偏心件數(shù)控車削裝夾工藝設(shè)計優(yōu)化
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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)械傳動中，回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動一般都是通過偏心工件來實現(xiàn)的，而偏心件在數(shù)控車床上加工時主要依賴于裝夾方案合理設(shè)計來實現(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，在一個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偏心距，墊片厚度可按以下公式計算:實測結(jié)果比要求的大取負(fù)，反之取正。實際操作時，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測偏心距，計算偏心距與實測值差值，再計算出k值，若實測值比要求的大，則公式中k前符號取“－”，反之取“+”，計算所得x值就是墊片厚度。三爪自定心卡盤裝夾加工注意事項:(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，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)動工件一周，最大和最小讀數(shù)的一半即為偏心距，移動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，裝卸工件時活動一個卡爪即可，但要隨時檢查偏心距。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、一個雞心夾頭裝夾工件。用兩頂尖安裝、車削工件時，先在工件兩端面根據(jù)偏心距要求，鉆偏心中心孔，加工時先頂住工件基準(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，可在坐標(biāo)鏜床上加工;大批量生產(chǎn)時，可在專用偏心夾具上加工。裝夾加工時注意事項:(1)鉆中心孔時要保證基準(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，在一轉(zhuǎn)內(nèi)加工余量變化大，且是斷續(xù)切削，會產(chǎn)生沖擊和振動，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，相距一個偏心值。在裝夾定位時，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，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，夾緊工件時偏心軸套會產(chǎn)生變形，偏心值公差及兩軸中心線平行度會受到影響，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緊固螺釘孔，裝夾工件時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，工件裝于調(diào)整偏心套的偏心孔中，轉(zhuǎn)動調(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。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，會產(chǎn)生沖擊和振動，因此在程序參數(shù)設(shè)置時，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?？捎糜螛?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：曹丹 單位：湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院