[发明专利]用于加工包括偏心部的大型轴的机器及方法

说明书

技术领域

本发明包括在加工具有偏心部的轴比如曲轴和凸轮轴、尤其是大尺寸整体的和通过箍状件加固的曲轴的领域内，并且本发明在具有偏心部的大型轴——当所述具有偏心部的大型轴搁置在对应的轴颈的端部时由于大型轴的自身重量而变形——的加工中，并且特别是对于具有偏心部的大型轴——其中，大型轴的中心部中的变形超过0.01mm——是特别有用的。

背景技术

具有偏心部的大尺寸轴的加工具有的问题在于，当轴在其在对应轴颈上的端部上搁置时，所述轴遭受由其自身重量所造成的变形。例如，当轴的中心部中的变形超过0.01mm时，被认为是大尺寸轴。

具有偏心部的大型轴——比如用于例如船舶推进机器中的类型的例如4米长或更长(例如，10米或12米)的大尺寸整体和加固的曲轴——可以通过锻造之后进行加工而获得。该类型的加固曲轴可以通过锻造之后进行加工并且以箍状物加固而获得，其中，在一些情况下，以终加工完成该过程。当加固轴的一部分或曲轴由锻造而产生时，它们与由最终产品所呈现的情况相比往往具有更多的材料，而这些过多的材料通过加工而消除。根据可利用的工艺和机器，被消除的材料的量可以超过由锻造产生的物体的材料的50％。换句话说，对由锻造产生的物体执行大量加工。在该加工期间，曲轴往往使其端部轴颈搁置在支撑件上，所述支撑件中的至少一个支撑件可以具有用于使曲轴在其纵向轴线上转动的装置。

通过加工具有偏心部的大型轴、特别是大尺寸曲轴所呈现的一个问题是它们非常重。因此，例如，10米长的曲轴通常重22公吨与24公吨之间。这致使当曲轴在其端部轴颈上搁置时曲轴由其自身重量而发生变形。由于这个原因，在加工期间，曲轴通常搁置在设置于中间位置中的稳定支架或固定支撑件上。

EP-2281649-A1描述了用于加工大型曲轴的机器和方法的示例，其中，该机器具有两个端部支撑件和一个中间支撑件，在这种情况下，支撑件具有使曲轴穿过的孔。在其它情况下，中心支撑件可以被构造为具有多个推动指状部(通常是4个)的C形形状，所述多个推动指状部以液压方式被致动并且在它们的与头部的中间轴颈相接触的端部上设置有轮子。通常，使用一个以上的中间支撑件。

尽管中间支撑件可以是便利的甚至是必要的以防止曲轴由于其自身重量而在竖向方向上的弯曲或挠曲，该中间支撑件还具有问题：假定这些中间支撑件或稳定支架限制了曲轴的位置，换句话说，借助于曲轴的轴颈将所紧固的曲轴保持在由推动指状部或其它紧固元件限定的固定位置中，因此可能的是当中间支撑件释放曲轴时，曲轴恢复其自然状态。换句话说，如果曲轴的纵向旋转轴线在轴的一个或更多个轴颈中偏移，当中间稳定支架或支撑件释放曲轴时，曲轴返回至其偏移位置。术语“偏移”意指曲轴轴颈的中心不一致，换句话说，曲轴的纵向轴线没有穿过所有曲轴轴颈的中心。当这个发生时，曲轴必须被矫直。可允许的使用未被禁止的方法(锻造、冲压、击打等)一个矫直技术包括加工曲轴，使得轴颈的中心与曲轴的纵向方向对准。

已知使用检验台来检测曲轴轴颈的轴线是否偏离中心。为了执行该检验，将曲轴从加工设备中取出并且运送到检验台。该台包括非常光滑的表面，曲轴安置在该光滑表面上，其中，曲轴的端部轴颈搁置在相应的固定支撑件上。曲轴的剩余轴颈搁置在可动支撑件或稳定支架上，该可动支撑件或稳定支架支撑曲轴的重量(以这种方式不会使得曲轴在竖向方向上不发生变形或弯曲)但可以在曲轴的侧向方向上或者横向于曲轴的纵向轴线移动，换句话说，以垂直于曲轴的轴线的方式移动。随后，曲轴被手动地或自动地转动，以这种方式使得轴颈的中心的偏差导致对应的可动稳定支架的横向位移。在每个可动稳定支架中，该横向位移通过使用检测器(有时被称为“千分尺”)来测量，并且由此确定了每个轴颈的中心偏离。

该方法的一个缺点在于，曲轴必须从机器中取出并安置在检验台上并且然后放回到机器中以继续进行加工过程，使得消除中心偏离。另一缺点在于，可能发生的是中心偏离为使得不再能够加工曲轴以将所讨论的轴颈放在中心。为了更正中心偏离，必须留有充足的材料，使得当借助于加工而消除中心偏离时，轴颈的新的中心与其余的中心成一直线，同时，轴颈必须具有被给定的曲轴所使用的合适的尺寸。考虑到这种类型曲轴在材料和劳动力方面的成本，如果不能够更正中心偏离，损失可能是巨大的。

发明内容