课题三偏心工件的车削.docx

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课题三偏心工件的车削

课题三偏心工件的车削

偏心工件：

（见图9—32）

外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行但不重合（彼此偏离一定距离）的工件。

偏心轴：

外圆与外圆偏心的工件

偏心套：

内孔与外圆偏心的工件

偏心距：

两平行轴线间的距离

一、偏心工件的划线方法

安装、车削偏心工件时，应先用划线的方法确定偏心轴（套）轴线，随后在两顶尖或四爪单动卡盘上安装。

1．偏心工件的划线方法

偏心轴的划线步骤如下：

（1）先将工件毛坯车成一根光轴（见图9—33），使两端面与轴线垂直（其误差大影响找正精度），表面粗糙度值为Ra1.6um。

然后在轴的两端面和四周外圆上涂一层蓝色显示剂，待干后将其放在乎板上的V形架中。

（2）用游标高度尺划针尖端测量光轴的最高点（见图9—34），并记下其读数，再把游标高度尺的游标下移工件实际测量直径尺寸的一半，并在工件的A端面轻轻地画出一条水平线，然后将工件转过180°，仍用刚才调整的高度，再在A端面轻划另一条水平线。

检查前、后两条线是否重合，若重合，即为此工件的水平轴线；若不重合，则须将游标高度尺进行调整，游标下移量为两平行线间距离的一半。

如此反复，直至使二线重合为止。

（3）找出工件的轴线后，即可在工件的端面和四周划圈线（即过轴线的水平剖面与工件的截交线）

（4）将工件转过90°，用平型直角尺对齐已划好的端面线，然后再用刚才调整好的游标高度尺在轴端面和四周划一道圈线，这样在工件上就得到两道互相垂直的圈线了。

（5）将游标高度尺的游标上移一个偏心距尺寸，也在轴端面和四周划上一道圈线。

（6）偏心距中心线划出后，在偏心距中心处两端分别打样冲眼，要求敲打样冲眼的中心位置准确无误，眼坑宜浅，且小而圆。

1）若采用两顶尖车削偏心轴，则要依此样冲眼先钻出中心孔。

2）若采用四爪单动卡盘装夹车削时，则要依样冲眼先划出一个偏心圆，同时还须在偏心圆上均匀地、准确无误地打上几个样冲眼，以便找正见图9—35。

2．注意事项

1）划线用涂剂应有较好的附着性（一般可用酒精、蓝色和绿色颜料加虫胶片混合浸泡而成），应均匀地在工件上涂上薄薄一层，不宜涂厚，以免影响划线清晰度。

2）划线时，手轻扶工件，不让其转（或移）动，右手握住游标高度尺座，在平台上沿着划线的方向缓慢、均匀地移动，防止因游标高度尺底座与平台间摩擦阻力过大而使尺身或游标在划线时颤抖。

为此应使平台和底座下面光洁、无毛刺，可在平台上涂上薄薄一层机油。

3）样冲尖应仔细刃磨，要求圆且尖。

4）敲样冲时，应使样冲与所标示的线条垂直，尤其是冲偏心轴孔时更要注意，否则会产生偏心误差。

二、车偏心工件和简单曲轴的方法

偏心工件可以用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘和两顶尖等夹具安装车削。

1．用四爪单动卡盘安装车削偏心工件

适应的工件：

数量少、偏心距小、长度较短、不便于两顶尖装夹或形状比较复杂的偏心工件。

（1）按划线找正车削偏心工件

根据已划好的偏心圆来找正。

由于存在划线误差和找正误差，故此法仅适用于加工精度要求不高的偏心工件。

具体操作步骤如下：

1）装夹、找正工件

①装夹工件前，应先调整好卡盘爪，使其中两爪呈对称位置，而另外两爪呈不对称位置，其偏离主轴中心的距离大致等于工件的偏心距。

各对卡爪之间张开的距离稍大于工件装夹处的直径，使工件偏心圆线处于卡盘中央，然后装夹上工件，如图9—37所示。

②夹持工件长15—20mm，工件外圆垫1m左右厚铜片，夹紧工件后，要使尾座顶尖接近工件，调整卡爪位置，使顶尖对准偏心圆中心（即图9—35中的A点），然后移去尾座。

③将划线盘置于中滑板上（床鞍上）适当位置，使划针尖对准工件外圆上的侧素线（见图9—38），移动床鞍，检查侧素线是否水平，若不呈水平，可用木锤轻轻敲击进行调整。

再将工件转过90°，检查并校正另一条侧素线，然后将划针尖对准工件端面的偏心圆线，并校正偏心圆（见图9—39）。

如此反复校正和调整，直至使两条侧素线均呈水平（此时偏心圆的轴线与基准圆轴线平行），又使偏心圆轴线与车床主轴轴线重合为止。

④将四个卡爪均匀地紧一遍，经检查确认侧素线和偏心圆线在紧固卡爪时没有位移，即可开始车削。

2）车偏心轴以车削图9—36所示工件为例，

加工步骤：

①用车刀刀尖在离工件端面30mm处刻线。

②粗车偏心圆直径。

（见图9—39中O点）

③检查偏心距。

④精车偏心外圆。

（2）用百分表找正，车削偏心工件（见图9—36）

对于偏心距较小，加工精度要求较高的偏心工件，按划线找正加工，显然是达不到精度要求的，此时须用百分表来找正，一般可使偏心距误差控制在0．02mm以内。

由于受百分表测量范围的限制，所以它只能适于偏心距为5mm以下的工件的找正。

具体操作步骤：

1）先用划线初步找正工件

2）再用百分表进一步找正（见图9—41）

3）找正工件侧素线，使偏心轴两轴线平行

4）校正偏心距

5）粗车偏心轴

6）检查偏心距（见图9—42）

7）精车偏心圆外径，

在四爪单动卡盘上安装，车削图9—43所示偏心套。

1）图样分析

2）车削步骤

3）检验

4）注意事项

①为了保证两孔轴线的平行度，应在外圆侧素线90°方向交叉校正。

②试分析一下，车偏心套的偏心孔与车偏心轴的偏心圆，在车削过程中有何差异。

2．用三爪自定心卡盘安装、车削偏心工件

适应工件：

对于长度较短、形状比较简单且加工数量较多的偏心工件，也可以在三爪自定心卡盘上进行车削。

方法：

是在三爪中的任意一个卡爪与工件接触面之间，垫上一块预先选好的垫片，使工件轴线相对车床主轴轴线产生位移，并使位移距离等于工件的偏心距（见图9—44）。

（1）垫片厚度的计算

垫片厚度x（见图9—44）可按下列公式计算：

x=1.5e±K（9—4）

k=1.5Δe

式中x——垫片厚度，mm

e——偏心距，mm

k——偏心距修正值，正负值可按实测结果确定，mm

Δe——试切后，实测偏心距误差，mm

（2）注意事项

1）应选用硬度较高的材料做垫块，以防止在装央时发生挤压变形。

垫块与卡爪接触的一面应做成与卡爪圆弧相同的圆弧面，否则，接触面将会产生间隙，造成偏心距误差。

2）装夹时，工件轴线不能歪斜，否则会影响加工质量。

3）对精度要求较高的偏心工件，必须按上述计算方法，在首件加工时进行试车检验，再按实测偏心距误差求得修正值K，从而调整垫片厚度，然后才可正式车削。

3．用两顶尖安装、车削偏心工件

适应工件：

较长的偏心轴，只要轴的两端面能钻中心孔，有装夹鸡心夹头的位置，都可以安装在两顶尖间进行车削（见图9—45）。

优点：

是不需要用很多时间去找正偏心。

（1）操作方法

采用这种方法时，首先必须在工件的两个端面上根据偏心距的要求，共钻出2n十2个中心孔（其中只有2个不是偏心中心孔，n为工件上偏心轴线的个数）。

然后先顶住工件基准圆中心孔车削基准外圆，再顶住偏心圆中心孔车削偏心外圆。

（2）技能训练

试在两顶尖间安装、车削图9—47所示偏心轴。

1）图样分析

2）车偏心轴

3）检测偏心距

4）注意事项

①用两顶尖安装、车削偏心工件时，关键是要保证基准圆中心孔和偏心圆中心孔的钻孔位置精度，否则偏心距精度则无法保证，所以钻中心孔时应特别注意。

②顶尖与中心孔的接触松紧程度要适当，且应在其间经常加注润滑油，以减少彼此磨损。

③断续车削偏心圆时，应选用较小的切削用量，初次进刀时一定要从离偏心最远处切人。

4．其他车削偏心工件方法简介

（1）双重卡盘安装、车削偏心工件

将三爪自定心卡盘装夹在四爪单动卡盘上，并移动一个偏心距e。

加工偏心工件时，只需把工件安装在三爪自定心卡盘上就可以车削，如图9—49所示。

适用：

车削长度较短、偏心距不大且精度要求不高的偏心工件。

（2）用偏心卡盘安装车削偏心工件

偏心卡盘的结构如图9—50所示，分为两层，底盘2用螺钉固定在车床主轴的连接盘上。

偏心体3下部与底盘燕尾槽相互配合，其上部通过螺钉6与三爪自定心卡盘5连接，利用丝杠1调整卡盘的中心距。

偏心距e的大小可在两个测量头7、8之间测得，当e=0时，两测量头正好相碰，转动丝杠1时，测量头8逐渐离开7，其离开的距离正好就是偏心距。

若偏心距调整好后，锁紧螺钉4，防止偏心体移动，然后工件安装在三爪白定心卡盘上就可以车削了。

由于偏心卡盘的偏心距可用量块或百分表控制，因此可以获得很高的精度。

特点：

偏心卡盘调整方便，通用性强，是一种较理想的车偏心夹具。

（3）用专用夹具安装车削偏心工件

适应工件：

加工数量较多、偏心距精度要求较高的偏心工件时，可用专用夹具来安装、车削工件。

图9—51所示是一种简单的偏心夹具。

5．车削简单曲轴的方法

曲轴是一种偏心工件（见图9—53），广泛地应用于压力机、压缩机和内燃机等机械中。

根据曲轴曲柄颈（也称连杆轴颈）的多少，曲轴可有单拐、两拐、四拐、六拐和八拐等多种

结构形式。

根据曲柄颈数的不同，曲柄颈可互成90°、120°、180°等形式。

曲轴毛坯一般由锻造得到，也有采用球墨铸铁铸造而成。

曲轴的加工原理和加工偏心轴、偏心套相同，都是在工件的安装上采取适当的措施，使被加工的曲柄颈的轴线和车床主轴轴线重合。

但是由于曲轴结构复杂，不仅细长，又有多个曲拐，刚性较差，而且曲柄颈和主轴颈尺寸精度、形状精度要求较高，彼此间的位置精度要求也较高，因此，曲轴加工难度较大，工艺过程比较复杂。

一般在车床上主要进行曲轴的主轴颈和曲柄颈的粗加工和半精加工（其精加工通常采用磨削方法进行）。

主轴颈的加工方法与加工一般轴类工件相似，但曲柄颈的加工却要困难得多。

所以，对此应特别注意。

（1）曲轴的车削方法简介现以图9—54所示最简单的两拐曲轴为例，说明曲轴的车削方法。

1）加工时，首先划线，然后需要在两端面钻基准圆中心孔A和偏心中心孔Bl、B2。

2）车曲轴时，仍要先粗车、后精车，以避免由于工件刚性差，偏心曲拐粗加工余量大，且断续切削会产生冲击、振动，以及切削力大等原因而造成工件变形。

3）车削时，为了增加曲轴刚性，防止曲轴变形，应在曲轴颈对面的空档处用支撑螺钉撑住（见图9—55）。

4）由于曲轴在加工过程中，安排了调质处理工序，调质后应修研中心孔，方可进行曲轴的半精加工。

对于主轴颈直径较细、无法在工件两端面上钻出曲柄颈中心孔时，可借助图9—56所示的偏心夹板，使用时，先根据偏心距的要求，钻好偏心中心孔，然后通过偏心夹板内孔与主轴颈采取过渡配合，并用螺钉或定位键使偏心夹板紧固，定位于主轴颈上。

车削时，用两顶尖顶在相应的偏心中心孔上，便可车曲柄颈了。

（2）注意事项

①划线、找正要仔细，钻中心孔要精确，以确保偏心距尺寸精度和工件的有关形状位置精度。

②若工件偏心距较大，工件装夹在两顶尖间应牢靠，尾座套筒、小滑板前端和车刀伸出长度应尽量短。

③车床各部位间隙（特别是主轴间隙）应调整好，以保证工件尺寸精度和形状、位置精度。

④粗车曲柄颈时，车刀应退至最外处，再进刀切削，开始应选低速切削，然后逐渐提高、

⑤支撑既要安全可靠，又不能支得太紧，以防止支撑杆脱落或工件变形。

⑥为提高工艺系统刚度，宜采用固定顶尖，在车削过程中应经常检查顶尖松紧程度并始终保持良好的润滑状态。

（3）曲轴加工的质量分析

通过以上的分析可知，加工曲轴难度大，容易出现废品，因此应对曲轴加工进行质量分析，以避免废品的产生。

①偏心距的尺寸精度、主轴颈和曲柄颈之间的位置精度达不到要求，主要应对工件装夹精度和装夹方法进行分析，从中找出超差的原因和预防方法。

②提高曲轴加工质量的关键是控制车削加工变形。

曲轴车削变形的主要原因及造成的不良影响和纠正方法，见表9—1。

三、测量和检查偏心距的方法-

偏心距的检查方法通常有以下两种：

1．在两顶尖间检测偏心距

对于两端有中心孔、偏心距较小、不易放在V形架上测量的轴类零件，可放在两顶尖间测量偏心距，如图9—63所示。

检测时，使百分表的测量头接触在偏心部位，用手均匀、缓慢地转动偏心轴，百分表上指示出的最大值与最小值之差的一半就等于偏心距。

偏心套的偏心距也可以用类似上述方法来测量，但必须将偏心套套在心轴上，再在两顶尖间检测。

2．在V形架上检测偏心距

（1）当工件无中心孔或工件较短、偏心距e<5mm时，可将工件外圆放置在V形架上，转动偏心工件，通过百分表读数最大值与最小值之间差值的一半确定偏心距，如图9—64所示。

（2）若工件的偏心距较大（e≥5mm），因受百分表测量范围的限制，可采用图9—65所示间接测量偏心距的方法。

测量时，将V形架置于测量平板上，工件放在V形架中，转动偏心工件，用百分表先找出偏心工件的偏心外圆最高点，将工件固定，然后使可调整量规平面与偏心外圆最高点等高，再按下式计算出偏心工件的偏心外圆到基准外圆之间的最小距离a。

a=D/2-d/2-e（9—6）

式中a——偏心外圆到基准外圆之间的最小距离，mm

D——基准圆直径的实际尺寸，mm

d——偏心圆直径的实际尺寸，mm

e——工件的偏心距，mm

选择一组量块，使之组成的尺寸等于a，并将此组量块放置在可凋整量规平面上，再水平移动百分表，先测量基准外圆最高点，得一读数A，继而测量量块上表面得另—读数B，比较这两读数，看其误差值是否在偏心距误差的范围内，以确定此偏心工件的偏心距是否满足要求。