高精度偏心深孔加工旋轉夾具

李敬偉　曹振松　趙吉明

（德州德隆（集團）機床有限責任公司，德州 253000）

高精度偏心深孔加工旋轉夾具

李敬偉曹振松趙吉明

（德州德隆（集團）機床有限責任公司，德州 253000）

汽車發動機搖臂軸兩偏心深孔的加工，要求保證兩端兩孔的位置精度和偏斜精度，提高效率和降低成本。解決以上問題，需要相應的加工設備和專用工裝。本旋轉夾具綜合考慮了偏心深孔加工的特點以及鉆孔位置精度、偏斜精度的工藝要求，實現了工件一次裝夾完成兩偏心深孔的高精度加工，提高了效率，降低了成本。

旋轉夾具深孔加工偏斜精度

引言

汽車發動機搖臂軸（圖1），軸上有兩個偏心深孔，傳統的加工方式，工件固定不旋轉，鉆完一個孔再鉆另一個孔。這種加工方式：①孔系的出口位置精度無法100%滿足圖紙要求；②生產效率低，加工該孔的前一工序（外圓）留量大；③兩孔鉆削完成后，需根據兩孔的位置重新確定工件中心，在此中心位置打中心孔，以中心孔為基準，再次加工外圓。加工工序繁瑣及操作難度大。

1　傳統加工方法分析

1.1傳統的加工方法

搖臂軸上的兩偏心深孔是用單主軸深孔機床加工的，工件裝夾后不旋轉，完成兩孔的加工需對工件進行兩次裝夾固定，所以生產效率低，尤其是兩孔的出口精度達不到要求。批量加工中單孔的進出口偏斜精度大于0.3mm/400mm，在保證兩孔進口位置精度的條件下，兩孔出口的位置精度大于0.4mm，兩個數值均超差。

1.2傳統的加工工序

①工件外形加工至φ35mm×400mm，鉆兩φ8mm× 400mm孔；②根據工件兩端兩個φ8mm孔的位置重新確定工件中心；③打中心孔，以中心孔為基準，頂車外圓至要求尺寸 φ32.4mm。④以中心孔為基準磨外圓至φ32mm，共計四道工序。此加工工藝工序多，操作繁瑣，不適合批量加工。搖臂軸兩端兩孔的位置精度如圖1所示。

圖1

1.3影響因素

影響深孔加工進出口偏斜精度的因素較多，是一系列綜合因素。在保證機床精度、工件材質均勻、導向套的精度、加工參數合理性、刀具角度正確等條件下，工件鉆孔時是否旋轉是保證鉆孔進出口偏斜精度的決定性因素，特別是加工偏心深孔時，因旋轉平衡問題，實現工件的旋轉，是一難點。

2　解決方案

2.1深孔加工工件的三種固定方式分析

①工件不轉，刀具旋轉進給；②工件旋轉，刀具不轉進給；③工件旋轉，刀具反向旋轉并進給。上述三種方式所達到的鉆孔進出口位置精度是逐級提高的，其中方式③達到的偏斜精度比方式①提高一倍。

解決加工偏心深孔時工件的旋轉問題是關鍵問題，需用專用的旋轉夾具，對工件一次固定裝夾，完成工件兩偏心深孔的旋轉加工，即保證兩孔入口位置精度，也提高兩孔出口的位置精度。

2.2旋轉夾具結構如圖2如示

圖2

2.3旋轉夾具使用方法

工件經過一次裝夾固定，用雙主軸深孔機床同時加工兩組工件；兩主軸分別加工孔①和孔②，即通過夾具的定位基準A確定工件的孔①位置，定位基準B確定孔②的位置，通過機床床頭箱主軸驅動兩套夾具帶動各自固定的工件旋轉，完成兩孔的鉆削。孔①和孔②被鉆削完后，將兩夾具對調位置，按上述方式繼續加工剩余的孔①和孔②。在一定的時間內同時完成兩工件的鉆孔加工。

2.4旋轉夾具制作要點

（1）由工件孔①和孔②的理論尺寸要求（參考圖2左視圖），確定夾具體兩端 φ65mm、φ100mm圓柱體與φ32.4mm孔之間的相對位置；孔①與φ65mm圓柱同軸，孔②與φ100mm圓柱同軸。

（2）根據⑴確定的相對位置，加工出兩端30°的定位倒角基準A和B，保證兩端定位基準A、B與孔①和孔②同軸，進而保證夾具的整體精度。

2.5旋轉夾具鉆孔加工步驟

（1）將工件裝入夾具體后，兩端用壓緊螺釘將工件固定，防止工件軸向躥動和旋轉。

（2）用雙主軸機床導向架前端導向套的內錐口和后端床頭主軸前錐盤的內錐口頂緊夾具兩端的定位基準A 和B，驅動夾具帶動工件整體旋轉，轉速約60r/min，各自鉆削孔①和孔②。

（3）兩主軸鉆削孔①和孔②完成后，將兩夾具位置對調，按⑵所述步驟繼續加工剩余的的孔①和孔②，完成全部孔加工。

3　旋轉夾具使用效果

上述加工方法同時完成了雙工件雙工位加工，實現了工件旋轉，簡化了人工操作，提高了加工精度，提高了加工效率。按上述方法，批量加工后，單孔的進出口偏斜精度在0.05mm～0.15mm/400mm范圍內，比傳統加工方法提高一倍多；兩孔出口的位置精度≤0.2mm/400mm，比傳統加工方法提高一倍，完全滿足圖紙及工藝要求。

上述加工方法使搖臂軸的鉆孔加工工序簡化為：①外圓尺寸留至φ32.4mm，鉆兩φ8mm×400mm孔；②打中心孔，以中心孔為基準磨外圓至φ32mm，共計兩道工序。

使用旋轉夾具不但使搖臂軸加工減少了兩道加工工序，提高了加工精度，而且降低了材料成本，大大提高了加工效率，適合批量加工。

4　旋轉夾具特點

（1）夾具體本身設計成偏心不平衡結構，保證工件裝入后，偏心不平衡工件和偏心不平衡夾具組成一套平衡整體，實現了整體平衡旋轉，創新性的解決了偏心不平衡工件鉆孔時不能平衡旋轉的難題，進而保證了孔的進出口位置精度比工件不旋轉時提高了一倍。

（2）鉆孔時，工件裝入夾具內并固定。鉆孔①時，采用夾具兩端的定位基準A定位；鉆孔②時，采用夾具兩端的定位基準B定位。夾具上的兩套（四個）外錐定位面的位置精度很高，保證了工件兩個偏心深孔的位置精度也很高。

（3）工件上的偏心孔可以是盲孔，也可以是通孔。特別是對于通孔的鉆削，夾具可以保證工件調頭加工，進而保證了工件兩端孔的位置精度完全一致。

5　結束語

隨著汽車行業的發展，汽車零部件的加工精度越來越高。該夾具解決了汽車發動機搖臂軸在批量生產加工過程中精度和效率不能滿足要求的問題。該夾具即有效保證了產品質量，又提高了加工效率，經用戶使用證明，操作方便，性能穩定。

Rotary Clamp for High Precision Eccentric Deep Hole Processing

LI jingwei，CAO zhensong，ZHAO jiming
（Dezhou Delong（Group）Machine Tool Co.，Ltd，Dezhou 253000）

Processing of two eccentric deep hole of automobile engine parts require to ensure the accuracy of the two holes on the both ends of the parts and improve efficiency and reduce cost.To solve the above problems，need the corresponding processing equipment and fixture to ensure.The rotary clamp combined with the characteristics of deep hole processing and the drilling position accuracy，the accuracy of the process requirements，the high precision machining of the two eccentric deep hole is realized，which improves the efficiency and reduces product cost.

rotary clamp，deep hole processing，skew accuracy