运用数控车床加工偏心零件的方法探究

运用数控车床加工偏心零件的方法探究摘要：数控车床因其加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高以及可有效改善劳动条件等特点，因此在当前被广泛用于大批量和复杂零部件的加工生产当中。

本文结合CNC-6135数控车床加工偏心零件的实例，就其在加工偏心零件时的生产特性，以及加工中夹具、刀具上的技术改进等方面进行了探讨与研究。

关键词：数控车床；加工；偏心零件；方法1.偏心件概念及总体生产工艺偏心零件即是指外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行但不重合（彼此偏离一定距离）的工件，例如实际生产中常见的偏心轴、偏心孔及曲轴均是偏心零件。

无论是偏心轴或是偏心孔，在加工方法上和一般圆柱面、圆柱孔的加工方法基本类似，只是在装夹方法上具有一定的特殊区别，要求在装夹时，需要先将加工的偏心圆部分的轴线校正到与车床主轴线重合的位置后，再进行车削。

传统的车偏心件的工艺主要是利用三爪卡盘或四爪卡盘进行装夹，然而这两种常用的加工方法，都存在着装夹过程复杂，不容易找正，精度难以控制等缺点，不适宜于批量生产。

为克服上述缺点，在CNC-6135数控车床加工偏心零件时，有针对性的设计了一种可专门用于批量生产的偏心夹具，能极大的提高零件生产的位置精度，且可以实现数控车床位置坐标的统一性，从而极大的缩短了工时。

同时，在加工过程中还通过选用先进的涂层刀具，以及确定合理的加工切削用量，从而有效提升了偏心零件的加工精度与生产效率。

2.专用夹具的设计与应用夹具的使用，主要是为了通过控制好加工过程中轴线间的平行度以及偏心距精度，以确保加工后的偏心零件具有足够的工作精度。

2.1.偏心距精度的控制多年来的加工实践证明，采用具有测量块的专用偏心夹具，具有较高的加工精度，其结构和使用情况如下：该夹具的偏心卡盘总共为两层。

其中，花盘和法兰盘是利用螺钉进行紧固连接，花盘的燕尾槽是和偏心体之间相互配合，在偏心体结构中还设置有三爪卡盘。

通过燕尾结构的利用，是偏心滑座能在花盘丝杆的调节作用下进行滑动。

数控车偏心轴编程实例数控车偏心轴编程实例数控车床是一种高效率、高精度的机床，广泛应用于金属加工等领域。

在数控车床编程中，偏心轴编程是一种比较常见的编程方法。

本文将以一个实例来说明数控车偏心轴编程的具体实现。

偏心轴编程是指在数控车床加工过程中利用偏心轴完成不同直径的加工。

偏心轴的原理是利用轴向偏移来改变工件中心的位置，实现不同直径的加工。

下面以一个轴向偏移量为10mm的圆形工件为例，说明偏心轴编程的实现过程。

1. 程序头部编写程序头部是数控编程中的一部分，用于标注程序的基本信息。

示例程序头部如下：O0001（程序号）N1（程序行号）G21（以毫米为单位）G90（绝对值编程方式）G0 X0 Z0（初始位置）2. 刀具半径补偿在偏心轴编程中，为了保证加工精度，需要对刀具进行半径补偿。

对于本例圆形工件的加工，半径补偿的指令为：G41（刀具左补偿）T1 M6（选择刀具T1，并换刀）S500 M3（主轴转速设定为500rpm）G94（以每分钟进给）M8（冷却液开启）3. 定位坐标计算由于工件的偏心轴编程需要沿轴向偏移一定距离，因此需要计算新的定位坐标。

偏心轴编程的定位坐标公式如下：Xn=Xo+cosθ×EZn=Zo+sinθ×E其中，Xo、Zo为旧的定位坐标，θ为角度，E为偏移量。

在本例中，偏移量为10mm，θ为360/16=22.5°。

对于第一个加工点来说，角度为0°，因此新的定位坐标为：X1=X0+cos(0)×10=X0+10Z1=Z0+sin(0)×10=Z04. 加工逻辑在偏心轴编程中，加工逻辑需要根据工件的几何形状进行设定。

对于圆形工件来说，需要按照顺时针方向进行加工。

具体的加工坐标和加工指令如下：N2 G1 X16 Z0（移动到下一个加工点）N3 G3 X16 Z-2.828（沿半径方向切削）N4 G1 X10 Z-10（移动到下一个加工点）N5 G3 X4 Z-14.142（沿半径方向切削）N6 G1 X0 Z-10（移动到下一个加工点）N7 G3 X-4 Z-5.858（沿半径方向切削）N8 G1 X-10 Z0（移动到下一个加工点）N9 G3 X-4 Z5.858（沿半径方向切削）N10 G1 X0 Z10（移动到下一个加工点）N11 G3 X4 Z14.142（沿半径方向切削）N12 G1 X10 Z10（移动到下一个加工点）N13 G3 X16 Z17.858（沿半径方向切削）N14 G1 X16 Z10（移动到下一个加工点）N15 G3 X16 Z7.172（沿半径方向切削）N16 G1 X0 Z0（回到起点）5. 刀具半径补偿取消在加工完成后，需要取消刀具半径补偿。

⒈确定在三爪卡盘上车偏心工件时的垫片厚度；⒉掌握在三爪自定心卡盘上车偏心工件的方法；⒊具备在三爪自定心卡盘及 V 形架上检测偏心距的技能；1.熟练运用垫片及百分表调整及检测偏心距；⒉熟练地在三爪自定心卡盘上车偏心工件；⒊具备在三爪自定心卡盘及 V 形架上检测偏心距的技能；球头联轴节，如图20- 1 所示，毛坯尺寸： 75 50mm，材料：45#钢，分析零件加工工艺，编写工艺卡，加工该零件。

图20- 1 偏心套本任务为车偏心套，车偏心工件装夹时，工件轴线不能歪斜，以免影响加工质量。

调整偏心距后仍要重新找正外圆侧素线与车床主轴轴线的平行度。

车削偏心时，应把所要加工偏心部份的轴线找正到与车床主轴轴线重合，根据工件的数量、形状、偏心距的大小和精度要求相应地采用不同的装夹方法，常用的装夹方式有以下几种。

⒈在两顶尖间车削偏心轴普通的偏心轴，只要两端面能钻中心孔，有鸡心夹头的装置位置，都可以用在两顶尖车偏心的方法，如图20-2 所示。

图20-2 在两顶尖间车偏心轴⒉在四爪单动卡盘上车偏心工件对于长度较短，外形复杂，加工数量较少且不便于在两顶尖间装夹的偏心工件，可装夹在四爪单动卡盘上车削，如图20-3 所示。

图20-3 在四爪单动卡盘上车偏心件⒊在三爪自定心卡盘上车削偏心工件长度较短，且偏心距较小(e≤6mm)的偏心工件，在三爪自定心卡盘的任意一个卡爪与工件基准外圆柱面(已加工好)的接触部位之间，垫上一片预先选好厚度的垫片，使工件的轴线相对车床主轴轴线产生等于工件偏心距e 的位移，夹紧工件后即可车削，如图20-4 所示。

图20-4 在三爪自定心卡盘上车偏心件选择垫片厚度x=1.5e+kk≈1.5△ee e e测式中x——垫片厚度(mm) ;k——偏心距修正值，其正负值按实测结果确定(mm) ;e——工件的偏心距(mm) ;△e——试切后的实测偏心距误差(mm)；e ——试切后的实测偏心距(mm)。

测近似公式：x=1.5e⒋在双重卡盘上车偏心工件将三爪自定心卡盘装夹在四爪单动卡盘上，并挪移一个偏心距e，如图20-5 所示。

浅析小批量偏心件的加工方式及检测方法1.车床加工偏心轴类型外圆和外圆或内孔和外圆的轴线平行而不重合（偏一个距离）的零件，叫做偏心工件。

两轴线之间的距离叫做偏心距，用“e”表示。

外圆与外圆偏心的零件叫做偏心轴。

偏心轴是一种常见的偏心工件，偏心加工原理主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工偏心部分的轴线找正与车床主轴旋转轴线相重合。

车床加工偏心轴类零件一般有以下五种方法：①在四爪卡盘上车偏心工件。

该加工方法适用于工件数量少，长度较短，不便于在两顶尖上装夹时可装夹在四爪卡盘上加工偏心。

在四爪上车削偏心时，必须按已划好的偏心和侧素线找正，使偏心轴线与车床主轴线重合，工件装夹后即可车削。

②在两顶尖间车偏心工件。

一般的偏心轴，只要两端面能钻中心孔，有鸡心夹头的装夹位置都会用两顶尖间车偏心的方法。

这种方法的优点是偏心中心孔已钻好，不需花费时间去找到偏心，另外，定位精度较高。

③在偏心卡盘上车偏心工件。

车削精度较高的偏心工件，可用偏心卡盘来车削，偏心卡盘的偏心距可用量块或百分表测得，故可获高精度。

另外，偏心卡盘调整方便，通用性强，是一种较理想的车偏心夹具，由于这种加工方法受限于偏心卡盘，使用范围太过单一，因而取用较少。

④在专用偏心夹具上车偏心工件。

加工数量较多，偏心距精度要求较高的工件时，可以制造专用偏心夹具来装夹和车削，这种加工方式使用较为广泛。

⑤在三瓜卡盘上车偏心工件。

偏心原理是指在三爪卡盘的一个卡爪上增加一块垫片，使工件产生偏心来车削。

在这类通用三爪卡盘夹具上车偏心工件是目前使用最为广泛的一种加工方式，但不适合批量生产，而且偏心距也不能太大，一般加工e<6mm的工件。

2.车削偏心方法和注意事项综上所述，由于学校教学通常采用的都是通用的三爪自定心卡盘，适合多种类型零件加工教学，下面将车削偏心方法和注意事项分析如下：①车削加工方法。

先车削好基本圆柱，计算并制作垫片厚度，在三爪自定心卡盘上装夹工件，并在其中的一个爪上垫好垫片并夹紧工件，车削试测，计算偏心距e是否准确。

车削偏心工件课题探讨摘要：本文重点介绍了用百分表找正偏心距的方法与误差分析。

关键词：偏心距;机械传动在机械传动中，回转运动变为直线运动或往复直线运动变为回转运动，一般都是利用偏心工件来完成的。

例如用偏心轴带动的润滑泵、汽车发动机中的曲轴等。

外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行且彼此偏离一定距离的工件，叫偏心工件。

外圆与外圆偏心的工件叫偏心轴，内孔与外圆偏心的工件叫偏心套，两轴线之间的距离叫偏心距。

加工偏心工件是技校车工课程的重要课题之一，在自定心（三爪）卡盘上车削偏心工件是车削加工最基本的方法，也是必须进行的课题。

要保证偏心零件的工作精度，在车削偏心工件时，必须控制轴线间的平行度和偏心距的精度。

下面谈以下我在进行该课题时的一点感受。

对于长度较短、形状比较简单的偏心工件可在三爪卡盘上加工，其方法是在三爪中的任意一个卡爪与工件接触面之间，垫上一块预先选好的垫片，使工件轴线对车床轴线产生位移，并使位移距离等于工件的偏心距。

垫片厚度的计算公式为：x=1.5e±k （k≈1.5Δe）式中x——垫片厚度，mm;e——偏心距，mm;k——偏心距修正值，正负值可按实测结果确定，mm;Δe——式切后，实测偏心距误差，mm。

1.对偏心距―e‖的研究工件垫上垫片装夹在三爪卡盘上需要检验找正工件，通常从两个方面去找正，一是检验e是否正确，二是找正工件侧母线使其与主轴轴线平行。

找正侧母线比较容易理解和操作，那么找正e有个注意事项我在此提出来希望与大家研究——找正e时，百分表测量杆的轴线必须垂直于基准外圆最高点（或最低点）处的表面，否则会造成实际e的误差。

如图所示为在检验e时，百分表测量杆轴线没有垂直于最高点（或最低点）基准外圆的表面。

O2为工件旋转中心，O1为百分表要找正偏心的基准圆中心，R为基准圆半径，R+e为旋转半径。

A点为百分表与基准圆的接触点，百分表测量杆轴线平行于半径O1C，过A点做半径O1C的垂线，垂足为B，则AB为百分表测量杆轴线偏离工件旋转中心的距离。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald105①作者简介：李国东(1974，11—)，男，汉族，广东台山人，本科，实验师，研究方向：数控技术应用等。

陈胜梁（1991，2—），男，汉族，广东五华人，本科，数控技术助理实验师，研究方向：数控技术应用。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.105偏心零件的加工工艺及夹具设计①李国东 陈胜梁(广东省华侨职业技术学校 广东广州 510520)摘 要：偏心零件在数控加工中由于存在有加工工艺和定位装夹两大难点，所以在生产过程中运用数控机床来加工偏心零件需要有丰富的车削加工经验和较高的夹具设计技术。

为此，本文主要介绍了在数控车床带液压装夹设备上用设计的组合专用夹具加工偏心零件的加工方法和其夹具设计方法。

关键词：组合专用夹具 偏心零件 定位装夹中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(b)-0105-03偏心零件在机械设备上应用非常广泛，但是偏心零件的加工工艺是比较复杂的，主要问题是比较难把握好偏心距，难达到相应的公差要求。

其中的关键是如何进行零件的装夹，夹具设计的好坏将直接影响加工的方便性和加工的质量，本人在工作中承接企业加工需求，遇偏心零件加工难点。

便研究设计组合专用夹具用于加工，本文就从偏心件加工的难度出发研究设计了一种有效的偏心零件的加工方法，有效的解决偏心定位及加工速度问题。

如图1所示，材料为粉末冶金，使用CBN刀粒，大批量生产，由于其精度要求较高，装夹比较麻烦，定位的难度高，为加工出符合图纸要求的零件，需要采用组合专用夹具来进行装夹定位。

1 偏心零件的主要技术要求该零件材料为粉末冶金合模铸造，硬度较高。

需要使用立方氮化硼（CBN ）刀粒进行加工。

根据要求需要加工偏心孔φ10、023.0015.07++Φ、90°，及非偏心外圆 02.0-04.0-16Φ尺寸，精度要求比较高。

考验技术的时候到了，如何用车床加工偏心零件偏心工件就是零件的外圆和外圆或外圆与内孔的轴线平行而不重合。

这两条平行轴线之间的距离称为偏心距。

外圆与外圆偏心的零件叫做偏心轴或偏心盘。

外圆与内孔偏心的零件叫做偏心套。

在机械传动中，回转运动变成往复直线运动或往复直线运动变成回转运动一般都是利用偏心工件来完成的。

例如用偏心轴带动的油滑油泵；汽车发动机中的曲轴等。

为了保证偏心工件的工作精度，在车偏心工件时，要特别控制轴向间的平行度和偏心距的精度。

一般车偏心工件的方法有5种，即在三爪卡盘上车偏心工件，在四爪卡盘上车偏心工件，在两顶尖间车偏心工件，在偏心卡盘上车偏心工件，在专用夹具上车偏心工件。

1.掌握在三爪自定心卡盘上垫垫片车偏心工件的方法。

（1）车削方法：长度较短的偏心工件，可以在三爪卡盘上进行车削。

先把偏心工件中的非偏心部分的外圆车好，随后在卡盘任意一个卡爪与工件接处面之间，垫上一块预先选好厚度的垫片，经校正母线与偏心距，并把工件夹紧后，即可车削。

（2）垫片厚度可用近似公式计算；垫片厚度Ｘ＝1.5e(偏心距)。

若使计算更精确一些，则需在近似公式中带入偏心距修正值k来计算和调整垫片厚度，则近似公式为：垫片厚度x=1.5e+kk≈1.5△e △e=e-e测式中：e---工件偏心距；k---偏心距修正值，正负按实测结果确定；△e---试切后实测偏心距误差;e测---试切后，实测偏心距。

（3）偏心工件的测量、检查工件调整校正侧母线和偏心距时，主要是用带有磁力表座的百分表在车床上进行（如下图（c）右），直至符合要求后方可进行车削。

待工件车好后为确定偏心距是否符合要求，还需进行最后检查。

方法是把工件放入v型铁中，用百分表在偏心圆处测量，缓慢转动工件，观察其跳动量。

2、利用四爪单动卡盘装夹找正步骤是：①把划好线的工件装在四爪卡盘上。

在装夹时，先调节卡盘的两爪，使其呈不对称位置，另两爪成对称位置，工件偏心圆线在卡盘中央（见上图右）②在床面上放好小平板和划针盘，针尖对准偏心圆线，校正偏心圆。