偏心工件是一种把回转运动与往复运动直接进行转换的零件。对车削加工而言主要是解决偏心部分的车削, 原理就是把偏心部分的旋转中心, 校正到与车床主轴回转中心一致即可。所以讨论偏心零件的车削, 也就是解决偏心零件的装夹问题。
1 卡盘装夹车削偏心零件
采用四爪卡盘装夹偏心零件, 首先要在一根光轴上画出十字线和偏心线 (如图1所示) 。十字线延长画在外圆上, 用来校正轴线在水平方向和垂直方向的位置;偏心圆画在端面上, 以偏心点为圆心, 用来校正偏心圆的位置。
然后把画好线的短轴装夹在四爪卡盘上, 让偏心圆处在车床主轴回转中心线位置上。 (如图2所示) 装夹在四爪卡盘上。装夹时先调整相对的两个卡爪对称, 另外两爪偏移偏心距。
最后用百分表校正主、母线, 当百分表的测头沿互成90°的两条十字线滑动时, 指针摆动的值都在公差范围内, 说明光轴已校正。指针沿圆周方向运动时, 指针摆动的距离为2倍偏心距时说明偏心距已合格。即可进行加工。
采用四爪卡盘车削偏心零件, 由于受夹持外圆直径的影响, 会出现频繁的校正;夹持力不牢靠不能强力车削;加工同一批零件时一致性差;装夹速度慢。
所以用四爪卡盘装夹的方法只对数量较少、或单个零件且偏心距要求不太高的零件进行加工。所以针对这种方法只有利用选择加工对象来避免四爪卡盘的加工缺陷。
2 三爪装夹车削偏心工件
三爪卡盘车削偏心工件时把工件车成需要的直径和长度, 并车平两个端面。然后在三爪卡盘的任意一爪上垫上垫片的车削方法。在这种方法中根据偏心距的大小来决定垫片的厚度和形状。
1) 当工件的偏心距小于6mm时选择方形垫片。 (如图3) 所示。垫片厚度 (x) 由偏心距 (e) 和工件被夹持部分外圆直径 (d) 共同决定, 计算如下:
2) 当工件偏心距大于6mm时, 选择扇形垫片 (如图4所示) , 扇形垫片的厚度 (x) 。同样由偏心距和被夹持外圆直径决定。计算公式如下:
这种方法车削偏心工件, 由于计算出的垫片厚度总是近似值, 再加上卡盘自身的精度误差, 垫片材料的硬度和强度等因素, 影响着偏心距的精度。所以在实际车削过程中还要反复对垫片进行修正。采用方形垫片时, 垫片与卡爪的接触面会产生间隙, 使偏心距产生误差。
在加工中往往对长度较短、数量较多的偏心工件进行加工, 避免反复的调整偏心距, 和制作垫片浪费工时。对垫片的材料进行热处理, 使其硬度大于等于卡爪硬度防止垫片的车削加工中夹持变形和磨损。在制作方形垫片时, 与卡盘接触表面做成圆弧面。这样就以消除间隙。
3 在双爪卡盘上车削偏心工件
在双爪卡盘上车削偏心工件, 就是把三爪卡盘装夹在四爪卡盘上。同四爪卡盘车削偏心工件一样。是通过四爪卡盘调整偏心距, 工件直接夹在三爪卡盘上。 (如图5) 所示。在加工时只需校正一个就可批量加工。
采用这种加工方法时, 一旦偏心距调整好后, 偏心距比较稳定。由于三爪卡盘有自动定心的功能, 所以只要偏心距一致, 不同的夹持外圆可进行加工。但由于两只卡盘靠卡爪的夹持力连接在一起, 造成刚性较差。当偏心距够大时, 受车削力和卡盘质量的影响, 使加工过程中离心力过大装夹不可靠。
在车削加工时, 只有选择偏心距不大的零件, 采用小的背吃刀量, 较低的切削速度。当离心力不可避免时, 可在三爪卡盘的另一边安装平衡铁来解决。
4 在偏心卡盘上车削偏心工件。
偏心卡盘是将三爪卡盘用燕尾槽连接在花盘上, 用一根丝杆来调节卡盘中心与主轴回转中心的距离。在三爪卡盘和花盘上还分别有一个触头。当两触头接触时偏心距为零。 (如图6) 所示。在加工零件时, 只要用量块测出两个触头之间的距离。就能得到精确的偏心距。
这种加工方法在加工中不会出现以上几种加工方法的问题。对加工偏心工件是一种比较理想的加工方法。但制造成本较高, 只有在数量很大且偏距尺寸较多的情况下才能制造这种夹具。
5 在两顶尖上加工偏心工件
两顶尖上车削偏心工件, 要事先根据偏心距在两端端面上钻偏心点的中心孔和中心点的中心孔。然后就可用两顶尖装夹进行车削, 如图7所示。
钻偏心点的中心孔的方法:当精度要求不高时, 可以用画线法在端面上画出偏心点的位置, 然后钻出偏心点的中心孔, 当精度要求较高时可直接在坐标镗床上钻出中心孔。因为两顶尖装夹, 夹持力不牢靠, 不能进行强力切削。不能加工偏心距很大的工件。偏心距过小时偏心中心孔还会与主轴的中心孔穿通。为了避免以上问题发生, 在加工时往往采用小切削用量, 加工去除余量不多的且偏心距不大的偏心工件。当中心孔穿通时, 还要采用切去中心孔的方法来完成加工。在加工毛坯时两端各放长一个中心孔深度。当这两个中心孔用完后, 车去两端中心孔深度至工件长度, 再钻出偏心中心孔进行偏心部分的车削。如图8所示。
在实际生产中, 偏心零件是一种较难加工零件, 本文谈到的加工方法有限, 所以在车削偏心工件时, 应该根据零件的数量及特点运用相应的方法进行车削, 才能高质量、高效率的加工出偏心零件。所以熟知偏心工件的加工方法及各种加工方法的利弊很重要。
摘要：偏心零件的加工方法对零件的加工质量和效率有着决定性的作用。在机械行业中, 最常规的偏心零件有偏心轮、曲轴, 而这类零件的加工又比较复杂, 所以探讨偏心零件的车削方法, 检验偏心距的量具, 对我们提高生产效率有很大的帮助。本文主要对偏心零件的车削方法、车削过程中的易出现的问题及解决措施进行讨论。
关键词：偏心距,偏心零件,垫片,装夹
参考文献
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[2] 候祖龄, 周天祥, 陈永镇.车工实践.上海科学技术出版, 1988.
[3] 陈家芳.车工计算手册.机械工业出版, 1980.