曲軸止推面一個(gè)顯著特點(diǎn)就是其接觸面積比其他軸頸側(cè)面大很多，各項(xiàng)精度要求也很高。目前，止推面磨削燒傷是曲軸生產(chǎn)中普遍存在的缺陷。
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件之一。其形狀特殊、又細(xì)又長(zhǎng)，所用材料加工性能差，加工工藝繁多。如圖1所示為某轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)圖。
圖1 某轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸
從圖1中可以看出，止推面（止推軸頸和寬度）的顯著特點(diǎn)就是接觸面積大，各項(xiàng)加工精度要求高。隨著加工精度要求的不斷提高，止推面的磨削燒傷成為了普遍存在的缺陷，尤其是在成形磨削過(guò)程中。磨削燒傷破壞了表層金相組織，使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，嚴(yán)重影響了止推面的耐磨性和曲軸使用壽命。
止推軸頸的圓跳動(dòng)對(duì)由兩端主軸頸組成的公共軸線(xiàn)的圓跳動(dòng)公差為0.04，對(duì)相鄰兩軸頸的圓跳動(dòng)公差為0.02；止推頸寬度為260+0.05mm；止推面左側(cè)面要求對(duì)公共軸線(xiàn)的跳動(dòng)公差0.02，垂直度公差0.01，平面度公差0.013；止推面右側(cè)面要求平面度公差要求外凸不超過(guò)0.005，內(nèi)凹不超過(guò)0.01；止推軸頸表面粗糙度Rz1.5μm，止推面表面粗糙度Rz3μm，止推軸頸的直徑為φ50mm，止推面外徑為φ85mm，其面積高達(dá)單側(cè)3 848mm2。在大批量生產(chǎn)的條件下，要想止推面（包括止推軸頸）達(dá)到如此高的精度，單靠普通的磨削工藝是很難實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該使用高精度的數(shù)控磨床磨削，并且采用一系列的嚴(yán)格措施才能滿(mǎn)足圖紙要求。
我公司在曲軸加工過(guò)程中，碰到了止推面磨削燒傷這樣的加工缺陷，雖然各方面尺寸和形狀位置公差達(dá)到了圖紙要求，但是曲軸止推面燒傷缺陷卻始終難以解決。通過(guò)調(diào)查研究，我們從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行攻關(guān)，最終解決了這個(gè)問(wèn)題。
磨削燒傷
磨削表面質(zhì)量包括磨削表面粗糙度和磨削表面層的物理機(jī)械性能兩方面。因?yàn)槟ハ骷庸r(shí)磨粒對(duì)工件的作用包括滑擦、刻劃和切削，并且大多數(shù)磨粒是負(fù)前角和小后角，所以在整個(gè)磨削過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的磨削熱，使磨削區(qū)的瞬時(shí)溫度可達(dá)1 000℃左右。這樣高的溫度會(huì)使工件表面層的金相組織發(fā)生變化，造成磨削燒傷。
磨削燒傷會(huì)破壞曲軸止推面表層金相組織，使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，而使工件表面質(zhì)量惡化，嚴(yán)重地影響曲軸止推面的耐磨性和使用壽命。這種磨削燒傷在砂帶拋光時(shí)無(wú)法去除，因此必須避免磨削燒傷。
在磨削淬火鋼曲軸止推面時(shí)，可能產(chǎn)生以下3種燒傷：
1.回火燒傷
如果磨削區(qū)的溫度未超過(guò)淬火鋼的相變溫度，但已超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，止推面表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織（索氏體或托氏體），這種燒傷稱(chēng)為回火燒傷。
2.淬火燒傷
如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，其硬度比原來(lái)的回火馬氏體的高，在它的下層，因冷卻較慢，出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織（索氏體或托氏體），這種燒傷稱(chēng)為淬火燒傷。
3.退火燒傷
如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，而磨削區(qū)域又無(wú)冷卻液進(jìn)入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱(chēng)為退火燒傷。在曲軸成形磨削中，多屬于此種燒傷。
改善磨削燒傷的途徑
磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷有兩個(gè)途徑：一是盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生；二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。
1.有沉割槽的曲軸止推軸頸
在圖2中，曲軸止推軸頸有較深的沉割槽，而沉割槽已在以前工序加工好，在磨削時(shí)不用磨削沉割槽，只需磨削止推軸頸和兩個(gè)止推面。在這種情況下，即使是使用成形砂輪磨削，只要使用強(qiáng)力冷卻、合理的磨削余量和選擇好砂輪參數(shù)，一般情況下可以避免磨削燒傷缺陷的出現(xiàn)。在使用窄砂輪磨削止推軸頸時(shí)，可采用的方案是：調(diào)整程序和砂輪的角度磨削，使砂輪從軸頸的右側(cè)以斜切方式進(jìn)入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；使砂輪從軸頸的左側(cè)以斜切方式進(jìn)入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；使砂輪從軸頸的中間快速切入磨削至要求尺寸，再快速退出。在上述磨削時(shí)，要應(yīng)用強(qiáng)力冷卻。至此，止推軸頸及兩側(cè)面磨削完畢。
圖2 曲軸止推軸頸帶有沉割槽
2.無(wú)沉割槽的曲軸止推軸頸
圖3所示曲軸止推軸頸無(wú)沉割槽，在磨削時(shí)需磨削止推軸頸和兩個(gè)止推面，另外還有兩個(gè)成形圓角。在這種情況下，即使是使用窄砂輪磨削，使用強(qiáng)力冷卻，也很難避免磨削燒傷缺陷的出現(xiàn)。
