張波濤

摘 要：本文對典型偏心軸零件進行加工工藝方案探討研究。針對偏心軸類零件加工中的常見的尺寸超差、裝配難保證問題，分析零件加工難點，通過制偏心胎、磨削裝夾外圓減少了零件裝夾誤差，通過調整熱處理余量法減少了零件熱處理變形，通過壓縮光桿尺寸法減少了零件裝配誤差，通過刀具優(yōu)化減少了零件變形，通過優(yōu)化切削參數(shù)提高零件加工效率。經(jīng)過試切加工驗證，該工藝方案可以有效改善偏心軸類零件加工質量不穩(wěn)定的問題。

關鍵詞：車削工藝;偏心軸;加工

引言

偏心軸類零件因其加工精度高，加工質量不穩(wěn)定，一直是制造加工的難點。此類零件常用來實現(xiàn)回轉運動與直線運動的轉換，其加工質量尤其是偏心部位的尺寸精度更是直接決定著機構的運動狀態(tài)。常見的偏心零件分為偏心軸與偏心套。外圓與外圓偏心的工件稱為偏心軸;內孔與外圓偏心的工件稱為偏心套。本文從典型偏心軸零件入手，對偏心軸類零件的加工技術做相應探究。該零件材料為不銹鋼，是典型的偏心軸類零件。

1偏心軸零件工藝技術分析

偏心軸類零件加工過程中，常出現(xiàn)以下問題：

1.零件材料為不銹鋼，加工過程中，由于不銹鋼材料韌性大、熱強度高、導熱系數(shù)低，容易造成刀尖處切削溫度高，從而導致產(chǎn)生積屑瘤，加劇刀具磨損、影響零件表面質量。

2.零件最大輪廓尺寸約為φ35×130（mm），熱處理易變形，影響零件尺寸精度

3.保證零件同軸度的前提下，零件外圓相切處存在臺階，裝配干涉;保證相切的時，零件的偏心間距又無法得到保證。

4.偏心軸光桿尺寸為Φ16f7（-0.016，-0.034）與雙排滾針軸承16（0，-0.019）為過渡配合，存在安裝不上的情況。

2偏心軸零件加工工藝設計

2.1偏心工藝方法梳理

2.1.1三爪卡盤加墊[1]

在長度較短，偏心距較?。╡<6mm）的偏心工件，在加工時常用在三爪自定心卡盤的一個卡爪上增加一塊墊片，使工件產(chǎn)生偏心來車削。加墊法適合于單件小批量零件生產(chǎn)試制，其墊片在裝夾時不夠便捷，受工人技能水平影響較大。

2.1.2制偏心胎

通過制作與零件偏心距一致的偏心胎，來實現(xiàn)偏心零件的加工。偏心胎法適合于大批量加工，在初次制作完成后，后續(xù)生產(chǎn)裝夾簡單，加工精度高，通過打百分表，單邊精度可達0.01mm。

2.1.3四爪卡盤劃線找正加工

依據(jù)對稱卡爪對車床旋轉中心的偏移量來確定偏心軸的偏心量（用百分表校對[2]） ， 這是一種試湊方法， 需要反復校正， 且無法達到較高的精度等級和公差要求， 如果是批量加工， 每加工一根軸要為此試湊校正多次， 生產(chǎn)效率太低， 同時達不到質量要求。

2.1.4制作偏心可調卡盤[3]

車削精度高、批量較大的偏心工件時，可以用偏心卡盤來車削。偏心卡盤分兩層，底盤用螺釘固定在車床主軸的連接盤上，偏心體與底盤燕尾槽相互配合。偏心體上裝有三爪自定心卡盤。利用絲杠來調整卡盤的中心距，偏心距e的大小可在兩個測量頭之間測得。當偏心距為零時，兩測量頭正好相碰。轉動絲杠時，測量頭逐漸離開，離開的尺寸紀委偏心距。兩測量頭之間的距離可用百分表或量塊測量。當偏心距調整好后，用4只方頭螺栓緊固，把工件裝夾在三爪自定心卡盤上，即可進行車削，由于偏心卡盤的偏心距可用量塊或百分表測得，所以可用獲得很高的精度。

2.1.5制兩頂尖孔車偏心軸

一般的偏心軸，只要兩端面能鉆中心孔，有雞心夾頭的裝夾位置，都可以用在兩頂尖間車偏心的方法。因為在兩頂尖間車偏心軸與車一般外圓沒有很大區(qū)別，僅僅是兩頂尖在偏心中孔中加工而已。這種方法的優(yōu)點是偏心中心孔已鉆號，不需要花費時間去找正偏心;定位精度較高。

2.1.6宏程序制偏心

宏程序[4]是運用對數(shù)控系統(tǒng)存儲器物理地址進行定義或賦值，可以對完成某一功能系列的指令動作存儲，也可以實現(xiàn)對邏輯運算和算術運算的變量值或數(shù)存儲。利用宏程序加工偏心工件，就是將偏心工件的輪廓曲線模型融合成一個偏心工件加工的程序。宏程序法制偏心的優(yōu)勢在于無須偏心裝夾即可完成偏心零件的加工，但其需要工件轉動軸與刀具徑向進給聯(lián)動，機床主軸需具備伺服功能才能實現(xiàn)軸的連續(xù)定位控制。

2.2工藝方案實施

2.2.1使用加墊法制作偏心胎

通過綜合考量生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，結合各偏心工藝方法精度，采用制偏心胎法實現(xiàn)零件偏心部位的加工。利用所得墊片厚度，制造出用于零件外圓加工的偏心胎，使用偏心胎，符合基準統(tǒng)一的定位原則，零件φ22，φ16，φ12外圓均使用偏心胎φ40外圓為基準。使用偏心胎法加工偏心軸可以有效降低零件裝夾誤差，對工人技能水平要求低，加工質量穩(wěn)定。

2.2.2磨削裝夾外圓

為進一步減少尺寸誤差，提高零件精度，在車削偏心外圓前，需增加磨削工序，對零件裝夾定位部分進行磨削，使其公差保持在0.05mm以內。

2.2.3調整熱處理余量

結合零件材料特性及零件尺寸，設置熱處理余量為2mm，留足熱處理變形余量。在熱處理后，先利用車工去除大余量，再利用磨工精加工，保證同軸度等形位公差，消除因熱處理變形引起的尺寸超差。

2.2.4壓縮光桿尺寸

由于偏心軸光桿尺寸Φ16f7（-0.016，-0.034）與滾針軸承（0，-0.019）為過渡配合，存在一定的過盈量，故而會發(fā)生無法配合的問題。因此，在實際加工中，對外圓尺寸進行壓縮，由Φ16f7改為Φ16（-0.024，-0.034），利使其配合關系轉為間隙配合，保障了零件裝配。

2.2.5切削刀具選擇

針對易產(chǎn)生積屑瘤問題，在加工零件外圓時，需綜合考慮刀具主副偏角與刀尖角。刀具主偏角為主切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角，影響主切削刃的受力與導熱能力。工人常用主偏角93°的刀具進行切削，該角度刀具有著較大的切削力，但是易造成零件彎曲變形，零件熱處理后受到應力影響，彎曲變形會更加嚴重。刀具的副偏角是副切削刃在基面上的投影與背離進給方向間的夾角，減小副偏角可以減小工件表面的粗糙度值，但是過小的副偏角又會使背向力增大。刀尖角為主副切削刃在基面上投影間的夾角，影響刀尖強度和散熱性能。結合零件外形，選用主偏角35°，副偏角6°的車刀，可以降低零件的切削力，減少零件變形程度，提高加工精度。

3驗證分析

3.1車床上測量偏心距

對于偏心距較?。╡<5），不易放在V形塊上測量的偏心零件，可以將其夾持在車床上使用百分表進行測量其偏心距。測量時，將百分表側頭與零件偏心部位接觸，緩慢轉動零件，記錄百分表的最大最小讀數(shù)。其尺寸的最大值與最小值之差，就是零件偏心距的二倍。

3.2 V形塊測量偏心距

對于偏心距較大（e≥5）的工件，可將零件放置在V形塊上進行測量。測量時，轉動偏心軸，用百分表測量出偏心軸的最高點h;再將百分表移動，測出偏心軸外圓與基準外圓的距離a，使用以下公式即可計算：

其中，D為基準外圓直徑，d為偏心軸直徑，a為基準軸外圓與偏心軸外圓最小距離。

3.3試切結果

對該工藝方案進行三次小批量試切加工，共計車削偏心軸零件60件，其結果顯示：加工出的零件有著較好的表面質量，形位公差得到了保證，滿足零件圖紙技術要求，在裝配時無卡塞等現(xiàn)象，滿足裝配后的實際使用功能。每次交檢合格率達到了100%。在后續(xù)的批生產(chǎn)中，交付的合格率持續(xù)為100%。

結語

本文針對典型偏心軸零件加工工藝方案進行概述，主要采用制偏心胎法實現(xiàn)零件的偏心外圓加工，輔以磨削裝夾外圓，調整熱處理余量，壓縮光桿尺寸，選擇合適切削刀具與切削參數(shù)。經(jīng)實際加工驗證，該工藝方案可以減少零件返修頻次，縮短零件生產(chǎn)周期，產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率大幅提升。為后續(xù)此類零件的加工提供了案例，對相似零件具有指導意義。

參考文獻：

[1]王公安，車工工藝學[M]，北京：中國勞動社會保障出版社，2014。

[2]喬立新，車工工藝學[M]，湖南：湖南大學出版社，2010。

[3]王平，車削工藝技術[M]，沈陽：遼寧科學技術出版社，2009。

[4]李福運，非偏心裝夾實現(xiàn)偏心工件的加工[D]，廣東：機電工程技術，2017。