平面定輪閘門偏心軸加工方法研究

孫建國，盧俊生（中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南 三門峽 472000）

平面定輪閘門偏心軸加工方法研究

孫建國，盧俊生
（中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南 三門峽 472000）

摘要：介紹一種采用偏心頂尖同中心孔裝卡加工偏心軸的方法。通過偏心頂尖的設(shè)計制作，利用軸端一次性中心孔在車床上加工偏心軸的制作技術(shù)。

關(guān)鍵詞：偏心頂尖；偏心軸；中心孔；偏心頂尖法

0　引言

偏心軸是指在同一根軸上存在著兩個以上外圓外圓之間中心線平行，且偏離一個距離的不同軸段。中心線之間距離即為偏心距。如果偏心距為零，也就不再是偏心軸，而是普通同心軸。偏心軸可以實現(xiàn)兩個基本功能：1）能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)與直線運動的轉(zhuǎn)換。如發(fā)動機曲軸、偏心凸輪等機構(gòu)；2）能夠產(chǎn)生2倍偏心距的位置調(diào)整。如平面定輪閘門定輪軸。

在水利水電工程，水工金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品——閘門單元——平面定輪閘門品種里，定輪軸普遍采用偏心形式。通過偏心軸安裝角度的調(diào)整，可以消除安裝孔位的制造誤差及埋件門槽的安裝誤差，將所有定輪的工作踏面調(diào)整到同一高度，實現(xiàn)水封的預(yù)留壓縮量進而達到理想的封水效果。

小型平板定輪閘門的定輪安裝在門葉兩邊梁外側(cè)，定輪軸為懸臂式安裝，俗稱為炮彈軸，只有一個偏心段；大、中型平面定輪閘門的定輪安裝在邊梁兩腹板之間，定輪軸為兩軸頭安裝，兩端軸段同心、中間節(jié)是偏心軸段，存在3個以上不同軸段。這兩種類型偏心軸都可以采用本文論述的方法加工。

1　現(xiàn)有技術(shù)狀況

偏心軸加工制作屬于機械制作技術(shù)、切削加工工藝領(lǐng)域；是機械加工工藝及設(shè)備專業(yè)學科內(nèi)容。

偏心軸是在車床上加工制作。普通車床加工偏心軸主要有：雙頂尖法、三爪自定心卡盤加墊片法、偏心軸套法、偏心軸套加脹緊套法。這4種方法，加工長軸類偏心軸之前，都需要在軸的端面預(yù)加工出中心孔與偏心中心孔。根據(jù)采用方法的不同，至少需要在一個軸端加工出兩個中心孔，用于車床尾座的頂尖裝卡。然后，才能進行偏心軸段外圓的加工。

60°中心孔國標GB/T145-2001，75°中心孔部標JB/ZQ4236-2006適合中小軸選用。依據(jù)軸端直徑和毛坯重量選擇，常用A4／12、A6／18、A8／24中心孔。定輪軸按慣例設(shè)計偏心距5mm，最小的A型中心孔也難于滿足一個斷面上加工2個中心孔的要求。多數(shù)廠家采用：加長工藝軸頭或者焊接工藝塊后再加工另一個偏心中心孔，這就造成材料和工藝流程周轉(zhuǎn)的浪費。增加偏心軸的制作成本。

2　車床工作原理和偏心頂尖法

車床加工軸類零件時，工件圍繞主軸與尾座頂尖形成的中心線旋轉(zhuǎn)；車刀沿平行于工件旋轉(zhuǎn)軸線方向運動，車削出零件的回轉(zhuǎn)表面也就是加工軸的外圓。

依據(jù)此原理：以中心孔為回轉(zhuǎn)中心先加工出不偏心外圓，第二次采用偏心距等值的偏心頂尖原中心孔裝夾，通過卡具人為地改變工件的回轉(zhuǎn)位置，車床形成了一個新的回轉(zhuǎn)中心，即偏心軸段的中心，就可完成偏心軸段的車削加工。此種加工偏心軸的方法簡稱偏心頂尖法，如圖1所示。

圖1偏心頂尖法原理

3　偏心頂尖法加工偏心軸步驟

3.1偏心頂尖制作

準備兩套合適型號的死頂尖和普通型回轉(zhuǎn)頂尖（或插入型回轉(zhuǎn)頂尖）。一套留作備用；一套根據(jù)偏心軸的偏心距離，加工改造成偏心死頂尖和偏心回轉(zhuǎn)頂尖（如圖2所示）。加工精度要求高于偏心軸1～2個等級。如果選用插入型回轉(zhuǎn)頂尖，自制一個偏心頂尖頭替換即可使用。參閱：JBT3580－2011回轉(zhuǎn)頂尖標準。因為離心力的存在，較大重量的偏心軸使用時，需要重新計算軸承載荷。

圖2偏心頂尖加工圖

3.2加工準備

（1）鉗工劃線工序：劃中心孔線。

中心孔的選擇依據(jù)60°中心孔國標GB/T145-2001；75°中心孔JB/ZQ4236-2006標準。棒料下料或鍛造毛坯后，軸端锪平。在軸的兩端面和需要劃線的圓柱面涂藍油，待藍油干后，把棒料（鍛件不偏心段）放在劃線平臺V形架上，用游標高度尺等工具，均衡加工余量、預(yù)留出偏心段余量。劃出兩端面及圓柱面腰線；工件再旋轉(zhuǎn)90°劃圈線，兩端面十字中心線打出樣沖點。此時劃出的是不偏心段中心線。

（2）鏜銑床打偏心中心孔工序：鉆中心孔

以十字線找正工件、以端面十字線找正中心點位置鉆出中心孔；工作臺水平旋轉(zhuǎn)180°加工出另一端面中心孔。

3.3第一次裝卡，車工工序：車削不偏心軸段

死頂尖安裝在車床主軸孔內(nèi)；活頂尖（回轉(zhuǎn)頂尖）安裝在尾座孔內(nèi)，吊裝偏心軸、尾座頂緊、四爪卡盤輔助卡緊固定，車削不偏心軸段。祥見圖3所示。

圖3第一次裝夾

3.4第二次裝卡,車工工序：車削偏心軸段

更換偏心死頂尖和偏心活頂尖，主軸內(nèi)孔安裝時偏心方向與卡盤十字中心線對正，采用第一次同樣的方法裝夾，注意：卡爪依照（圖4：A－A剖視圖）1～4次序輔助卡緊，不要頂動工件和偏心位置造成誤差。搬動車床卡盤，百分表找出已加工偏心軸段的最高位置，四爪卡盤卡緊，卡盤搬動180°校驗：應(yīng)該是偏心軸段最低位置。檢查無誤后，進行偏心軸段的車削加工。祥見圖4所示。

因為頂尖孔位于不偏心軸端中心線上；偏心軸和偏心頂尖采用了同樣的偏心距，所以：第二次裝卡以后，不偏心軸段是圍繞5mm半徑的中心旋轉(zhuǎn)--也就是車床主軸和尾座的回轉(zhuǎn)中心線；偏心軸段恰好重合在主軸回轉(zhuǎn)中心上,因此加工出偏心軸段。第一、二裝卡并沒有嚴格的次序限制，取決于偏心軸的形狀和中心孔的位置，一般的做法是從大直徑尺寸向小尺寸加工。

圖4第二次裝夾

4　結(jié)束語

現(xiàn)有技術(shù)的雙頂尖法加工偏心軸，在偏心距小于中心孔直徑的情況下，無法在軸端面上一次加工完成兩個中心孔，需要增加軸端長度或者點焊工藝塊二次加工中心孔。

偏心頂尖法針對這一缺點而設(shè)計，只需在軸端加工出一個中心孔，通過更換偏心頂尖，即可在車床上完成偏心軸的所有車削工序。是加工偏心軸的一種新方法，已申請發(fā)明專利。需要說明的是，偏心頂尖的制作精度要求高于偏心軸1～2個精度等級，依照定位卡具標準控制，才能最終保證偏心軸的制作公差。

與傳統(tǒng)雙頂尖法比較：操作簡單、工藝簡潔、不需要二次加工偏心頂尖孔、也無需軸料預(yù)留工藝卡頭，在保證加工精度的前提下，使加工偏心軸的工藝得到簡化、減低了制作成本，特別適合在中小型企業(yè)小批量生產(chǎn)。據(jù)本單位統(tǒng)計：平面定輪閘門定輪軸采用本項技術(shù)后，偏心軸單件加工減少了4道工序，節(jié)約5個工時；簡化了制作流程，降低人工費12%。

中圖分類號：TG506

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）01-0069-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.024

收稿日期：2014-09-12

作者簡介：孫建國（1969-），男，從事水電站機電安裝技術(shù)工作。