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实用偏心工件加工方法

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:两平行轴线间距离称为偏心距e。图7-1 偏心工件a)偏心轴 b)偏心盘 c)偏心套1.偏心工件的车削方法偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。一般是按照工件的批量、形状、偏心距的大小和精度要求相应地选择各种偏心工件的车削方法。例7-1 车削偏心距e=2mm的工件,试用近似公式计算出垫片厚度x。③由于工件偏心,在开车前车刀不要靠近工件,以防工件碰撞车刀。④车偏心工件时,建议采用高速钢车刀车削。

实用偏心工件加工方法

机械传动中,把回转运动变为往复直线运动或把直线运动变为回转运动,一般都是采用偏心轴或曲轴来完成的。例如,车床主轴变速箱中用偏心轴带动的润滑油泵,汽车发动机中的曲轴等。当外圆与外圆或外圆与内孔的轴线不在同一轴线上,平行而不重合(偏离一个距离)的工件,称为偏心工件,如图7-1所示。外圆与外圆偏心的工件称为偏心轴(外圆轴向尺寸较小时也称偏心盘),外圆与内孔偏心的工件称偏心套。两平行轴线间距离称为偏心距e

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图7-1 偏心工件

a)偏心轴 b)偏心盘 c)偏心套

1.偏心工件的车削方法

偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。它们的加工方法基本相同,主要是在装夹方面所采取的措施不同,即把需要加工的偏心外圆或内孔的轴线找正到与车床主轴轴线重合即可。一般是按照工件的批量、形状、偏心距的大小和精度要求相应地选择各种偏心工件的车削方法。车偏心工件一般有以下几种方法。

(1)用自定心卡盘装夹车偏心工件

1)偏心原理。在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,垫上一块预先选好厚度的垫片,使工件的轴线相对于车床主轴轴线产生等于工件偏心距e的位移,然后夹紧工件即可车削,如图7-2所示,垫垫片的卡爪应做好标记。此法适用于偏心距e精度一般,长度较短、形状较简单且加工数量较多的偏心工件的车削。

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图7-2 在自定心卡盘上车偏心件

2)垫片厚度的计算。垫片的厚度x(图7-2)可按下式计算:

x=1.5e+KK≈1.5Δe Δe=e-e(7-1)

式中 x——垫片厚度(mm);

e——工件偏心距(mm);

K——偏心距修正值,其正负值按实测结果确定(mm);

Δe——试切后,实测偏心距误差(mm);

e——试切后,实测偏心距(mm)。

例7-1 车削偏心距e=2mm的工件,试用近似公式计算出垫片厚度x

解:先不考虑修正值,按近似公式计算垫片厚度:

x=1.5e=1.5×2mm=3mm

先垫入3mm厚的垫片进行试车削,试切后检查其实际偏心距。如实测偏心距为2.04mm,则偏心距误差Δe为:

Δe=e-e=2mm-2.04mm=-0.04mm

K≈1.5Δe=1.5×(-0.04)mm=-0.06mm

则垫片厚度的正确值x为:

x=1.5e+K=1.5×2mm+(-0.06)mm=2.94mm

3)注意事项。

①应选择具有足够硬度的材料做垫片,以防装夹时发生挤压变形。垫片与卡爪接触的一面应做成与卡爪圆弧相匹配的圆弧面,否则垫片与卡爪之间会产生间隙,造成偏心距误差。

②装夹工件时,工件轴线不能歪斜,以免影响加工质量,为保证偏心轴两轴线平行,装夹时应用百分表检查工件外圆侧素线与车床主轴轴线是否平行。

③由于工件偏心,在开车前车刀不要靠近工件,以防工件碰撞车刀。

④车偏心工件时,建议采用高速钢车刀车削。

(2)两顶尖间车削偏心轴 如图7-3所示,较长的偏心轴,只要两端能钻中心孔,且有装夹鸡心卡头的位置,都可以用两顶尖装夹进行车削。

1)钻中心孔。

①将工件毛坯按图样上标注的最大直径保留精加工余量车成外圆,两端面与轴线垂直,表面粗糙度值要小,用千分尺测量其直径尺寸。

②将涂剂均匀地在工件两端面涂上薄薄一层,干燥后将工件置于平板的V形块上,用游标高度尺测量最高点尺寸后,将游标下降至工件实测直径尺寸的一半,在其中的一个端面上轻轻划出一条水平刻线,如图7-4a所示。高度尺游标不动,将工件旋转180°,再轻轻划出一条水平刻线,检查两条水平刻线,直至重合后,在工件两端面划出水平刻线。

③将工件旋转90°,工件两端面划出基本外圆的中心线,如图7-4b所示。

④工件不动,将游标高度尺的游标上移一个偏心距尺寸,在轴两端面分别划出偏心距中心线,如图7-4c所示。

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图7-3 两顶尖间车削偏心轴

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图7-4 在单动卡盘上车削偏心工件

⑤划线时手扶工件,注意不得让工件转(移)动,平台上、高度尺底座应光洁、无毛刺,为防止用力不均或摩擦力过大致使游标颤抖,可在平台上涂一层均匀而薄的机油。

⑥偏心距中心线划出后,将工件取下,分别在中心处打上样冲眼,要求位置准确无误,眼坑宜浅、尖、小而圆。

⑦在钻床上合理地定位工件,按照工艺要求钻出中心孔。

2)车削。两顶尖间车削偏心轴与车削一般外圆基本相同,不同的是车偏心圆时,加工余量变化较大,且初始阶段为断续切削,会产生较大的冲击力和振动,所以,加工时应选用较小的切削用量,初次进刀一定要远离工件。

加工过程中要注意顶尖与中心孔的松紧程度应适当,经常加注润滑油,以减少彼此磨损。

这种方法的优点是偏心的中心孔已钻好,不需要花费时间去找正偏心,适用于单件、小批量且精度要求不高的偏心轴。当偏心精度要求较高时,中心孔可在坐标镗床上钻出,成批生产时,可在偏心夹具上钻出。

(3)单动卡盘车削偏心工件 如图7-5所示,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,可装夹在单动卡盘上车削,装夹刚度比两顶尖高。(www.xing528.com)

车削偏心时,必须按已划好的偏心轴线和侧素线找正,先使偏心轴线与车床主轴轴线重合,再找正侧素线,工件装夹后即可车削。

注意:开始车偏心时,由于两边的切削量相差很多,车刀应先远离工件后再起动主轴。然后,车刀刀尖从偏心的最外一点逐步切入工件进行车削。这样可有效地防止事故的发生。等工件车圆后切削用量可以适当增加,否则就会损坏车刀或使工件移位。

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图7-5 在单动卡盘上车削偏心工件

(4)利用专用夹具车削偏心工件 批量加工偏心距精度要求较高的小型偏心工件,可在自定心卡盘上用偏心夹具车削,如图7-6所示。偏心夹具装夹在自定心卡盘上,夹具中预先加工一个偏心孔,其偏心距等于偏心工件偏心距e,工件就插在夹具的偏心孔中,依靠夹具弹性变形来夹紧工件,生产效率高。其缺点是不能采用较大的切削深度和进给量,否则工件易产生转动和位移,影响加工精度。

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图7-6 专用夹具车削偏心工件

(5)双重卡盘车偏心工件 车削偏心距不大(e≤5mm)且精度要求不高、批量较小的偏心工件可在双重卡盘上车削,如图7-7所示。

其方法是将自定心卡盘装夹在单动卡盘上,并移动一个偏心距e,加工偏心工件时,只需把工件装夹在自定心卡盘上就可以车削。这种方法第一次在单动卡盘上找正比较困难,但是在小批量加工时,则不需找正偏心距,因此适用于加工成批工件。

加工时,由于两只卡盘重叠在一起,刚度不足且离心力较大,切削用量只能选得较低。此外,车削时尽量用后顶尖支顶,工件找正后尚需加平衡铁,以防发生意外事故

(6)专用偏心夹具加工偏心工件 车削精度较高、批量较大的偏心工件时,可用专用偏心夹具来车削。偏心卡盘实际上就是镗床上的平旋盘(图7-8a)和自定心卡盘的组合(图7-8b),颈部固定在车床主轴的法兰盘上。

工作时,把相应型号的自定心卡盘安装在偏心体上,将平旋盘与自定心卡盘的同轴度调整好后固定自定心卡盘,安装两个测头。当测头间隙为零时即偏心距为零。

如图7-8c所示,转动调整丝杠,偏心体移动,测头间距逐渐增大,两测头之间的距离可用百分表或量块测量,间距尺寸即是偏心距e

偏心距调整好后,用螺栓紧固偏心体,工件装夹在自定心卡盘上,就可以进行车削。

由于偏心卡盘的偏心距可用量块或百分表测得,因此可以获得很高的精度。其次,偏心卡盘调整方便,通用性强,是一种较理想的夹具。

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图7-7 在双重卡盘上车削偏心工件

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图7-8 偏心卡盘组合示意图

2.偏心工件的测量

偏心工件的测量,主要是偏心距的测量,车工测量偏心距的方法主要有以下几种。

(1)在两顶尖间用百分表测量 对于两端有中心孔、偏心距较小(e≤5mm)、不易放在V形架上测量的偏心工件,可放在两顶尖间测量偏心距,如图7-9所示。

测量时,使百分表的测头接触在偏心部位,用手均匀、缓慢地转动偏心轴,百分表上指示出的最大值与最小值之差的一半等于偏心距。

偏心套的偏心距也可以用类似上述方法来测量,但必须将偏心套套在心轴上,再在两顶尖间测量。

(2)在V形架上用百分表测量 如图7-10所示,对于两端无中心孔、偏心距较小(e≤5mm)的偏心工件,可放在V形架上转动偏心工件进行测量。转动前找出最高点或最低点,转动工件一周百分表指示出最大值与最小值之差的一半等于偏心距。

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图7-9 在两顶尖间测量偏心距

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图7-10 在V形架上用百分表测量偏心距

偏心距较大(e>5mm)的偏心工件,因为受到百分表测量范围的限制,可用间接测量偏心距的方法,如图7-11所示。

测量时,把V形架放在平板上,工件安放在V形架中,转动偏心轴,用百分表测量出偏心轴的最高点A后将工件固定(图7-11a),再将百分表移动到基准轴外圆最高点B点,测量出偏心轴外圆到基准轴外圆之间的垂直距离,然后用式7-2计算出偏心距e

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式中 D——基准轴直径(mm);

d——偏心轴直径(mm);

a——基准轴外圆到偏心轴外圆之间的垂直距离(mm)。

用上述方法,必须把基准轴直径D和偏心轴直径d用千分尺测量出准确的实际值,否则计算时会产生误差。

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图7-11 在V形架上用百分表测量偏心距

3.配重

在自定心卡盘或单动卡盘上车削偏心工件,由于受偏心距的影响,首先会造成主轴支承轴承滚珠因受力不均使游隙不断扩大,降低机床的精度,时间久了,车削工件时易产生椭圆。其次,车削偏心工件时产生的离心力较大,工件的形状尺寸和位置公差都会受到不同程度的影响。因此,在车削过程中,特别是大型偏心工件,必须进行平衡,避免单侧离心力的产生。要避免离心力的产生就必须对工件进行旋转平衡(动平衡),在车床上车偏心工件平衡的方法主要有以下两种。

(1)两顶尖车削偏心轴 如图7-12所示,两顶尖(或一夹一顶)车削偏心轴类零件时,在其偏心部位加装的平衡装置,如不计算离心力,则需简单地计算偏心部分的重量,以便确定平衡铁的重量。

(2)单动卡盘上车削偏心工件 单动卡盘车削偏心工件时,一般不需尾座后顶尖支撑,此时平衡配重块应在卡盘上安装,如果在工件上安装,受弯曲力矩影响,会使工件产生弯曲变形,从而影响工件的形状尺寸,正确的加装方法如图7-13所示。

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图7-12 两顶尖车削偏心工件加装平衡铁

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图7-13 单动卡盘车削偏心工件加装平衡铁

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