单拐曲轴的车削方法

未来第一站 · 发表于 2016-10-22 08:57:34

本帖最后由未来第一站于 2016-10-22 08:57 编辑

一、技术要求与工艺分析（图1）

1、主要技术要求：

（1）外圆共三处，共4处，共2处。

（2）长度共2处,共4处,各1处。

（3）角两处。

（4）形位公差的偏心外圆与轴线的平行度误差为。

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”。
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。
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）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。
（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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

三、本例题加工方法与步骤

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）

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）

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。

　　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）

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)

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)

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)

至此，加工工序已基本结束，倒棱去毛刺后送检。

四、检查方法

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。

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。

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。

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。

其垫片厚度可用下面近似公式计算：

X = 1.5e(1－)

式中：X—垫片厚度（mm）

　　　　　　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：

X = 1.5×4( 1－) = 6×0.9917 = 5.95(mm)

2、扇形垫片厚度的计算

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。

扇形垫片的厚度可用下面的近似的公式计算：

　　　　X = 1.5e( 1 +)

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 +) = 16.14(mm)

3、垫片厚度的修正

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。

以上来自金属加工作者：株洲技术学院韩美容

702736 · 发表于 2016-10-22 10:04:47

很传统

ltzian · 发表于 2016-10-22 11:38:50

受益非浅

我走更远 · 发表于 2016-10-22 13:31:52

好资料，学习了！

五面怪 · 发表于 2016-10-22 13:46:37

谢谢楼主让我们重温了一下知识！对于单件、小批量基本都是这样加工的！批量基本都是偏心工装来实现各偏心距的尺寸精度等等。

CZHzrl123 · 发表于 2016-10-22 14:20:02

好资料，学习了！

剑南春17385 · 发表于 2016-10-22 20:51:27

虽然不懂，帮顶！

小河HH · 发表于 2016-10-22 21:34:43

这个很全面，也很详细，更很专业。

QQ422989570 · 发表于 2016-12-3 11:38:17

很棒

技工lm · 发表于 2016-12-8 08:57:39

经典案例

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