车削偏心工件课题探讨

陈新飚

摘要：本文重点介绍了用百分表找正偏心距的方法与误差分析。

关键词：偏心距;机械传动

在机械传动中，回转运动变为直线运动或往复直线运动变为回转运动，一般都是利用偏心工件来完成的。例如用偏心轴带动的润滑泵、汽车发动机中的曲轴等。

外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行且彼此偏离一定距离的工件，叫偏心工件。外圆与外圆偏心的工件叫偏心轴，内孔与外圆偏心的工件叫偏心套，两轴线之间的距离叫偏心距。

加工偏心工件是技校车工课程的重要课题之一，在自定心（三爪）卡盘上车削偏心工件是车削加工最基本的方法，也是必须进行的课题。要保证偏心零件的工作精度，在车削偏心工件时，必须控制轴线间的平行度和偏心距的精度。下面谈以下我在进行该课题时的一点感受。

对于长度较短、形状比较简单的偏心工件可在三爪卡盘上加工，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，使工件轴线对车床轴线产生位移，并使位移距离等于工件的偏心距。垫片厚度的计算公式为：

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;

Δe——式切后，实测偏心距误差， mm。

1.对偏心距“e”的研究

工件垫上垫片装夹在三爪卡盘上需要检验找正工件，通常从两个方面去找正，一是检验e是否正确，二是找正工件侧母线使其与主轴轴线平行。找正侧母线比较容易理解和操作，那么找正e有个注意事项我在此提出来希望与大家研究——找正e时，百分表测量杆的轴线必须垂直于基准外圆最高点（或最低点）处的表面，否则会造成实际e的误差。

如图所示为在检验e时，百分表测量杆轴线没有垂直于最高点（或最低点）基准外圆的表面。O2为工件旋转中心，O1为百分表要找正偏心的基准圆中心，R为基准圆半径，R+e为旋转半径。A点为百分表与基准圆的接触点，百分表测量杆轴线平行于半径O1C，过A点做半径O1C的垂线，垂足为B，则AB为百分表测量杆轴线偏离工件旋转中心的距离。连接O2、A两点，形成直角三角形“ΔO2BA”。

a 误差分析图                    b 局部发大图

偏心距误差分析图

在直角三角形“ΔO2BA”中，由勾股定理得

O2A2 = O2B2 + AB2

O2B2 = O2A2 – AB2

O2B =

O2B =                              公式（1）

同理：当工件旋转180°，设相对应的点分别为A1、B1、C1 ，则可得公式：

O2B1 =                             公式（2）

设实测偏心距为e'，则：

e' = （O2B – O2B1）/ 2

    e' = （ – ） / 2            公式（3）

下面通过一组具体数据加以说明如，如表所示：

偏心距误差分析表

序号

参数

AB

R

e

e'

e' – e

1

1

15

2

2.0045

0.0045

2

2

15

2

2.0184

0.0184

3

2

20

2

2.0102

0.0102

4

2

20

3

3.0155

0.0155

由表中数据可知，当百分表测量杆的轴线没有垂直于基准外圆最高点（或最低点）处的表面，也就是说百分表测量杆的轴线必须通过并垂直工件的旋转轴线（车床主轴的旋转中心线），否则会产生偏心距误差。在我们的生产、教学中，此误差不能不引起我们的重视，在教学和各级竞赛中， e的精度要求可达到IT10～IT9，如在04年河南省技工杯竞赛中，偏心距为1±0.012mm，精度IT9。

综上所述，我们不难得出如下几点结论：

（1）当e、与卡爪接触的基准圆直径不变，百分表测量杆的轴线偏离工件旋转轴线越远，实测e'与实际e的误差越大;反之越小。

（2）当e、与百分表测量杆的轴线偏离工件旋转轴线的距离不变，与卡爪接触的基准圆直径越大，实测e'与实际e的误差越小，反之越大。

（3）当百分表测量杆的轴线偏离工件旋转轴线的距离、与卡爪接触的基准圆直径不变，e越大，实测e'与实际e误差越大;反之越小。

2.对垫片及工件装夹的研究

我们知道，在三爪卡盘上加工偏心零件时，首先应根据e的大小，由公式x=1.5e算出垫片的厚度x，再根据实测e的误差，由公式k≈1.5Δe算出修正值k，再由公式x=1.5e±k算出x，如果e的精度较高，恐怕一次计算满足不了要求。对于垫片材料，一般选择不易变形的或与工件材料相当的材料。经过实践，对于单件零件的加工，如果实测e值偏小，可加一片比k值少厚一点的铜片做垫片，利用铜片的变形来达到e的要求，这种方法的优点是简便快捷。

对于工件的装夹，应注意一点，既在e的调整及多件零件的加工过程中，垫片应始终对应一个卡爪，否则e将会产生误差，这一点我们不难理解，因为由于使用、制造和安装误差的原因，每一个卡爪上与工件接触的面到主轴旋转中心的距离都不一样，有的机床相差很大，因而，在三爪卡盘上加工偏心零件时必须注意这一点。

参考文献：

[1]《车工工艺与技能训练》中国劳动社会保障出版社.ISBN 7 – 5045 – 2963 – X