偏心轴车削加工的三种方法.pdf
偏, b S J 车削加工的三种方法 江苏多棱数控机床股份有限公司 常州2 1 3 0 1 2 夏向阳 根据笔者的经验,在车床上加工偏心轴类零件有以 下四种方法双顶尖法、三爪 自定心卡盘加垫片法、偏 心轴套法、偏心轴套加胀紧套法,其中双顶尖法较简单 且加工精度不高这里不作具体介绍,下面就另外三种方 法作详细的分析。 1 . 三爪自定心卡盘加垫片法 最传统的偏心轴车削方法为三爪 自定心卡盘加垫片 法 , 如图 1 所示,在三爪 自 定心卡盘上任取一个卡爪 , 在卡爪与工件 细 圆柱面之间垫上一块厚度预先计算好 的垫片,垫片厚度可按下式计算 1 . 5e k k1 . 5 Ae △ e I e e I 时视线受影响的困难,要采用分层切削法 ,先将螺纹部 分车至一定的深度后 , 利用借刀法分别向两侧 “ 排刀” 车削 使螺旋槽成台阶形状 ,这时螺旋槽的排屑既顺 利, 有利于操作者的视线观察,还可提高工件的实际加 工强度,避免了直进法车削时因阻屑产生的 “ 打刀”现 象。另外,控制车床操纵离合器正、反车的摩擦片应调 整得松紧适当,以提高退刀和停车的准确性。 特别提示 对于闭合螺母间隙较大的车床,一定要 配上闭合螺母挂砣,防止车削过程中闭合螺母 自 动跳起 而造成事故。 ② 进 、 退刀准确性的保证。小径较小 的螺旋推 进器 ,精车时,因受后顶尖的影响 ,往往会 出现进刀 困难或根本无法进刀的问题,解决问题 的方法有 a . 中心孔可钻得小一些;b . 将 后顶尖更换为带 台阶的 固定顶尖;c . 将工件的螺纹一端面加长 3 ~5 m m,长 出部分车成小于螺纹小径的尺寸 ,留作进刀位置,工 件加工完毕后截去;d . 因螺纹深度较深 ,需 经多次 反复车削,为防止中滑板多进一圈将工件顶弯造成事 式中 垫片厚度 e 工件偏心距 e 试车后实测工件偏心距 |i} 修正系数 △ e 试车后偏心距的误差值 图 1 三爪自定心卡盘加垫片法图示 下面以图 1 所示的工件为例来说明一下垫片厚度的 整个计算过程, D 3 0 m m, 1 8 m m ,e 4 m m, 则 故,还可以在中滑板旁边 放置一 物作为进 刀的参照 物 ,提高进刀 的准确性 ;e . 精车螺纹时,因退 刀的 空间较小 ,很容易与工件的柄部发生碰撞,为降低操 作者的紧张情绪 ,可将操作杆离合器调整到可以 “ 溜 车”的松紧程度 ,以提高退刀的准确性 ;f . 批量车削 时粗、精车分开 ,以便消除粗加工 时工件 的内应力, 减少工件的变形 。 ③ 大径尺寸和位置精度的保证。因工件螺纹大 径和柄部均留有精车余量,所以测量大径时 ,可以利 用外径千分尺配合辅助测量板 测量板要求平直、尺 寸准确 ;测量时,测量板平放于两牙型顶端 ,大径 的实际尺寸等于外径千分尺的读数减去测量板的厚 度 ,大径精车完毕后 ,工件可装夹在两顶尖间车削加 工柄部 ,以保证 同轴度要求 ,若夹持柄部可用鸡心夹 头 ,若夹持螺纹大径可用加工好的内孑 L 略大于螺纹大 径的开缝套,并借助对分夹头加紧,从而完成螺旋推 进器精车外圆的车削加工 ,保证位置精度要求。 收稿 日期2 0 0 7 0 5 1 8 缸板l 冷 加 工 堡 复 塑- 臣 U w . r r c h i n i s t . o o 1 17 . ∞ 维普资讯 扎 哆昝 幻 船 嬲 曩 ∞ 毒 。 囊 , . ; 。 , , 麓 囊 舔 曩 1 . 5 e 1 . 5 X 4 6 ,按照计算厚度 1 . 5 X 4 m m6 m m 。预选 6 m m厚垫片在卡爪上垫好后试车, 测 出试 车 后 的实 测 偏 心 距 为 e 3 . 9 m m ,A e I e e I 4 3 . 9 0 . 1 m m , 1 . 5 A e 1 . 5 X 0 . 1 0 . 1 5 mm ,所 以 1 . 5 e 1 . 5 X 40 . 1 5 6 . 1 5 m m ,6 . 1 5 m m就是修正后的垫片厚度,也就是 图 1 所示的工件采用三爪 自定心卡盘加垫片法车削时要 加的垫片厚度。 此法加工出来的产品质量较差,偏心轴的偏心量 e 的尺寸精度以及两轴中心线的平行度难于保证,易出废 品, 而且需要试车、 测量、计算后才能确定最终的垫片 厚度,生产效率较低,只适宜单件生产时采用。 2 . 偏心轴套法 如图2 所示,在工件 3 加工至大端 的外圆尺寸 后 , 将其插入偏 心轴套2 的如 的内孔 中, 然后用三爪 l 中 心 线 2 甲 D 笺 j / / / f n 广 4 耋 L 一槽宽1 .5 ~2.⋯ 图2 偏心轴套法图示 1 . 三爪自定心卡盘2 偏心轴套3 . 工件 偏心轴 4 顶尖5 . 车刀 自定心卡盘夹紧偏心轴套 2的 的外圆。由于偏心轴 套2轴向开有 I . 5 ~2 m m的槽,偏心轴套受到三爪 自定 心卡盘卡爪的夹紧力后会 自动收紧并夹紧工件 3 ,此时 即可车削工件 3 的 如 端外圆至尺寸。偏心轴套 2的“ 的外圆的中心线 2与工件 小端外圆 纰 的中心线 I 同轴,偏心轴套 2的 D 的内孔的中心线 4 与工件 大端外圆 如 的外圆中心 线 3同轴,偏心轴套外圆 上沿轴线方向开有 I . 5~ 2 mm的通槽,此槽 的作 用是使偏心轴套受到三爪 自 定心卡盘卡爪的夹紧力 后 自动收紧并夹紧工件。 此法比三爪 自定心卡盘加 垫片法提高了生产效率, \ 垂 l 中心线3 缩短了校正和计算时间。但 由于偏心轴套轴向开有通 槽, 夹紧工件时偏心轴套会产生变形导致对中性受到影 响, 使偏心轴的偏心量 e 的尺寸公差和两轴中心线的平 行度均受到不良影响, 工件加工也难以达到较高的尺寸 精度和形位精度。因此,此法适用于批量较大但对工件 的精度要求不是太高的偏心轴的车加工的场合。 3 。 偏心轴套加胀紧套法 为了进一步提高偏心轴的尺寸精度和形位精度,笔 者设计了图3 所示的偏心轴套加胀紧套专用工装夹具。 该夹具由偏心轴套 2 、自对中胀紧套 6 组成,其中 自 对 中胀紧套 6 由支撑套 6 - I 、 胀紧套右套 6 2 、胀紧套左套 6 3 、螺钉 6 4 组成。此方法与偏心轴套法采用的偏心轴 套的区别在于本夹具的偏心轴套 2 不需要开轴向槽, 工件 3 靠自 对中胀紧套 6 胀紧在偏心轴套 2的内孔中, 然后将偏心轴套 2夹紧在三爪 自定心卡盘 I 中,即可对 工件 3 的 似 段的外圆进行车加工。自对中胀紧套 6由 专业厂家生产可以作为外购件采购到, 其 自 对中性能非 常好,胀 紧后 可保 证轴 与轴套 之 间的 同轴度小 于 0 . 0 2 m m,因此,可以显著提高偏心轴的尺寸精度和形 位精度。 下面就自 对中胀紧套 6 的胀紧原理进行简要分析。 如图 3 所示,胀紧套左套法兰的左端面圆周上均布 6个 通孔,胀紧套右套法兰的左端面的对应圆周上均布 6个 螺纹孔,胀紧套左套、胀紧套右套均为锥形开13 环,未 胀紧时,胀紧套左套法兰的右端面和胀紧套右套的法兰 的左端面在支撑套 的作用下存在 3 m m间隙, 胀紧时用 扳手均匀地按对角拧紧6 个均布螺钉 , 胀紧套左套在支 间隙3 2 、 中心 4 I \ 6 1 6 / f 、j \ / \广 、~ / 卸螺纹孔 图 3 偏心轴套加紧套法图示 1 . 三爪自定心卡盘2 . 偏心轴套3 . 工件 偏心轴4 . 顶尖5 . 车刀 6 . 自 对中型胀紧套 K T R 2 5 0 型 6 - 1 . 支撑套6 - 2 . 胀紧套右套6 - 3 . 胀紧套左套6 . 4 . 螺钉 中心线明细 黧 萎 磊 慧 星 卜 两 线 同 轴 星 辜 鬻卜 两 线 同 轴 下转第3 9页 囵 z 箜 塑 缸板 l 冷 力 口工 ww w. ma c h i n is t . o o m . ∞ 维普资讯 高,前刀面有磨损。磨损处比钢更靠近刀刃。 2 因强度较大,切削力较普通灰铸铁大,由于石 墨存在,加工时, 仍有振动会造成刀具缺损。 3 当它含共析体组织珠光体多时较硬,刀具易磨 损,当含铁素体组织多时较软,切屑易在前刀面、后刀 面上粘接。 4 高强度球墨铸铁因强度高, 使刀具寿命下降。 普通铸铁的被削性一般较好,但要注意铣加工时要 防止边缘崩落 如图 1 2 。什么是边缘崩落这是指铸 铁加工时, 切刃切到被削材边缘,角端变弱,承受不住 切削力而崩落。为防止崩落, 铣刀刀片主偏角选 4 5 。 较 好。除 K类硬质合金与相关涂层适切铸铁外,高效铣削 铸铁常用 C B N刀片。 落 纹 图1 2 边缘崩落 5 . N类刀具材料 N 类刀具材料适合加工铝、铜等及其合金。 一 般讲这类材料比钢与铸铁的被削性好,其加工特 点为 1 切削速度可高达钢的4倍,消耗动力少。 2 可长时间连续切削、刀具磨损小,适用切削条 件范围广。 3 加工精度高,易获 1 0 / m加工精度 ,用大量切 削液时,加工表面质量更高。 4 因切削力小,故对机床刚性要求不高。 5 切屑处理性能差,切屑易伸长缠绕。 6 工件表面会产生加工变质层,表面组织与内部 不同。 7 工件因软,易变形 ,易振动,夹紧处易损伤, 夹紧力宜小。 8 切屑易粘接、熔接在刀具上,造成刀具损伤 , 加工表面产生毛刺。 9 刀具若磨损即会影响加工表面质量,产生毛 刺,应及时重磨或更换刀片刀角。 因 此, 加工此类材料要注意使刀刃锋利,前角加大, 刃口 倒圆、 倒棱量小。N类的刀具材料主要是金刚石、聚 晶 金刚石 P c D 、金刚石涂层、类金刚石 D L C 涂层, 以 上材料较贵, 一般加工时可用 K类硬质合金材料或 K类 硬质合金上涂的抗粘接、 熔接适铝铜加工专用的涂层。 铝硅合金是常用铝合金的一种,一般含硅量为 8 %一 1 2 %,当含硅量超过 1 2 %时称高硅铝合金, 是难加工材料, 它既轻又耐磨, 热膨胀系数小,热变形小, 故广泛用于航 空、汽车、 空调等工业中; 因其组织中含有粗大的结晶硅, 使刀具易于磨损, 含硅量越多, 硅结晶颗粒愈大,刀具愈 易磨损,故宜用金刚石刀具加工 如图 1 3 。 簟 图 1 3 高s i 铝和合金的光学显微镜照片 待续 收稿日期2 0 0 7 0 6 2 0 上接第3 2页 撑套的限制下原地不动,胀紧套右套整体 自动向左移 动,由于胀紧套左套、胀紧套右套均为锥形开口环 , 所 以胀紧套右套的锥形开口环有径向向外移动的趋势从而 顶紧偏心轴套 2 的内孔 蛔 表面,胀紧套左套的锥形开 口环有径向向内运动趋势从而顶紧工件 3的 如 的外圆 表面,工件 3 便可以可靠地夹紧在偏心轴套 2的内孔 中,加工完毕后拆卸时,均匀地拧松所有螺钉 , 将 6 只 螺钉中的 3 只拧入胀紧套左套法兰的左端面圆周上均布 3 个螺纹孔中 此螺纹孔为拆卸专用孔 , 并使螺钉端面 冒出孔 口3 m m,然后顺时针依次拧紧螺钉 ,螺钉将顶紧 胀紧套右套法兰的左端面,使两个锥形环慢慢被顶分 开,从而可以顺利地将工件 3从偏心轴套 2中取出。以 图3所示的 如 3 0 mm、蚶 1 8 mm、e4 mm的偏心 轴为例,选用 K T R 2 5 0自对 中胀紧套规格为 3 0 m m X 4 1 m m, 此规 格 的胀紧套 可 以承受的切 削力 矩 达到 4 9 9 N m、可以承受的轴向切削抗力达到 3 3 k N ,因此夹 紧安全可靠。实践证明,用此种工装加工出来的偏心轴 质量好、生产效率高,拆装工件也简单方便,此法适用 于批量较大且对工件的精度要求也较高的偏心轴的车加 工的场合。 收稿 日 期 2 0 0 7 0 6 1 9 缸撼 l 冷 加 工 笙 复 囵 wn w . r a a c h /n is . O . O n 维普资讯