为了避免上述变形等问题，急需一种曲轴加工变形控制方法，能够对曲轴的变形进行控制。

文献检索发现，目前曲轴加工去处残余应力还是依赖于传统的退火去应力办法，并没有相关的去处残余应力的其他方法值得借鉴。现有技术中有很多消减金属材料残余应力的方法及装置，例如退火、回火、振动冲击等。例如，名称为基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置的发明专利申请(申请号为201410099482.0)公开了一种用于消除金属材料在切削、热处理、焊接等加工过程中引入的残余应力的装置。再如，名称为一种用于消除焊接残余应力的便携式振动处理装置的实用新型专利(申请号为03219437.4)公开了一种能够显著地消除焊接残余应力，提高焊接结构的承载能力和疲劳寿命的装置。上述两篇现有技术都是关于对金属材料残余应力的消减的装置，且所用到的方法及装置都较为复杂，但并没有体现加工变形控制的说明。

因此，目前亟需一种大型曲轴变形控制方法，以能更为便捷地实现对曲轴加工残余应力的消减。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种大型曲轴变形控制方法，以能更为便捷地实现对曲轴加工残余应力的消减。

本发明提供的大型曲轴变形控制方法，包括步骤：

S1、检测并记录曲轴待调控部为的应力值；

S2、将曲轴固定在工装上，使高能声束换能器的发射端与待调控部位耦合；

S3、开启高能声束换能器向曲轴内发射高能声束，并控制工作频率在10-30kHz范围内，根据待调控部为应力值设定预计调控时间；

S4、到达预计调控时间，关闭高能声束换能器，从工装上取下曲轴。

采用如上方法，可以将曲轴的待调控部位与高能声束换能器完全耦合，并开启高能声束换能器，向曲轴打入高能超声波，在保证超声波的工作频率在10～30kHz范围内的情况下，驱动曲轴内部质点沿着声束方向发生振动，实现对材料内部特定方向残余应力调控通过高能声束去除曲轴加工残余应力，以保证曲轴加工精度、减少曲轴加工形变。