偏心工件的车削方法

一、实训要求

(1)偏心相关工艺知识;

(2)掌握在三爪自定心卡盘上垫偏车偏心工件的计算;

(3)掌握偏心距的检查方法。

二、实训内容

1.偏心工件的概念

在机械传动中,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。

偏心工件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,偏心工件两平行轴线之间的垂直距离即为偏心距e。

偏心工件有:偏心轴(图2.9-1(a)),外圆与外圆偏心的工件;偏心套(图2.9-1(b)),内孔与外圆偏心的工件。偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。其加工原理基本相同,都是要采取适当的安装方法,将需要加工偏心圆部分的轴线校正到与车床主轴轴线重合的位置后,再进行车削。加工偏心零件时的精度除尺寸要求外,还应注意控制轴线间的平行度和偏心距e的精度。

图2.9-1 偏心轴与偏心套

(a)偏心轴;(b)偏心套

2.三爪自定心卡盘车削偏心工件的原理

对于长度较短、形状比较简单且加工数量较多的偏心工件,可以在三爪自定心卡盘上进行车削。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(图2.9-2)或预先加持偏心套(图2.9-3),使工件轴线相对车床主轴轴线产生位移,并使位移距离等于工件的偏心距。

图2.9-2 三爪卡盘垫夹车削偏心轴

图2.9-3 三爪卡盘装夹偏心套车削偏心轴

3.垫片厚度的计算

垫片厚度X可按下列公式计算:

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(实测偏心距比工件要求的大,则垫片厚度的正确值应减去修正值;如果实测偏心距比工件要求的小,则垫片厚度的正确值应加上修正值);

Δe——试切后,实测偏心距误差,mm。

例如:在三爪自定心卡盘加垫片的方法车削偏心距e＝4mm的偏心工件,试切后测得偏心距为3.06mm,计算垫片厚度X。

解:先暂时不考虑修正值,初步计算垫片的厚度:

X＝1.5e＝1.5×3＝4.5(mm)

垫入4.5mm厚的垫片进行试切削,然后检查其实际偏心距是3.06mm,那么其偏心距误差为:

Δe＝3.06－3＝0.06(mm)

K≈1.5Δe＝1.5×0.06＝0.09(mm)

由于实测偏心距比工件要求的大,则垫片厚度的正确值应减去修正值,即:

X＝1.5e－K＝1.5×3－0.09＝4.41(mm)

4.偏心工件的车削

偏心工件的车削方法一般分如下几步:

(1)先把偏心工件中不是偏心的部分外圆车好。

(2)根据外圆D和偏心距计算预垫片厚度。

(3)将试车后的工件,缓慢转动、用百分表在工件上测量其径向跳动量,跳动量的一半就是偏心距,也可试车偏心,注意在试车偏心时,只要车削到能在工件上。

(4)测出偏心距误差即可。

(5)修正垫片厚度,直至合格。

5.偏心工件测量

1)直接测量

两端有中心孔的偏心轴,如果偏心距较小(e＜5mm),可在两顶尖间直接测量偏心距。测量时,把工件装夹在两顶尖之间,百分表的侧头与偏心轴接触,用手转动偏心轴,百分表上指示出最大值和最小值只差的一半即为偏心距。

偏心套的偏心距也可用类似的方法来测量,但必须将偏心套套在心轴上,再在两顶尖之间测量。

2)间接测量

偏心距较大的工件(e≥5mm),受到百分表测量范围的限制,或无中心孔时,可利用V形架间接测量偏心距的方法(图2.9-4)。此时必须把基准直径和偏心轴直径用千分尺测量出正确的实际值,否则计算时会产生测量误差。计算公式为:e＝(D－d)/2－a。

图2.9-4 V形架间接测量偏心距

三、实训图样(图2.9-5)

图2.9-5 偏心车削练习

四、加工步骤

1.偏心轴图样分析

(1)该工件为一偏心轴,其基准外圆为mm,偏心外圆为mm;

(2)工件总长70mm,偏心距3±0.2mm,偏心外圆长mm;

(3)表面粗糙度值为Ra3.2μm,倒角为C1;

2.车削步骤

(1)装夹毛坯外圆,校正后,车外圆至φ50mm;

(2)工件调头夹φ50mm,校正加紧;

(3)粗车外圆至φ40mm,长mm;

(4)粗、精车外圆至mm,并倒角C1;

(5)切断工件,保证工件总长70mm;

(6)夹工件外圆mm,长30mm左右,垫垫片使偏心距e＝3±0.2mm,车偏心外圆为mm,长mm,并倒角C1;

五、注意事项

(1)选择垫片的材料应有一定的硬度,以防止装夹时发生变形。

(2)为了防止硬质合金刀头碎裂,车刀应有一定的刃倾角,切削深度深一些,进给量小一些。

图2.9-6 用百分表校检偏心距

(3)由于工件偏心,在开车前车刀不能靠近工件,以防工件碰击车刀。

(4)车偏心工件时,建设采用高速钢车刀车削。

(5)为了保证偏心轴两轴线的平行度,装夹时应用百分表校正工件外圆,使外圆侧母线与车床主轴轴线平行。

(6)装夹后为了校验偏心距,可用百分表在圆周上测量,缓慢转动,观察其跳动量是否是8mm,如图2.9-6所示。