單拐曲軸的車削方法及工藝分析

一、技術(shù)要求與工藝分析（圖1）

圖1

　　1、主要技術(shù)要求：

　�。�1）外圓共三處，共4處，共2處。

　�。�2）長(zhǎng)度25mm共2處,4mm共4處,8mm、5mm、30₀^+0.1、46mm、160±0.1mm各1處。

　�。�3）45^o角兩處。

　�。�4）形位公差 的偏心外圓與軸線的平行度誤差為0.05mm。

　　2、工藝分析：

　　在機(jī)器中由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，往往是由偏心機(jī)構(gòu)或曲軸來完成的；偏心工件和曲軸一般都在車床上加工。

　　偏心工件、曲軸與外圓車削有很多共同點(diǎn)，但是偏心工件和曲軸又有它的特殊點(diǎn)，這就是工件的外圓和外圓之間的軸線平行而不相重合。工件的外圓軸線平行，這一現(xiàn)象即稱為“偏心”，這兩處軸線之間的距離稱為“偏心距”。

　　車偏心和車其它工件一樣，加工方法不是一成不變的，而是按照工件的不同數(shù)量，形狀和精度要求相應(yīng)地采用不同的方法。

　　首先要考慮零件的形狀、尺寸精度和公差要求，選擇合適的加工工藝。因此，事前的工藝分析一定要準(zhǔn)確，當(dāng)然可靠的加工方法和步驟也是至關(guān)重要的。

　　（1）偏心工件的形狀全靠車削加工出來，因此，應(yīng)慎重考慮，必須選擇好加工工藝與加工步驟。

　�。�2）偏心工件可采用兩頂尖裝夾車削的方法。為了保證偏心外圓與軸心線的平行度和其它相關(guān)精度要求，車削偏心部分時(shí)，車刀必須要有足夠的強(qiáng)度。要注意：硬質(zhì)合金車刀在車削時(shí)易被碰壞，車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位的現(xiàn)象。因此，必須要經(jīng)常檢查。

　�。�3）在用兩頂尖頂車偏心工件前，首先用三爪自動(dòng)定心卡盤夾住工件一端外圓，車削工件另一端的平面后鉆中心孔，一夾一頂裝夾車削外圓至尺寸要求，長(zhǎng)度盡可能車得長(zhǎng)些。調(diào)頭再用三爪自動(dòng)定心卡盤夾住已加工外圓，定好工件的總長(zhǎng)，平端面、鉆中心孔，工件兩端面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到要求。

　　二、加工難點(diǎn)及解決方法：

　　1、偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對(duì)工件的加工精度影響很大，偏心工件兩端各對(duì)中心孔的位置要求一一對(duì)應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑；都會(huì)嚴(yán)重引起曲軸工件加工后的形狀誤差和位置誤差。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。

　　2、在兩頂尖上裝夾偏心工件，由于工件外圓上的受力點(diǎn)分布不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開車后或切削加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)不圓度和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)�發(fā)生嚴(yán)重事故。

　　3、加工較長(zhǎng)的曲軸工件時(shí)，最突出的矛盾是工件剛性差，回轉(zhuǎn)不平衡，容易變形，加工較困難；曲軸加工后用支撐螺釘支撐的方法可增加工件剛性，減少變形和振動(dòng)；但一定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會(huì)使工件彎曲變形；若支撐螺釘頂?shù)锰�松則起不到支承作用，加工中螺釘容易飛出來發(fā)生事故。

　　4、偏心工件裝夾后，原中心線已偏移一定距離，為了防止打壞車刀產(chǎn)生事故，進(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開始。

　　5、檢查偏心距e時(shí)，工件應(yīng)在頂在兩頂尖間打百分表測(cè)量。（百分表上的最大讀數(shù)-最小讀數(shù)=2e），如果百分表量程不夠，可加塊規(guī)或在高度游標(biāo)尺上安裝百分表和測(cè)量。

　　6、車削偏心工件，切削速度不宜選得過高，車刀前角與后角不宜磨得過大。

　　7、車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經(jīng)常檢查并保證兩頂尖處在有摩擦力又有間隙的狀況。

　　8、注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。

　　三、本例題加工方法與步驟

　　1、零件備料為，45#鋼棒料。用三爪自動(dòng)定心卡盤夾住毛坯外圓，伸出長(zhǎng)校正，將端面車平，鉆中心孔。再次夾持外圓長(zhǎng)處，用活動(dòng)頂尖采用一夾一頂?shù)姆椒�。粗車、精�?Phi;60 0 -0.1 mm至尺寸要求，再調(diào)頭車端面，注意包好薄銅皮，防夾傷工件表面，將總長(zhǎng)控制在160±0.1 mm的尺寸要求。鉆Φ3mm中心孔。（圖二）

圖2

　　2、在軸的兩端面上涂色，把工件放在V形架上進(jìn)行劃線，用劃針盤(或游標(biāo)高度尺)先在端面和外圓上劃一條與工件中心線等高水平線。（圖3）

圖3

　　把工件轉(zhuǎn)動(dòng)90°，用90°角尺對(duì)齊已劃好的中心線，在端面上和外圓Φ60mm上劃出垂直中心線，在兩端劃出一條偏心距為13±0.1mm的中心線，再在兩端劃出另一條偏心距13±0.1mm的中心線，見(圖4)、（圖5）。在4個(gè)偏心中心精確鉆出4個(gè)3mm的中心孔。

圖4                          圖53

　　用平行夾夾住Φ60 0 -0.1 mm的外圓，在兩曲軸中心頂尖間裝夾，粗、精車曲軸部外圓尺寸Φ28-0.010 -0.035 mm×40mm，及Φ20 -0.010 -0.018mm×30 +0.1 0mm。

　　注意末注圓角R1的加工。（圖6）

圖6

　　4、用平行夾夾住Φ60 0 -0.1 mm的外圓，在兩支承軸頸中心頂尖孔間裝夾工件，并在已加工曲軸中間凹槽裝上支撐螺釘來增加曲軸剛性；使用支撐螺釘時(shí)，要保證螺釘有足夠的支撐力，防止螺釘甩出。更要注意：防止支撐力過大，使曲軸變形。粗車Φ30mm×74mm，控制中間壁厚8 mm和倒角45°及長(zhǎng)度。(圖7)

圖7

　　5、調(diào)頭：用平行夾夾住Φ30mm的外圓，在兩支承軸頸中心頂尖間裝夾工件，粗、精車Φ25 0 -0.05 mm×29mm和Φ20mm-0.010 -0.018×25mm至尺寸要求并倒角1×45°,控制中間壁厚尺寸8mm和倒角45°及長(zhǎng)度。(圖8)

圖8

　　6、調(diào)頭：用平行夾夾住Φ20 mm的外圓，在兩支承軸頸中心頂尖間裝夾工件，粗、精車Φ28 0 -0.05 mm×75mm和Φ20mm-0.010 -0.018×71mm及錐度1:5至尺寸要求，控制中間壁厚尺寸8mm及倒角1×45°。 (圖9)

圖9

　　至此，加工工序已基本結(jié)束，倒棱去毛刺后送檢。

　　四、檢查方法

　　1、采用兩頂尖的方法(見圖10)，把百分表安裝在刀架上，百分表的觸頭指在已精車Φ60±0.1的外圓上，將曲軸作上下少量的轉(zhuǎn)動(dòng)，在最高點(diǎn)處百分表置零，再將百分表觸頭指在Φ60±0.1的外圓最低處，將曲軸作少量的轉(zhuǎn)動(dòng)，在最低處讀數(shù)，最高數(shù)-最低數(shù)=實(shí)際偏心距。用同樣方法分別在兩處取實(shí)際偏心值，兩數(shù)值的平均值即為工件的偏心距。但這個(gè)方法只適應(yīng)偏心距小于百分表可測(cè)范圍的情況下，對(duì)偏心距較大的(如本例偏心距為26)應(yīng)采用下述方法。

圖10

　　2、仍采用兩頂尖的方法(見圖11)，把百分表安裝在高度游標(biāo)尺上，高度游標(biāo)尺放在已卸去刀架的小滑板上，百分表的觸頭指在已精車Φ60±0.1的外圓上，利用高度游標(biāo)尺作整讀數(shù)，百分表作微讀數(shù)，在最高處和最低處的讀數(shù)相減，求出其偏心距。也可用塊規(guī)求出偏心距，其余按上述方法即可。

圖11

　　3、平行度的測(cè)量(如圖12)，把工件兩端軸頸妥放在專用檢驗(yàn)工具上，再在垂直和水平4個(gè)不同位置檢查曲軸軸線對(duì)兩端軸頸軸線的平行度，其平均誤差應(yīng)小于圖紙規(guī)定的公差0.05mm。

圖12

　　車削時(shí)，先把工件車到需要的直徑和長(zhǎng)度，并把兩個(gè)端面車平。然后在三爪卡盤的一個(gè)或兩個(gè)卡爪上墊上適當(dāng)形狀和厚度的墊片，就可以車削偏心部分了。墊片的形狀和厚度，可以根據(jù)偏心距的大小不同來選擇。由于墊片的形狀不同，所以墊片厚度尺寸的計(jì)算方法也有所不同。 1、方形墊片厚度的計(jì)算：車削偏心距較�。╡ ≤5～6mm）的偏心工件，可以用方形墊片如圖13。

圖13

　　其墊片厚度可用下面近似公式計(jì)算：

　　X = 1.5e(1－e/2d)

　　式中：X—墊片厚度（mm）

　　e—偏心工件的偏心距（mm）

　　d—偏心工件卡爪夾住部分的直徑（mm）。

　　圖中所示偏心工件卡爪夾住部分的直徑為60mm，偏心距為4mm，其墊片厚度為：

　　X = 1.5×4( 1－1/2*60) = 6×0.9917 = 5.95(mm)

　　2、扇形墊片厚度的計(jì)算

　　在車削偏心距較大（e>6mm）的工件時(shí)，可以應(yīng)用扇形墊片如圖14。

圖14

　　扇形墊片的厚度可用下面的近似的公式計(jì)算：

　　X = 1.5e( 1 +  e/2d+6e)

　　如一偏心工件直徑為36mm，偏心距為10mm，其扇形墊片厚度為：

　　X = 1.5 × 10 × (1 + 10/2*36+6*10 ) = 16.14(mm)

　　3、墊片厚度的修正

　　由于通過計(jì)算得出的墊片厚度只是個(gè)近似值，而三爪卡盤卡爪精度、墊片材料的硬度和強(qiáng)度等因素也影響著偏心距；而且在實(shí)際操作中，使用按計(jì)算厚度的墊片加工偏心零件，往往大于所需要的偏心距，這就需要用試驗(yàn)的方法修正墊片厚度。一般是根據(jù)計(jì)算的墊片厚度先車削一個(gè)偏心工件，接著檢驗(yàn)這個(gè)工件的偏心距，測(cè)出偏心誤差值并適當(dāng)修正墊片厚度，直到加工出偏心距合格的零件為止。