偏心件數控車削裝夾工藝設計及優化

摘?要：偏心件的加工數控車削加工中較常見的一種，相對普通回轉件的加工工藝和方法，其工藝難點在于工件的裝夾和校正，在工藝方法選擇方面通常有三爪卡盤上車削偏心件、在四爪卡盤上車削偏心件、雙頂尖法車偏心件、在偏心卡盤上車削偏心件、專用夾具法車削偏心件等。

關鍵詞：偏心件;裝夾工藝;數控車削

偏心工件指零件的外圓和外圓或外圓和內孔的軸線平行而不重合，偏一個距離的工件，兩平行軸線之間的距離稱為偏心距。在機械傳動中，回轉運動轉換為直線運動一般都是通過偏心工件來實現的，而偏心件在數控車床上加工時主要依賴于裝夾方案合理設計來實現，即通過偏心安裝工件進行加工，也就是要使偏心部分的軸線與車床主軸軸線重合。

一、偏心件加工方法

偏心件加工主要是通過采用合理的裝夾方法來實現，即把需要加工的偏心部分的軸線找正到與車床主軸旋轉軸線重合，實際加工中還需考慮工件數量、形狀、精度等要求，一般車削偏心件的加工方法有五種，即在三爪卡盤上車削偏心件、在四爪卡盤上車削偏心件、雙頂尖法車偏心件、在花盤上車削偏心件、專用夾具法車削偏心件。

二、偏心件數控車削裝夾工藝

（一）三爪自定心卡盤裝夾工藝

三爪自定心卡盤裝夾速度快、定心精度高，為通用車削裝夾夾具，在加工偏心件時，在一個爪與工件接觸面之間墊上一塊墊片（如圖1所示），以使工件軸線相對于車床軸線偏離一個偏心距，墊片厚度可按以下公式計算：

實測結果比要求的大取負，反之取正。

實際操作時，先用1.5e厚度的墊片在卡爪上墊好試車削，測量出試車削后的實測偏心距，計算偏心距與實測值差值，再計算出k值，若實測值比要求的大，則公式中k前符號取“-”，反之取“+”，計算所得x值就是墊片厚度。

三爪自定心卡盤裝夾加工注意事項：

（1）選用硬度較高材料做墊片，以防止夾緊變形，墊片與卡爪接觸面做成與卡爪圓弧相同的圓弧面。（2）裝夾時，工件軸線不能傾斜。（3）對精度要求高的工件，應在試切后，計算調整墊片厚度，才可正式車削工件。

此方法加工的產品質量較差，偏心量的尺寸精度以及兩軸中心線的平行度難于保證，而且需要試車、測量、計算才能確定墊片厚度，生產效率低，只適合單件小批量、偏心距較小的短軸加工。

（二）四爪卡盤裝夾工藝

小批量、形狀比較復雜的偏心工件，可用四爪卡盤裝夾。裝夾時先將兩爪對稱布置，另兩爪不對稱，其偏離主軸中心的距離等于偏心距;然后用百分表找正，使偏心軸線與車床主軸線重合;再用百分表校正偏心距，即用百分表壓觸在工件外圓上，轉動工件一周，最大和最小讀數的一半即為偏心距，移動百分表用同樣方法測另一處，兩處測量數值基本一致，將四爪均勻夾緊;在精車前復查一次偏心距。在車削過程中，粗加工進給量、背吃刀量要小，半精加工切削用量可適當增加。

多件加工，裝卸工件時活動一個卡爪即可，但要隨時檢查偏心距。此裝夾方法定位準確、加工精度較高，適合偏心距較小的短軸加工。

（三）雙頂尖法裝夾工藝

此裝夾方法適用于較長偏心軸，要求在軸的兩端面鉆基準中心孔、偏心中心孔，用兩頂尖、一個雞心夾頭裝夾工件。

用兩頂尖安裝、車削工件時，先在工件兩端面根據偏心距要求，鉆偏心中心孔，加工時先頂住工件基準圓中心孔車削基準外圓，再頂住偏心中心孔車削偏心外圓。

對于小批量、精度要求不高的偏心軸，偏心中心孔可經劃線后在鉆床上加工;偏心精度要求高時，可在坐標鏜床上加工;大批量生產時，可在專用偏心夾具上加工。

裝夾加工時注意事項：（1）鉆中心孔時要保證基準圓中心孔和偏心圓中心孔的位置精度。（2）頂尖與中心孔接觸松緊程度適當，且在其間加注潤滑油，以減少磨損。（3）車偏心圓時，在一轉內加工余量變化大，且是斷續切削，會產生沖擊和振動，因此切削用量要小，并從偏心最遠處切入。

（四）花盤裝夾工藝

此方法適用于加工長度較短、偏心距較大，精度要求不高的偏心孔工件。先將工件外圓、兩端面加工至要求后，在一端面上畫好偏心孔位置，然后用壓板均布地把工件裝夾在花盤上，校正后壓緊即可。

（五）專用夾具裝夾工藝

1.固定偏心軸套法

在批量生產中，偏心軸套法應用比較普遍。偏心軸套（如圖3）指軸套內孔與外圓軸線不重合，相距一個偏心值。在裝夾定位時，偏心軸套外圓中心線與工件偏心段中心線同軸，而偏心軸套內孔中心線與工件非偏心段外圓中心線重合，在加工偏心段時，工件繞偏心段軸線旋轉，其軸線與非偏心段不重合。

如圖4所示加工件，大端車削完成后，以大端定位裝入偏心軸套內孔，偏心軸套裝入三爪自定心卡盤，以其外圓定位，由于偏心軸套軸向開有1.5-2mm的軸向槽，受三爪自定心卡盤的夾緊力后自動收緊并夾緊工件。

偏心軸套法比三爪自定心卡盤加墊片裝夾法生產效率高，但由于偏心軸套開有軸向槽，夾緊工件時偏心軸套會產生變形，偏心值公差及兩軸中心線平行度會受到影響，工件尺寸精度和形位精度難以提高，因此，此法適用于批量較大但對工件精度要求不高的偏心軸加工。

偏心軸套結構也可以用螺釘孔代替軸向槽，如圖5所示，在偏心軸套圓周上均布三個緊固螺釘孔，裝夾工件時通過三爪自定心卡盤夾緊偏心軸套外圓，工件與偏心軸套內孔有間隙，通過緊固螺釘定位并夾緊工件。這種偏心軸套比軸向槽結構精度高，找正快，但夾緊力較小，在切削加工時切削用量應適當減小。

偏心軸套法適應于批量生產偏心零件，精度要求不高的場合。

2.可調偏心軸套法

上述偏心軸套法偏心距不可調，只適于一種偏心值的偏心件加工。

優化措施：將兩種結構的偏心軸套組合起來使用，帶緊固螺釘孔的偏心軸套作為外偏心套（固定偏心套），帶軸向槽的偏心軸套作為內偏心軸套（調整偏心套），如圖6所示，固定偏心套外圓裝夾在三爪自定心卡盤中，其軸線與機床主軸線重合，固定偏心套偏心孔與調整偏心套外圓同軸，裝夾工件時，工件裝于調整偏心套的偏心孔中，轉動調整偏心套即可改變調整偏心套偏心孔軸線相對機床主軸線位置，即改變工件偏心值。

三、加工實例

如圖所示偏心件有兩處偏心軸段，且兩處偏心值、及偏心方向不相同，用可調偏心軸套法裝夾加工工藝如下：

先將工件毛坯用三爪自定心卡盤裝夾加工出光軸，直徑為B段尺寸，精度達到B段要求，長度為標注值。

（1）粗車偏心軸C段。

①用可調偏心軸套法裝夾加工工件一端，轉動調整偏心套調整工件偏心值（C段偏心值），百分表校正，調節調整螺釘使調整偏心套夾緊工件，在三爪自定心卡盤上夾緊可調偏心軸套。

②編程加工C段，保留0.5mm左右精加工余量。由于在一轉內加工余量變化大，且是斷續切削，會產生沖擊和振動，因此在程序參數設置時，切削用量要小，并從偏心最遠處切入，即X大于光軸直徑值開始，Z向分層切削。

（2）檢查偏心距。

可用游標卡尺測量兩外圓間最大距離和最小距離，偏心距等于最大值與最小值的一半，若誤差較大，需調整校正。

（3）精車偏心軸。

編程精車達到尺寸、精度要求。

（4）取下工件，掉頭裝夾工件（B段），轉動調整偏心套調整工件偏心值（A段偏心值），百分表校正，按1—3步驟加工A段。

（5）偏心件的檢測方法。

①游標卡尺測量：適用于測量精度要求不高的偏心件。

②心軸、百分表檢測：適用于精度要求較高、偏心距較小的偏心孔工件。

③兩頂尖、百分表檢測：適用于兩端有中心孔、偏心距較小的偏心件測量。

隨著智能制造時代的到來，數控技術也將得到更快的發展，各種加工中心在加工復雜、異型零件方面也越來越容易，偏心軸的加工也會變得越來越簡單，但其加工過程仍然以最基本的工藝為基礎，工藝的優化是提高產品質量的根本保證。

參考文獻：

[1]李繼軍.偏心件車削加工方法[J].工具與技術，2011，08.

[2]吳拓.機床夾具設計實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2014.

[3]董如建.偏心軸的加工工藝方法[J].新技術新工藝，2009，12.

作者簡介：曹丹（1978—?），女，漢族，湖南湘潭人，本科，技師，研究方向：機械加工。