CN101101016B - 压缩机曲轴、以及磨削这种曲轴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机曲轴，尤其是涉及一种制冷压缩机曲轴(1)和加工这种曲轴的方法，该曲轴具有轴元件(2)，相对于轴元件偏心设置的曲柄销(9)，和在轴元件(2)与曲柄销(9)之间的转换元件(7)。本发明的目的在于保持较低的制造费用。为了这一目的，确保转换元件(7)沿它的圆周具有至少一个第一参考点(20)和一个第二参考点(21a，21b)，通过这些参考点，转换元件(7)可以定位在工作机的夹具(25)中。

Description

压缩机曲轴、以及磨削这种曲轴的方法

技术领域

本发明涉及一种压缩机曲轴，尤其是一种制冷压缩机曲轴，所述的压缩机曲轴具有轴部件、相对于轴部件偏心设置的曲柄销和位于轴部件和曲柄销之间的转换元件。更进一步说，本发明涉及一种磨削压缩机曲轴的方法，尤其是一种制冷压缩机曲轴，所述的压缩机曲轴具有轴部件、曲柄销以及位于轴部件和曲柄销之间的转换元件，轴部件的圆周被磨削。

背景技术

在下文中，将在制冷压缩机曲轴的基础上描述本发明。

柱塞活塞压缩机形式的制冷压缩机通常具有曲轴，其轴部件以不能旋转的方式与驱动电动机的转子连接。转换元件绕轴元件旋转，然后产生了曲柄销的旋转运动，把轴元件的旋转运动转变成活塞的往复运动，为了这一目的，曲柄销通过连杆连接到柱塞活塞压缩机的活塞上。

通常这样的曲轴被锻造或浇注。在加工成毛坯之后，曲轴毛坯必须被磨削，在运行时，所述磨削至少在转动元件和非转动的元件之间发生相对运动的区域。这尤其适于轴元件的情况，因为轴元件通常用来支撑曲轴。常规的制冷压缩机曲轴通常由铸铁制成，并且必须在磨削以前经过昂贵的机械加工处理。

这种曲轴的磨削通常是一种无中心磨削工艺。在插入磨削机之后，曲轴在旋转磨盘和同样旋转的接触滚轮之间磨削，旋转接触滚轮的旋转轴稍微相对于磨盘的旋转轴倾斜。接触滚轮确保在轴向上把曲轴牵引到预定位置。然而由于相对不准确的插入位置，必须观察在转换元件和轴元件的磨削截面之间的某个轴向距离。这又引起在曲柄销和可以径向地支撑轴元件的位置之间相对大的轴向距离。这导致在曲柄销和可能最接近曲柄销的支点之间相对大的杠杆臂。

因为磨削工艺的整体准确度小，出现了其他的缺点。如果希望提高准确度，则实质上需要额外的费用。更进一步，磨削工具充其量不过对着轴截面以相对低的速度移动，以便出现相对长的固定循环时间。

发明内容

本发明是以基于保持较低的曲轴制造费用为任务的。

具有在前面介绍中提到类型的压缩机曲轴，这一任务的解决是因为沿它的周边，转换元件具有至少一个第一参考点和一个第二参考点，通过参考点，转换元件可以在工作机的夹具中定位。

如果希望在它的轴元件上磨削这种曲轴，曲轴毛坯可以插入工作机中，并且通过转换元件的方式非常准确地定位。转换元件具有至少两个参考点，以便可能在两个方向上的定位。然而随着在两个方向上的定位，转换元件可以设置成，使轴中心线，例如轴元件的轴线与抛光机的旋转轴对应。目前，当轴元件的位置已经用这种方法固定，磨盘可以相对迅速地在轴截面上啮合。可以选择磨盘来确定轴截面的外形。在磨削期间，当在转换元件上夹紧曲轴时，不再采用无中心磨削，这可以提高运行的准确度。

优选地，转换元件在前侧具有至少一个第三参考点。因此，在磨削期间也有可能采用用于曲轴的精确轴向定位的转换元件。精确轴向定位导致磨削工具可以更紧密地接近转换元件的一侧，轴元件设置在转换元件的该侧上。如果转换元件已经具有一个用于装配状态的工作面，这也用于作为轴向轴承表面。更进一步说，在磨削工具上没有侧向力出现，因此磨削工具具有更长的寿命。而且也可以保持轴元件上的轴向轴承表面的较大轴向长度，同样直接邻接轴向轴承的区域可以用作轴承面。这改进了轴承性能。同时，在轴元件上的轴向轴承和曲柄销之间的轴向距离，也就是说，在曲轴上的连杆的接触点减少。这减少了从活塞和连杆传递到曲轴的力，该力必须被轴向轴承采用。

优选地，第三参考点位于前侧，曲柄销位于该前侧。这有利于定位。可以说，如果轴元件被磨削，曲轴可以与转换元件一起插入到夹具中，直到止块为止，止块与第三参考点相互作用来确定曲轴精确的轴向位置。

优选地，第二参考点是由两个基准表面制成，这两个基准表面位于转换元件纵轴的两侧，尤其是相对设置的圆周截面上。这不需要相对设置的截面彼此平行延伸。然而，可以说，它们允许工作机以类似钳的方式夹住转换元件，这能够以一种简单的方式在一个方向上精确定位。基准表面不必很大。然而，如果它们足够大，以使它们可以施加夹紧力，通过夹紧力将曲轴在夹具中夹住，则它是一个优点。

优选的是基准表面围起一个角度。因此，出现了某种安装楔，其可以通过工作机夹具中相应的相对表面夹住，以定位转换元件和因此也在工作机中的曲轴。

尤其是如果角度朝第一参考点方向开口的情况。这能够利用固定部分夹具的使用，第一参考点、第二、与第二参考点相互作用的活动部分设置在所述固定部分。如果目前第二元件向固定的第一元件方向移动，通过第一参考点和两个第二参考点方式进行的转换元件的定位自动地发生。转换元件通过一些夹具定位和夹持。

优选地曲柄销和第一参考点位于轴元件的相对侧。因此，曲柄销不会影响定位。首要地，它不会遮挡操纵手对第一参考点的观察。

优选地，在远离转换元件的端部区域，轴元件具有直径的减小件。夹持元件能够接合这一直径减小部，固定元件在夹具中固定曲轴。如上所述，轴向位置通过第三参考点的方式出现。轴元件的直径减小部接着提供一个附加的表面，固定元件可以结合所述附加的表面。同样地，直径的减小件通常是圆锥形；固定元件也能够设置有圆锥形侧面，因此在轴向夹紧的过程中，轴元件的这一端也将出现一个定心。轴元件可以在不引起固定元件磨削的情况下在圆周上被夹住。

优选地，轴元件由两个部件以类似套叠的方式装配组成。磨削之前，两个部件可以是例如通过焊接固定的装配。当采用类似套叠的方式进行部件装配时，不同的曲轴可以由相同的元件组成，尤其轴元件的长度不同的曲轴。这更有助于降低制造费用。

优选地，转换元件在曲柄销相对的侧面上具有轴销，所述轴销插入轴元件中。因为轴销是插入轴元件中并且又通过例如焊接的方式连接，因此，轴元件和转换元件可以作为单独的部件来生产，然后简单地相连。是否在磨削以前完成连接并不是关键的。

优选地，转换元件作为一个烧结或挤压模型配件制作。烧结配件和挤压模型配件，尤其冷压成型配件可以以很高的准确度来加工，因此为了制作参考点，通常不会需要随后的转换元件的加工。

前面介绍中提到方法，问题的解决取决于具有转换元件的曲轴被夹在磨削机的夹具中，为了在夹具中定位，转换元件在圆周上具有至少一个第一参考点和一个第二参考点。

磨削机中，如果转换元件用来保持曲轴，曲轴尤其曲轴的轴元件，在磨削期间可以在高的精度下夹持在一个预定位置，以便轴元件可以在高精度下磨削。通过两个参考点的定位引起轴元件的轴和磨削机的旋转轴彼此对应，因此高精确的曲轴可以在相对小数量的切割材料下加工。

优选地，压在第二参考点区域内的转换元件上夹具的活动元件，压住转换元件，所述转换元件具有对着夹具固定部件的第一参考点。因此，第二参考点不但是用来定位的目的，而且在磨削期间用于移动转换元件并且夹紧它。

优选地，在转换元件上的第三参考点用来定位轴向上的曲轴。因此，有可能准确地引导轴元件以使得它可以在它轴向长度的大部分，也在转换元件紧靠的附近被磨削。这意味着转换元件在轴元件磨削期间，已经可以在没有轴向轴承表面损坏的风险下设置轴向轴承表面。

优选的，夹持元件用于轴向定位，所述元件作用于轴元件的端部，所述轴元件在具有直径减小部的轴元件的部分远离转换元件。夹持元件可以作用于轴元件的圆锥截面，以便在磨削期间能够使用夹持元件，不仅在轴向夹持轴元件，而且使轴元件居中。在没有明显地增加费用的情况下，这进一步提高了轴部件磨削期间的准确度。

附图说明

在下文中，结合附图，在一个优选的实施例的基础上详细描写本发明，附图示出：

图1曲轴的剖面图；

图2曲轴的透视图；

图3曲轴的俯视图；

图4曲轴的侧视图；

图5用来磨削曲轴的轴元件截面的设备。

具体实施方式

如图1所示，制冷压缩机的曲轴1具有轴元件2，轴元件2构造成与电气驱动电动机的转子3连接，转子3仅仅示意性的表示。轴元件2由两个可伸缩地连接部件4、5制成，连接部件4、5通过例如焊接的方式在重叠部分6彼此连接。

这样的曲轴1通常在所示位置驱动，在所示位置轴元件基本上是垂直的定向。由于简明性的原因，在下文中方向将被称为“上”或“下”等类似的术语，所述术语涉及图1、2以及4的视图。然而，没有给出曲轴1明确的空间方位点。

转换元件7位于轴元件2部件4的上端。转换元件7作为一个烧结或挤压模型配件，尤其是冷压成型配件制造。不需要更多用于制造精确尺寸的工序的情况下，它因此可以高精度地制造。

转换元件7具有轴销8，轴销8插入到轴元件2的上部部件4中。整个轴元件2加工成中空的。

另外，远离轴元件2面设置曲柄销9，所述曲柄销9的圆周表面10构成支撑连杆11的连杆轴承，在压缩机的筒体内，连杆11以公知的方式使活塞往复运动，这里就不作详细描述了。

如同轴元件的两个部件4、5，曲柄销9是一个深拉的配件。曲柄销9位于转换元件上侧的凹槽12中。

在曲柄销9的圆周壁10内，所述曲柄销9具有卸油开口13，卸油开口13用于润滑具有连杆11的轴承。

轴元件2径向地支撑在上部轴承座14内，轴承座14也形成了轴向轴承的轴承面15。在这轴承面15上，转换元件7属于轴向轴承表面16。作为相对于轴元件2的伸出部，转换元件具有凹槽17，通过该凹槽17油能够从轴元件2的内部穿过在轴销8和轴元件2之间的轴向通道18，到达两个表面15、16之间的轴向轴承。

在下端，轴元件2支撑在下部的轴承座19上，轴承座19仅仅用于轴向轴承的目的。

为了加工这样的曲轴1，轴元件2、转换元件7和曲柄销9是作为单独的配件加工的。如上所述，转换元件7是烧结或挤压模型配件，以便在加工之后，它已经具有一个足够高地精度。转换元件7和轴元件2彼此连接。曲柄销9与转换元件7.连接。随后，轴元件2和曲柄销9必须以曲柄销9的圆周壁10相对于轴元件2的旋转轴平行延伸的方式进行磨削，在轴承座14、19内，再次将轴元件2的旋转轴定位为平行于轴向轴承表面，相应地，轴元件至少在截面的的区域内必须被磨削，轴承座14、19的轴向轴承将最终位于截面的的区域内。

为了尽可能的执行这样的高精度的磨削工艺，转换元件7具有几个参考点。第一参考点20位于与曲柄销9相对的转换元件7的一个端部。第一参考点20是由转换元件7圆周壁内的凹槽形成。

第二参考点21a、21b(图3)也位于转换元件7的圆周壁内。第二参考点21a、21b是由彼此相反的两个基准表面形成，并且围起一个角度α，角度α在第一参考点20的方向开口。

第三参考点22a、22b在转换元件7上端形成，也就是说，另外，曲柄销9也位于其上。第三参考点22a、22b也是由两个表面形成，然而，两个表面在一个水平面内。它们位于靠着凹槽12的位置。

在其下端，也就是在远离转换元件7的端部，轴元件2具有直径减小部23，该减小件通过圆锥形表面24朝向转换元件7扩宽。

如图3到5所示，这样的曲轴目前可以在工作机的夹具25中非常准确地定位，所述工作机尤其是磨削机。如图3所示，夹具具有固定元件26和活动元件27，活动元件27可以在夹紧方向28上朝着固定元件26移动。

为了把转换元件7定位在如图3所示的水平面内，具有第一参考点20的转换元件定位在固定元件26中。在两个参考点21a、21b，移动元件27卡住转换元件7。因此，转换元件7位于中心，也就是说，定位使得纵轴29获得一个预定位置，例如平行于夹紧方向28的位置。由于形成第二参考点21的两个表面的倾斜，活动元件27还可以在夹紧方向28上施加一个夹持力，以便由于第一参考点20与第二参考点21的相互作用，使两个第二参考点21a、21b彼此连接的横轴30也将获得一个预定位置。由于纵轴29和横轴30的确定，对应于轴元件2的中心轴的转换元件7的中心轴31将被定位成使中心轴31与磨削机50的旋转轴34(图5)对应。

由图4和5可以看到，通过夹持元件32，将曲轴1同时在轴向上压在夹具25中，以使第三参考点22在轴向上支撑到夹具25上。因此，在三维空间方向上，曲轴1非常准确地固定在夹具中。因为夹持元件32具有一个作用于圆锥形表面24的成圆锥形形状的正面33，所以出现一个辅助的定心，圆锥形表面24表示进入其余轴元件2的直径减小部23的过渡。

图5表示磨削机50的图解视图，其中夹具25可绕旋转轴34旋转。由于清楚的原因，图中未示出这一用途而需要的电机。曲轴通过夹具25和位于另一个端的夹持元件32夹住。夹具25卡住转换元件7。夹持元件32与曲轴1一起旋转。这意味着在夹持元件32和轴元件2之间没有相对运动。

具有曲轴1外形的磨盘35，确切地说，具有轴元件2外形的磨盘35，绕轴36旋转。轴36可以，但不是必须精确地平行于旋转轴34延伸。因此，除了被夹持元件32夹住的截面，整个轴元件2都可以被磨削。由于高精确的轴向固定，磨盘35可以在不用冒险损坏轴向轴承表面16的情况下非常接近转换元件7。这意味着轴向轴承表面16可以在连接转换元件7和轴元件2以前被加工。

通过设置在转换元件7上的参考点20—22的方式，曲轴1精确的定位能够形成非常快速的磨盘35的径向通道。当利用深拉管配件加工轴元件2时，配件可以非常精确地加工，几乎不需要再修整。因此，磨削的程序可以在非常短的固定循环时间发生。

优选地，在磨削期间，轴元件2可以提供冷却或漂洗流体，冷却或漂洗流体可以通过轴部件2中有效的径向钻孔37、38排放，这些钻孔随后将用于轴向轴承的润滑，并且穿过在转换元件7.上部或底部的轴向开口。这一流体的供应通过在夹持元件32中的轴向的开口39进行。这在磨削期间使轴元件2进行更好的冷却，并且改进了从曲轴1中去除磨削，特别是，它可以防止轴元件2内那些磨屑的沉淀，那些磨屑通常难以去除。

更进一步展示了测量装置40，其用于曲轴1的轴部件2外径的电流控制。这使得能够进行磨削工艺的活动监控和磨盘35的精确控制，例如，对应于磨盘35磨损的电流再调整。

取代如图所示的磨盘，其外部的外形与轴元件的外形对应，也可以使用下述磨盘，该磨盘在磨削期间穿过轴元件2在轴向上移动，轴元件2的外形然后通过磨盘的径向运动的控制逐步显示出来。

磨盘35可以非常接近转换元件7的底部的事实使得有可能将轴元件2磨削到一个区域，该区域非常接近于转换元件7。相应的，还可以将轴向轴承设置成非常接近于转换元件7，以使作用于轴向轴承的曲柄销9的杠杆作用力可以保持很小的数值。

Claims (17)

1.一种压缩机曲轴，具有管状的轴元件、相对于轴元件偏心设置的曲柄销，和在轴元件和曲柄销之间的转换元件，其特征在于：转换元件(7)沿它的圆周具有至少一个第一参考点(20)和至少一个第二参考点(21a，21b)，通过这些参考点，转换元件(7)可以定位在工作机的夹具(25)中，从而将整个曲轴精确定位在该工作机中，以便磨削该管状的轴元件的圆周表面。

2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：转换元件(7)在正面具有至少一个第三参考点(22a，22b)。

3.根据权利要求2所述的曲轴，其特征在于：第三参考点(22a，22b)位于转换元件(7)的正面，在转换元件(7)的正面上设置曲柄销(9)。

4.根据权利要求1至3之一所述的曲轴，其特征在于：第二参考点(21a，21b)由两个基准表面制成的，该两个基准表面位于转换元件(7)的纵轴(29)的两侧。

5.根据权利要求4所示的曲轴，其特征在于：基准表面在转换元件(7)的圆周相对设置的截面上形成。

6.根据权利要求5所述的曲轴，其特征在于：基准表面形成一个夹角α。

7.根据权利要求6所述的曲轴，其特征在于：角度α在第一参考点(20)的方向开口。

8.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：第一参考点(20)在圆周中的凹槽中形成。

9.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：曲柄销(9)和第一参考点(20)位于轴元件(2)相对侧上。

10.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：在远离转换元件(7)端部的区域内，轴元件(2)具有直径减小部(23)。

11.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：轴元件(2)由两个部件(4，5)以套叠的方式装配。

12.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：转换元件(7)在曲柄销(9)相对侧上具有轴销(8)，所述轴销(8)插入轴元件(2)中。

13.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：转换元件(7)作为烧结或挤压模型制品加工。

14.用于磨削压缩机曲轴的方法，所述曲轴具有轴元件、曲柄销和在轴元件和曲柄销之间的转换元件，轴元件的圆周是磨削的，其特征在于：具有转换元件的曲轴被夹在磨削机的夹具中，转换元件在它的圆周上具有用于在夹具中定位的至少一个第一参考点和至少一个第二参考点。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：在第二参考点的区域内压在转换元件上的夹具的活动元件，对着夹具的静止截面压着具有第一参考点的转换元件。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于：在转换元件上的第三参考点用来在轴向上定位曲轴。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：夹持元件用于轴向定位，所述夹持元件作用在轴元件的端部上，所述轴元件在具有直径减小部的轴元件的部分远离转换元件。

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