偏心零件的车削方法

—科教导刊（电子版）·2019年第05期/2月（中）—285车削加工偏心件的方法马立军（东风汽车公司高级技工学校湖北·十堰442000）摘要针对偏心工件车削加工特点，分别介绍了三爪卡盘车削、四爪卡盘车削、两顶尖车削和专用夹具车削加工方法。说明了三爪卡盘加工偏心工件时垫片厚度与偏心距的计算、修正方法以及相互之间的关系。探讨了偏心工件车削加工时需要注意的事项。关键词偏心件偏心距车削加工中图分类号：TH162文献标识码：A0引言在机械传动中，回转运动变为往复直线运动或往复直线运动变为回转运动时，一般通过偏心零件来完成。例如车床床头箱采用偏心工件带动的润滑泵、汽车发动机中的曲轴等。因此，偏心件车削是车削加工中经常遇到的加工问题。偏心零件即是零件的外圆和外圆或外圆和内孔的轴线平行而不重合，两条轴线之间的距离称为偏心距。偏心零件的加工原理基本相同，主要是在装夹方面采取措施，将需要加工偏心部分的轴线找正到与车床主轴旋转轴线相重合进行加工。一般偏心工件车削的方法有五种，即利用三爪卡盘车偏心工件、利用四爪卡盘车偏心工件、利用前后两顶尖车偏心工件、利用偏心卡盘车偏心工件、利用专用夹具车偏心工件。为确保偏心零件使用中的工作精度，加工时必须控制好轴线间的平行度和偏心距精度。1偏心工件车削的方法1.1利用三爪卡盘加工偏心件长度较短、数量较多的偏心工件，可在三爪卡盘上进行车削。根据偏心工件偏心距的大小分两种情况加以讨论。（1）工件偏心距较小(e≤5-6mm)时，可在三爪卡盘的一个卡爪垫上垫片使工件产生偏心(见图1)，垫片厚度x与偏心距e间的关系为x=1.5e(12)(1)式中，x为垫片厚度(mm)；e为偏心工件的偏心距(mm)；D为夹持部位的工件直径(mm)。图1：三爪卡盘平垫片偏心件加工图2：三爪卡盘扇形垫片偏心件加工（2）如图2所示，工件的偏心距较大时，最好使用扇形垫片，扇形垫片厚度x与偏心距e的关系为x=1.5e(1+2+7)(2)由于卡爪与工件表面接触位置的偏差及垫片夹紧后的变形，当车削偏心精度要求较高的工件时，先按式(2)计算出垫片厚度，试车削并实测偏心距误差后，需再对垫片厚度进行修正，修正后的公式为，x调=x+1.5e(3)式中，x调为调整后垫片厚度(mm)；x为加工时垫片厚度(mm)；e为车削后偏心距误差(mm)。1.2利用四爪卡盘加工偏心件加工数量较少，且长度较短、精度要求不高的偏心工件时，可在四爪卡盘上车削加工。四爪卡盘找正步骤是:先在坯料上划线，求出偏心距、划出偏心圆线及十字线。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心。转动工件，用百分表找正外圆，通过图3：四爪卡盘偏心件加工机|械|工|程—科教导刊（电子版）·2019年第05期/2月（中）—286卡爪移动的调节，使百分表指针的摆动值等于两倍偏心距（如图3所示），移动床鞍，使百分表触头沿着外圆最高点由A点移动到B点，使两点读数基本一致。将工件转动90°，用上述同样的方法找正。工件校准后，把四爪再拧紧一遍，即可进行切削。1.3利用前后顶尖加工偏心件对于较长的偏心轴或一般的偏心轴，只要两端面上能钻中心孔，有鸡心夹头的装夹位置，都应该采用在两顶尖间车削偏心件。在偏心件两端面上分别打出中心孔和偏心处的中心孔。加工时，先顶住中心孔，车外圆的直径，然后顶住偏心中心孔，车削偏心轴颈。实际加工时，往往由于偏心距较小，无法在端面打邻近的两个中心孔，可采用（如图4）所示的顶尖套筒夹具，螺钉夹紧偏心件。1.4利用专用夹具加工偏心件针对加工精度要求高的偏心件批量加工，可设计（如图5）所示的专用偏心件加工夹具。该类夹具需设计（如图4）所示的顶尖套筒夹具，通过预先设计出套筒内孔与外圆间的偏心距。在（图5）所示专用夹具中，偏心件外圆与套筒内孔间隙配合，采用螺钉夹紧工件，卡盘夹紧专用夹具外圆进行加工。图4：顶尖套筒夹具图5：专用偏心件加工夹具1.5利用偏心卡盘加工偏心件随着数控车床的广泛使用，卡盘生产厂商推出了可调偏心夹具，可装夹短轴、盘、套等偏心工件，适用于偏心件加工。卡盘在加工完工件的一段后可以自动移动一定的偏心量再加工工件的另一段，实现了一次装夹就能加工整个偏心零件，具有较高的加工精度和加工效率。1.6偏心件加工中的注意事项（1）选择有一定硬度的垫片，以防止装夹时发生变形。垫片与卡爪脚接触面应做成圆弧面，其圆弧大小等于或小于卡爪脚圆弧；如果做成平面的，则在垫片与卡爪脚之间将会产生间隙，造成误差。（2）开始装夹或修正X后重新装夹时，均应用百分表校正工件外圆，使外圆侧母线与车床主轴线平行，保证偏心轴两轴线的平行度。安装后为校验偏心距，可用百分表测量圆周跳动，观察其跳动量是否是2e(两倍偏心距)。（3）在利用百分表校正偏心距时，应使表头的测杆轴线垂直相交于所加工偏心轴或孔的轴线，以减小产生测量误差。同时，正确读取百分表读数，避免读数误差。（4）选择切削参数时，应采用小切削深度、小进给量，以保证切削过程的平稳。（5）偏心件装夹要确保装卡牢靠，并要注意大型偏心零件的配重。配重要适当，配重的内孔直径与螺杆直径间隙要小。机床旋转速度不宜太高，以防旋转时离心力作用将配重外移，与机床导轨相碰，折断螺丝，打伤操作者。2结语本文针对偏心工件车削加工，介绍了几种偏心零件加工方法及各自加工工艺要点，并对偏心零件加工中应注意的工艺细节进行了分析。从加工精度来分析，偏心卡盘加工偏心件加工精度最高，是未来加工的发展趋势；偏心夹具在批量加工时仍是有效的加工方法，可保证稳定的加工精度；利用顶尖套筒夹具结合前后顶尖方法是长轴类偏心件批量加工的重要方法；四爪卡盘夹持加工偏心件，是单件零件加工的有效方法，严格找正，可达到较高的加工精度；用三爪卡盘夹持加工偏心件，加工精度较低，对加工者要求较高，很难保持加工精度一致性。在实际应用中，应按工件的批量、形状和精度要求合理地采用不同的装夹方法，保证零件精度要求。参考文献[1]韩鸿鸾，荣维芝.数控机床加工程序的编制[M].北京:机械工业出版社，2003.[2]张翠端，智小慧.偏心工件的车削加工[J].内机配件，2005(01):32-33.[3]李桂兰，刘平.偏心工件车削加工的研究[J].煤矿机械，2008，29(08):90-91.[4]陈家芳.车工问答300例[M].上海:上海科学技术出版社，2003.[5]刘梅杰，岳新生，彭转建.偏心件装夹装置[J].新技术新工艺，2004(04):28.[6]吕建军.车削偏心工件的通用夹具[J].机械制造，2001，39(02):45.机|械|工|程

２０１３年第２Ｏ期　电子机械工程　

一种车削偏心孑Ｌ的工艺方法　■洪林君　韦　伟　在绞车齿轮传动零件中，盘形齿轮架经常带有偏心圆柱孑Ｌ，给金属　切削加工带来一定难度。　一、附图及图示说明：　

囝１为一齿轮架　

固２为四爪卡盘装夹工件　图２为四爪　盘装夹工件。件１为１二件，件２为四爪夹头。在车削　偏心孔之前，工件外圆及端面已加工完成。先由钳工在工件端面上划出　偏心孔位置、孔线。装夹时，操作者通过找正偏心孔线的位置，调整四　爪夹头，边调整边夹紧。操作者通过试切法和测量来保证偏心孔的尺寸　和位置精度。此种工艺方法，效率低；工件尺寸及位置精度差；１二件报　废率高；对操作者的技术要求高。　

围３为军削偏心孔夹具　图３为车削偏心孔夹具。件１为工件，件２为车床主轴，件３、件　７为螺栓连接组件，件４为连接法兰，件５为定位盘，件６为压板。　二、使用方法　按图３装配关系安装夹具及工件，调整车刀位置即可车削偏心内　孑Ｌ。内孔加工完毕后，拧松件７上螺母，将压板旋转一个角度后取下压　板，卸下Ｔ件。类似可以安装下个工件继续加工。此种改进的工艺方法，　效率高，适合批量生产；内孔尺寸及位置精度高，稳定性好；丁件合格　率高，成本低；对操作者技术要求低。　（作者单位：　安徼理工大学机械工程学院；凯盛重工有限公司）

偏心圆柱体零件的车削机构　Ｍ　

徐州锻压机床厂集团有限公司　（江苏２２１１１６）　张远吴强厉慧李广娟　

在闭式单双点压力机中，为了使结构紧凑，提　

高刚性，以铸代锻，常用偏心齿轮（见图１）来作为　

产生压力的曲柄回转机构，扭矩由齿轮直接传给偏　

心圆柱，心轴固定在床身上，只承受弯曲和剪切。　

但是这种偏心齿轮的加工较为繁琐，特别是其偏心　

距的保证较为困难。目前，其偏心圆柱的加工主要　

是在立式车床上进行车削完成的，车床的工作旋转　

台大都没有调整偏心的功能，其加工精度是完全靠　

操作者进行反复地测量敲击挪移来最终达到的，过　

程复杂、费时费力。为了解决这一难题，结合偏心　

齿轮的结构特点，我们查阅了很多加工偏心回转体　

的资料，最终制作了本文介绍的机械结构，来进行　

偏心回转体的车削。　

图１　

１．工艺分析　

偏心是机械零件设计过程中一种特殊的结构形　

式，它是指工件的外圆和外圆之间的轴线相互平行　

且不相重合，或工件的外圆和内孔的轴线相互平行　

且不相重合，两条相互平行轴线之间的距离成为偏　

心距。偏心零件的加工方法很多，主要常用的是车　削加Ｔ，车削加工有三爪、四爪偏心装夹加工，顶　

尖顶持偏心孑Ｌ夹持加工等。但对于一些偏心距较大、　

质量较重的大型偏心回转体来说，这些加工方法就　

有很大的局限性，甚至行不通。如图１所示尺寸规格　

的偏心齿轮，偏心圆柱体＋８５０ｆ７全长４６６．５　ｍｌｒｌ，其　

左端还有与其同轴线的＋９３０　ｍｍ过渡圆柱体，偏心　

距（２５０±０．５）ｍｍ，数量１Ｏ件。材料采用ＺＧ３１Ｏ一　

５７０．毛坯的外径９６０　ｍｍ，该零件的主要特征就是偏　

心，左端齿轮的外圆与中心孔同心，右端是两个同　

心的圆柱体，由于该零件的齿轮外圆、端面、中心　

孔以及右面两圆柱的外圆表面的位置精度要求较高　

（表面粗糙度质量也较高），而且偏心距较大，装夹　

加丁都比较困难。　

目前常用的方法中，　

哪种可以加工图１所示的　

大型偏心回转零件呢？如　

图２所示，是在立式车床　

薄壁筒类零件车削加工方法

薄壁筒类零件是车削加工中典型的薄壁零件，由于壁薄刚性差，加工中容易出现变形、振刀现象，加工质量难以保证。本文以薄壁筒类壳体零件为例，分析薄壁零件的车削加工思路与方法，进一步探讨薄壁零件的车削加工技巧。

标签：薄壁;变形;振刀;车削加工

0 引言

车削加工中薄壁零件是较难加工的零件，薄壁零件的刚性较差，这类零件在切削力作用下，容易引起热变形，产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度，那么如何装夹和控制变形成为提高加工质量和效率的关键。本文以薄壁筒类零件为例，分析与探讨薄壁零件车削加工中出现的问题、解决办法以及加工技巧。

1 薄壁零件常见的加工问题与难点分析

（1）薄壁零件在装夹力作用下极易产生变形，常态下零件的弹性复原能力会影响零件的尺寸精度和形状精度。

（2）薄壁零件刚性差，在加工过程中因受到切削力、切削热以及残余应力的影響而极易产生变形，从而造成零件形位公差与尺寸精度超差。所以控制零件装夹与加工变形是保证薄壁零件加工质量的关键。

2 薄壁筒类零件的车削加工

2.1 薄壁筒类零件的车削难点

薄壁筒类零件通常其零件外形直径D与壁厚δ之比通常为50-200，壁厚一般在0.5-3mm之间。在生产过程中，存在不易装夹、容易振刀，尺寸不稳定等现象，车削困难较易出现质量问题。薄壁筒类零件在车削时，由于圆周壁薄径向受力最影响零件的尺寸和精度，其技术难点是如何根据具体的零件结构特点，采取合适的装夹方式和夹具，分散和减小对零件径向的夹紧力。如图1所示，就是一个典型的薄壁筒类壳体零件，零件材料为铝合金2A12、φ200×175的实心棒料，零件壁厚2～3mm，并且要求内外圆同轴度不超过0.1，最严公差为0.05mm，加工难度大。

2.2 薄壁筒类零件的车削方法

2.2.1 零件加工工艺方法

针对壳体零件的结构特点和来料状况，考虑粗加工、时效、精加工的工艺路

线，先粗车，时效后再精车外圆及右侧内孔尺寸。由于零件加工余量大，外部沟槽处已经接近薄壁状态，在粗车加工时，也应先去除内外圆余量，再以零件左端较厚处装夹，半精车零件外部沟槽处、外圆和内孔。精加工时，则如图2所示，为保证零件的内外圆同轴度，采取以左侧内腔和端面定位，用尾座顶尖顶住后堵头压紧零件右端面的装夹方法，精车零件外圆各部位尺寸。用压板轴向压紧左侧工艺台阶，零件不松动，再移去后堵头，精加工车削右侧内孔尺寸。这样零件在不移位的后堵头与压板的装夹中等同于一次装夹精车保证内外圆的同轴度和尺寸。