偏心件數(shù)控車削裝夾工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化

摘?要：偏心件的加工數(shù)控車削加工中較常見的一種，相對普通回轉(zhuǎn)件的加工工藝和方法，其工藝難點(diǎn)在于工件的裝夾和校正，在工藝方法選擇方面通常有三爪卡盤上車削偏心件、在四爪卡盤上車削偏心件、雙頂尖法車偏心件、在偏心卡盤上車削偏心件、專用夾具法車削偏心件等。

關(guān)鍵詞：偏心件;裝夾工藝;數(shù)控車削

偏心工件指零件的外圓和外圓或外圓和內(nèi)孔的軸線平行而不重合，偏一個(gè)距離的工件，兩平行軸線之間的距離稱為偏心距。在機(jī)械傳動(dòng)中，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)一般都是通過偏心工件來實(shí)現(xiàn)的，而偏心件在數(shù)控車床上加工時(shí)主要依賴于裝夾方案合理設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，即通過偏心安裝工件進(jìn)行加工，也就是要使偏心部分的軸線與車床主軸軸線重合。

一、偏心件加工方法

偏心件加工主要是通過采用合理的裝夾方法來實(shí)現(xiàn)，即把需要加工的偏心部分的軸線找正到與車床主軸旋轉(zhuǎn)軸線重合，實(shí)際加工中還需考慮工件數(shù)量、形狀、精度等要求，一般車削偏心件的加工方法有五種，即在三爪卡盤上車削偏心件、在四爪卡盤上車削偏心件、雙頂尖法車偏心件、在花盤上車削偏心件、專用夾具法車削偏心件。

二、偏心件數(shù)控車削裝夾工藝

（一）三爪自定心卡盤裝夾工藝

三爪自定心卡盤裝夾速度快、定心精度高，為通用車削裝夾夾具，在加工偏心件時(shí)，在一個(gè)爪與工件接觸面之間墊上一塊墊片（如圖1所示），以使工件軸線相對于車床軸線偏離一個(gè)偏心距，墊片厚度可按以下公式計(jì)算：

實(shí)測結(jié)果比要求的大取負(fù)，反之取正。

實(shí)際操作時(shí)，先用1.5e厚度的墊片在卡爪上墊好試車削，測量出試車削后的實(shí)測偏心距，計(jì)算偏心距與實(shí)測值差值，再計(jì)算出k值，若實(shí)測值比要求的大，則公式中k前符號(hào)取“-”，反之取“+”，計(jì)算所得x值就是墊片厚度。

三爪自定心卡盤裝夾加工注意事項(xiàng)：

（1）選用硬度較高材料做墊片，以防止夾緊變形，墊片與卡爪接觸面做成與卡爪圓弧相同的圓弧面。（2）裝夾時(shí)，工件軸線不能傾斜。（3）對精度要求高的工件，應(yīng)在試切后，計(jì)算調(diào)整墊片厚度，才可正式車削工件。

此方法加工的產(chǎn)品質(zhì)量較差，偏心量的尺寸精度以及兩軸中心線的平行度難于保證，而且需要試車、測量、計(jì)算才能確定墊片厚度，生產(chǎn)效率低，只適合單件小批量、偏心距較小的短軸加工。

（二）四爪卡盤裝夾工藝

小批量、形狀比較復(fù)雜的偏心工件，可用四爪卡盤裝夾。裝夾時(shí)先將兩爪對稱布置，另兩爪不對稱，其偏離主軸中心的距離等于偏心距;然后用百分表找正，使偏心軸線與車床主軸線重合;再用百分表校正偏心距，即用百分表壓觸在工件外圓上，轉(zhuǎn)動(dòng)工件一周，最大和最小讀數(shù)的一半即為偏心距，移動(dòng)百分表用同樣方法測另一處，兩處測量數(shù)值基本一致，將四爪均勻夾緊;在精車前復(fù)查一次偏心距。在車削過程中，粗加工進(jìn)給量、背吃刀量要小，半精加工切削用量可適當(dāng)增加。

多件加工，裝卸工件時(shí)活動(dòng)一個(gè)卡爪即可，但要隨時(shí)檢查偏心距。此裝夾方法定位準(zhǔn)確、加工精度較高，適合偏心距較小的短軸加工。

（三）雙頂尖法裝夾工藝

此裝夾方法適用于較長偏心軸，要求在軸的兩端面鉆基準(zhǔn)中心孔、偏心中心孔，用兩頂尖、一個(gè)雞心夾頭裝夾工件。

用兩頂尖安裝、車削工件時(shí)，先在工件兩端面根據(jù)偏心距要求，鉆偏心中心孔，加工時(shí)先頂住工件基準(zhǔn)圓中心孔車削基準(zhǔn)外圓，再頂住偏心中心孔車削偏心外圓。

對于小批量、精度要求不高的偏心軸，偏心中心孔可經(jīng)劃線后在鉆床上加工;偏心精度要求高時(shí)，可在坐標(biāo)鏜床上加工;大批量生產(chǎn)時(shí)，可在專用偏心夾具上加工。

裝夾加工時(shí)注意事項(xiàng)：（1）鉆中心孔時(shí)要保證基準(zhǔn)圓中心孔和偏心圓中心孔的位置精度。（2）頂尖與中心孔接觸松緊程度適當(dāng)，且在其間加注潤滑油，以減少磨損。（3）車偏心圓時(shí)，在一轉(zhuǎn)內(nèi)加工余量變化大，且是斷續(xù)切削，會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，因此切削用量要小，并從偏心最遠(yuǎn)處切入。

（四）花盤裝夾工藝

此方法適用于加工長度較短、偏心距較大，精度要求不高的偏心孔工件。先將工件外圓、兩端面加工至要求后，在一端面上畫好偏心孔位置，然后用壓板均布地把工件裝夾在花盤上，校正后壓緊即可。

（五）專用夾具裝夾工藝

1.固定偏心軸套法

在批量生產(chǎn)中，偏心軸套法應(yīng)用比較普遍。偏心軸套（如圖3）指軸套內(nèi)孔與外圓軸線不重合，相距一個(gè)偏心值。在裝夾定位時(shí)，偏心軸套外圓中心線與工件偏心段中心線同軸，而偏心軸套內(nèi)孔中心線與工件非偏心段外圓中心線重合，在加工偏心段時(shí)，工件繞偏心段軸線旋轉(zhuǎn)，其軸線與非偏心段不重合。

如圖4所示加工件，大端車削完成后，以大端定位裝入偏心軸套內(nèi)孔，偏心軸套裝入三爪自定心卡盤，以其外圓定位，由于偏心軸套軸向開有1.5-2mm的軸向槽，受三爪自定心卡盤的夾緊力后自動(dòng)收緊并夾緊工件。

偏心軸套法比三爪自定心卡盤加墊片裝夾法生產(chǎn)效率高，但由于偏心軸套開有軸向槽，夾緊工件時(shí)偏心軸套會(huì)產(chǎn)生變形，偏心值公差及兩軸中心線平行度會(huì)受到影響，工件尺寸精度和形位精度難以提高，因此，此法適用于批量較大但對工件精度要求不高的偏心軸加工。

偏心軸套結(jié)構(gòu)也可以用螺釘孔代替軸向槽，如圖5所示，在偏心軸套圓周上均布三個(gè)緊固螺釘孔，裝夾工件時(shí)通過三爪自定心卡盤夾緊偏心軸套外圓，工件與偏心軸套內(nèi)孔有間隙，通過緊固螺釘定位并夾緊工件。這種偏心軸套比軸向槽結(jié)構(gòu)精度高，找正快，但夾緊力較小，在切削加工時(shí)切削用量應(yīng)適當(dāng)減小。

偏心軸套法適應(yīng)于批量生產(chǎn)偏心零件，精度要求不高的場合。

2.可調(diào)偏心軸套法

上述偏心軸套法偏心距不可調(diào)，只適于一種偏心值的偏心件加工。

優(yōu)化措施：將兩種結(jié)構(gòu)的偏心軸套組合起來使用，帶緊固螺釘孔的偏心軸套作為外偏心套（固定偏心套），帶軸向槽的偏心軸套作為內(nèi)偏心軸套（調(diào)整偏心套），如圖6所示，固定偏心套外圓裝夾在三爪自定心卡盤中，其軸線與機(jī)床主軸線重合，固定偏心套偏心孔與調(diào)整偏心套外圓同軸，裝夾工件時(shí)，工件裝于調(diào)整偏心套的偏心孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整偏心套即可改變調(diào)整偏心套偏心孔軸線相對機(jī)床主軸線位置，即改變工件偏心值。

三、加工實(shí)例

如圖所示偏心件有兩處偏心軸段，且兩處偏心值、及偏心方向不相同，用可調(diào)偏心軸套法裝夾加工工藝如下：

先將工件毛坯用三爪自定心卡盤裝夾加工出光軸，直徑為B段尺寸，精度達(dá)到B段要求，長度為標(biāo)注值。

（1）粗車偏心軸C段。

①用可調(diào)偏心軸套法裝夾加工工件一端，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整偏心套調(diào)整工件偏心值（C段偏心值），百分表校正，調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘使調(diào)整偏心套夾緊工件，在三爪自定心卡盤上夾緊可調(diào)偏心軸套。

②編程加工C段，保留0.5mm左右精加工余量。由于在一轉(zhuǎn)內(nèi)加工余量變化大，且是斷續(xù)切削，會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，因此在程序參數(shù)設(shè)置時(shí)，切削用量要小，并從偏心最遠(yuǎn)處切入，即X大于光軸直徑值開始，Z向分層切削。

（2）檢查偏心距。

可用游標(biāo)卡尺測量兩外圓間最大距離和最小距離，偏心距等于最大值與最小值的一半，若誤差較大，需調(diào)整校正。

（3）精車偏心軸。

編程精車達(dá)到尺寸、精度要求。

（4）取下工件，掉頭裝夾工件（B段），轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整偏心套調(diào)整工件偏心值（A段偏心值），百分表校正，按1—3步驟加工A段。

（5）偏心件的檢測方法。

①游標(biāo)卡尺測量：適用于測量精度要求不高的偏心件。

②心軸、百分表檢測：適用于精度要求較高、偏心距較小的偏心孔工件。

③兩頂尖、百分表檢測：適用于兩端有中心孔、偏心距較小的偏心件測量。

隨著智能制造時(shí)代的到來，數(shù)控技術(shù)也將得到更快的發(fā)展，各種加工中心在加工復(fù)雜、異型零件方面也越來越容易，偏心軸的加工也會(huì)變得越來越簡單，但其加工過程仍然以最基本的工藝為基礎(chǔ)，工藝的優(yōu)化是提高產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證。

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作者簡介：曹丹（1978—?），女，漢族，湖南湘潭人，本科，技師，研究方向：機(jī)械加工。