单拐曲轴的车削方法及工艺分析

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1、主要技术要求：　　（1）外圆共三处，共4处，共2处。 + j( A4 f/ M9 a9 t' W

　　（2）长度25mm共2处,4mm共4处,8mm、5mm、300+0.1、46mm、160±0.1mm各1处。

　　（3）45o角两处。 ! |! C9 E, ^& u7 M# U

　　（4）形位公差 的偏心外圆与轴线的平行度误差为0.05mm。 3 l5 x, t8 Q2 K8 o

　　2、工艺分析：

　　在-机器中由回转运动转变为往复运动，往往是由偏心机构或-曲轴来完成的；偏心工件和曲轴一般都在车床上加工。

　　偏心工件、曲轴与外圆车削有很多共同点，但是偏心工件和曲轴又有它的特殊点，这就是工件的外圆和外圆之间的轴线平行而不相重合。工件的外圆轴线平行，这一现象即称为“偏心”，这两处轴线之间的距离称为“偏心距”。 ! S: Q+ f8 {& ^& J/ S" p6 _& [

　　车偏心和车其它工件一样，加工方法不是一成不变的，而是按照工件的不同数量，形状和精度要求相应地采用不同的方法。 , x5 ~! n) w- ^1 O% f( E2 @1 y W

　　首先要考虑-零件的形状、尺寸精度和公差要求，选择合适的加工工艺。因此，事前的工艺分析一定要准确，当然可靠的加工方法和步骤也是至关重要的。 1 @( z2 O$ g2 i- ~

　　（1）偏心工件的形状全靠车削加工出来，因此，应慎重考虑，必须选择好加工工艺与加工步骤。 Q# O/ H& m6 D, N

　　（2）偏心工件可采用两顶尖装夹车削的方法。为了保证偏心外圆与轴心线的平行度和其它相关精度要求，车削偏心部分时，车刀必须要有足够的强度。要注意：硬质合金车刀在车削时易被碰坏，车偏心工件时顶尖受力不均匀，前顶尖容易损坏或移位的现象。因此，必须要经常检查。 u9 Z: E2 c; N! b* s

　　（3）在用两顶尖顶车偏心工件前，首先用三爪自动定心卡盘夹住工件一端外圆，车削工件另一端的平面后钻中心孔，一夹一顶装夹车削外圆至尺寸要求，长度尽可能车得长些。调头再用三爪自动定心卡盘夹住已加工外圆，定好工件的总长，平端面、钻中心孔，工件两端面的表面粗糙度应达到要求。 ) {6 Y* o* h0 {- m" s$ Y- M

　　二、加工难点及解决方法：

　　1、偏心工件中心孔的加工质量对工件的加工精度影响很大，偏心工件两端各对中心孔的位置要求一一对应，如果两端中心孔不在同一直线上，造成轴线歪斜，或中心孔表面加工不圆整、不光滑；都会严重引起曲轴工件加工后的形状误差和位置误差。所以，精度要求较高的偏心工件，中心孔一般都应在精度较高的坐标镗床上加工。 ; T& r; f: k6 k9 P

　　2、在两顶尖上装夹偏心工件，由于工件外圆上的受力点分布不均匀，会使装夹不牢固，开车后或切削加工中将产生较大的离心力和冲击振动，会使工件出现不圆度和工件外圆切削振动等，甚至会发生严重事故。 7 R( C, J2 ?- z4 S: T

　　3、加工较长的曲轴工件时，最突出的矛盾是工件刚性差，回转不平衡，容易变形，加工较困难；曲轴加工后用支撑螺钉支撑的方法可增加工件刚性，减少变形和振动；但一定要注意顶尖和支撑螺钉不能顶得过紧，过紧会使工件弯曲变形；若支撑螺钉顶得太松则起不到支承作用，加工中螺钉容易飞出来发生事故。

　　4、偏心工件装夹后，原中心线已偏移一定距离，为了防止打坏车刀产生事故，进刀切削时应先从工件最高点开始。 0 d3 }4 B0 r/ M d) U/ K3 @

　　5、检查偏心距e时，工件应在顶在两顶尖间打百分表测量。（百分表上的最大读数-最小读数=2e），如果百分表量程不够，可加块规或在高度游标尺上安装百分表和测量。 7 S' n. L( K# y* z9 V) i

　　6、车削偏心工件，切削速度不宜选得过高，车刀前角与后角不宜磨得过大。

　　7、车偏心工件时顶尖受力不均匀，前顶尖容易损坏或移位。因此必须经常检查并保证两顶尖处在有摩擦力又有间隙的状况。 & @* F9 W0 j* Z: D3 _4 {+ ^5 f" [

　　8、注意调整车床主轴的间隙，特别是当车床精度较差时，更显得重要。 ' T& i4 ?6 U% ^5 i, r' c

　　三、本例题加工方法与步骤 * [- u; ?6 F1 {/ b! j% F/ l

　　1、零件备料为，45#钢棒料。用三爪自动定心卡盘夹住毛坯外圆，伸出长校正，将端面车平，钻中心孔。再次夹持外圆长处，用活动顶尖采用一夹一顶的方法。粗车、精车Φ60 0 -0.1 mm至尺寸要求，再调头车端面，注意包好薄铜皮，防夹伤工件表面，将总长控制在160±0.1 mm的尺寸要求。钻Φ3mm中心孔。（图二） & ?& w) d- x7 u: W

2 v. ]+ H7 X" g, E2 k! n

图2

　　2、在轴的两端面上涂色，把工件放在V形架上进行划线，用划针盘(或游标高度尺)先在端面和外圆上划一条与工件中心线等高水平线。（图3） * V ^2 x4 `3 ]* {' n/ z

图3 9 o# N C# c- D6 x

　　把工件转动90°，用90°角尺对齐已划好的中心线，在端面上和外圆Φ60mm上划出垂直中心线，在两端划出一条偏心距为13±0.1mm的中心线，再在两端划出另一条偏心距13±0.1mm的中心线，见(图4)、（图5）。在4个偏心中心精确钻出4个3mm的中心孔。

图4                          图53

　　用平行夹夹住Φ60 0 -0.1 mm的外圆，在两曲轴中心顶尖间装夹，粗、精车曲轴部外圆尺寸Φ28-0.010 -0.035 mm×40mm，及Φ20 -0.010 -0.018mm×30 +0.1 0mm。

　　注意末注圆角R1的加工。（图6）

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图6 9 B. s% G1 s( q, d7 f8 N0 H7 {

　　4、用平行夹夹住Φ60 0 -0.1 mm的外圆，在两支承轴颈中心顶尖孔间装夹工件，并在已加工曲轴中间凹槽装上支撑螺钉来增加曲轴刚性；使用支撑螺钉时，要保证螺钉有足够的支撑力，防止螺钉甩出。更要注意：防止支撑力过大，使曲轴变形。粗车Φ30mm×74mm，控制中间壁厚8 mm和倒角45°及长度。(图7) 0 e3 s2 k/ b4 w

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图7

　　5、调头：用平行夹夹住Φ30mm的外圆，在两支承轴颈中心顶尖间装夹工件，粗、精车Φ25 0 -0.05 mm×29mm和Φ20mm-0.010 -0.018×25mm至尺寸要求并倒角1×45°,控制中间壁厚尺寸8mm和倒角45°及长度。(图8) # N, o8 N. X' _: O0 A

图8 0 O3 |; J" \) V3 {9 q2 j

　　6、调头：用平行夹夹住Φ20 mm的外圆，在两支承轴颈中心顶尖间装夹工件，粗、精车Φ28 0 -0.05 mm×75mm和Φ20mm-0.010 -0.018×71mm及锥度1:5至尺寸要求，控制中间壁厚尺寸8mm及倒角1×45°。 (图9) + A. {4 f' A6 o# ]/ Z( f( J* l

图9

　　至此，加工工序已基本结束，倒棱去毛刺后送检。 ) w. \1 j2 `5 h4 K& S

　　四、检查方法 5 [0 C* O3 q3 T I* q

　　1、采用两顶尖的方法(见图10)，把百分表安装在刀架上，百分表的触头指在已精车Φ60±0.1的外圆上，将曲轴作上下少量的转动，在最高点处百分表置零，再将百分表触头指在Φ60±0.1的外圆最低处，将曲轴作少量的转动，在最低处读数，最高数-最低数=实际偏心距。用同样方法分别在两处取实际偏心值，两数值的平均值即为工件的偏心距。但这个方法只适应偏心距小于百分表可测范围的情况下，对偏心距较大的(如本例偏心距为26)应采用下述方法。

( d: ]1 N! a2 P/ X* y

图10

　　2、仍采用两顶尖的方法(见图11)，把百分表安装在高度游标尺上，高度游标尺放在已卸去刀架的小滑板上，百分表的触头指在已精车Φ60±0.1的外圆上，利用高度游标尺作整读数，百分表作微读数，在最高处和最低处的读数相减，求出其偏心距。也可用块规求出偏心距，其余按上述方法即可。

图11

　　3、平行度的测量(如图12)，把工件两端轴颈妥放在专用检验工具上，再在垂直和水平4个不同位置检查曲轴轴线对两端轴颈轴线的平行度，其平均误差应小于图纸规定的公差0.05mm。 - d2 X+ A _: ~3 r4 r0 J- \# o

图12 ' `7 w2 G: n% a! ]; B3 G! G

　　车削时，先把工件车到需要的直径和长度，并把两个端面车平。然后在三爪卡盘的一个或两个卡爪上垫上适当形状和厚度的垫片，就可以车削偏心部分了。垫片的形状和厚度，可以根据偏心距的大小不同来选择。由于垫片的形状不同，所以垫片厚度尺寸的计算方法也有所不同。 1、方形垫片厚度的计算：车削偏心距较小（e ≤5～6mm）的偏心工件，可以用方形垫片如图13。 , l" P" E. h3 C' Q$ H% T) Y

图13 . L0 E# z) R# l9 ^/ z! _& v

　　其垫片厚度可用下面近似公式计算：

　　X = 1.5e(1－e/2d) 0 e$ j# E% s/ n6 G, w1 m3 f& A

　　式中：X—垫片厚度（mm） 0 k3 ]: P5 y9 Z- X, r3 N9 d

　　e—偏心工件的偏心距（mm）

　　d—偏心工件卡爪夹住部分的直径（mm）。

　　图中所示偏心工件卡爪夹住部分的直径为60mm，偏心距为4mm，其垫片厚度为： $ ]- F' |% [* u" s: ^, [6 Q5 @8 v( R

　　X = 1.5×4( 1－1/2*60) = 6×0.9917 = 5.95(mm) ! r, k8 o0 c- L

　　2、扇形垫片厚度的计算 2 F% e* }3 w6 ^( b- M/ f( S6 o

　　在车削偏心距较大（e>6mm）的工件时，可以应用扇形垫片如图14。 # J2 ~# \+ c: }5 u3 d1 C" h

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图14 ' N9 D1 K+ }# h: p, J) N

　　扇形垫片的厚度可用下面的近似的公式计算：

　　X = 1.5e( 1 +  e/2d+6e) 4 h8 T, Q& n% Z7 p6 x' B) V, b

　　如一偏心工件直径为36mm，偏心距为10mm，其扇形垫片厚度为：

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

　　3、垫片厚度的修正 8 S6 K6 H/ k/ K

　　由于通过计算得出的垫片厚度只是个近似值，而三爪卡盘卡爪精度、垫片材料的硬度和强度等因素也影响着偏心距；而且在实际操作中，使用按计算厚度的垫片加工偏心零件，往往大于所需要的偏心距，这就需要用试验的方法修正垫片厚度。一般是根据计算的垫片厚度先车削一个偏心工件，接着检验这个工件的偏心距，测出偏心误差值并适当修正垫片厚度，直到加工出偏心距合格的零件为止。