平面定轮闸门偏心轴加工方法研究

孙建国，卢俊生（中国水利水电第十一工程局有限公司安装分局，河南 三门峡 472000）

平面定轮闸门偏心轴加工方法研究

孙建国，卢俊生
（中国水利水电第十一工程局有限公司安装分局，河南 三门峡 472000）

摘要：介绍一种采用偏心顶尖同中心孔装卡加工偏心轴的方法。通过偏心顶尖的设计制作，利用轴端一次性中心孔在车床上加工偏心轴的制作技术。

关键词：偏心顶尖；偏心轴；中心孔；偏心顶尖法

0　引言

偏心轴是指在同一根轴上存在着两个以上外圆外圆之间中心线平行，且偏离一个距离的不同轴段。中心线之间距离即为偏心距。如果偏心距为零，也就不再是偏心轴，而是普通同心轴。偏心轴可以实现两个基本功能：1）能够实现旋转与直线运动的转换。如发动机曲轴、偏心凸轮等机构；2）能够产生2倍偏心距的位置调整。如平面定轮闸门定轮轴。

在水利水电工程，水工金属结构产品——闸门单元——平面定轮闸门品种里，定轮轴普遍采用偏心形式。通过偏心轴安装角度的调整，可以消除安装孔位的制造误差及埋件门槽的安装误差，将所有定轮的工作踏面调整到同一高度，实现水封的预留压缩量进而达到理想的封水效果。

小型平板定轮闸门的定轮安装在门叶两边梁外侧，定轮轴为悬臂式安装，俗称为炮弹轴，只有一个偏心段；大、中型平面定轮闸门的定轮安装在边梁两腹板之间，定轮轴为两轴头安装，两端轴段同心、中间节是偏心轴段，存在3个以上不同轴段。这两种类型偏心轴都可以采用本文论述的方法加工。

1　现有技术状况

偏心轴加工制作属于机械制作技术、切削加工工艺领域；是机械加工工艺及设备专业学科内容。

偏心轴是在车床上加工制作。普通车床加工偏心轴主要有：双顶尖法、三爪自定心卡盘加垫片法、偏心轴套法、偏心轴套加胀紧套法。这4种方法，加工长轴类偏心轴之前，都需要在轴的端面预加工出中心孔与偏心中心孔。根据采用方法的不同，至少需要在一个轴端加工出两个中心孔，用于车床尾座的顶尖装卡。然后，才能进行偏心轴段外圆的加工。

60°中心孔国标GB/T145-2001，75°中心孔部标JB/ZQ4236-2006适合中小轴选用。依据轴端直径和毛坯重量选择，常用A4／12、A6／18、A8／24中心孔。定轮轴按惯例设计偏心距5mm，最小的A型中心孔也难于满足一个断面上加工2个中心孔的要求。多数厂家采用：加长工艺轴头或者焊接工艺块后再加工另一个偏心中心孔，这就造成材料和工艺流程周转的浪费。增加偏心轴的制作成本。

2　车床工作原理和偏心顶尖法

车床加工轴类零件时，工件围绕主轴与尾座顶尖形成的中心线旋转；车刀沿平行于工件旋转轴线方向运动，车削出零件的回转表面也就是加工轴的外圆。

依据此原理：以中心孔为回转中心先加工出不偏心外圆，第二次采用偏心距等值的偏心顶尖原中心孔装夹，通过卡具人为地改变工件的回转位置，车床形成了一个新的回转中心，即偏心轴段的中心，就可完成偏心轴段的车削加工。此种加工偏心轴的方法简称偏心顶尖法，如图1所示。

图1偏心顶尖法原理

3　偏心顶尖法加工偏心轴步骤

3.1偏心顶尖制作

准备两套合适型号的死顶尖和普通型回转顶尖（或插入型回转顶尖）。一套留作备用；一套根据偏心轴的偏心距离，加工改造成偏心死顶尖和偏心回转顶尖（如图2所示）。加工精度要求高于偏心轴1～2个等级。如果选用插入型回转顶尖，自制一个偏心顶尖头替换即可使用。参阅：JBT3580－2011回转顶尖标准。因为离心力的存在，较大重量的偏心轴使用时，需要重新计算轴承载荷。

图2偏心顶尖加工图

3.2加工准备

（1）钳工划线工序：划中心孔线。

中心孔的选择依据60°中心孔国标GB/T145-2001；75°中心孔JB/ZQ4236-2006标准。棒料下料或锻造毛坯后，轴端锪平。在轴的两端面和需要划线的圆柱面涂蓝油，待蓝油干后，把棒料（锻件不偏心段）放在划线平台V形架上，用游标高度尺等工具，均衡加工余量、预留出偏心段余量。划出两端面及圆柱面腰线；工件再旋转90°划圈线，两端面十字中心线打出样冲点。此时划出的是不偏心段中心线。

（2）镗铣床打偏心中心孔工序：钻中心孔

以十字线找正工件、以端面十字线找正中心点位置钻出中心孔；工作台水平旋转180°加工出另一端面中心孔。

3.3第一次装卡，车工工序：车削不偏心轴段

死顶尖安装在车床主轴孔内；活顶尖（回转顶尖）安装在尾座孔内，吊装偏心轴、尾座顶紧、四爪卡盘辅助卡紧固定，车削不偏心轴段。祥见图3所示。

图3第一次装夹

3.4第二次装卡,车工工序：车削偏心轴段

更换偏心死顶尖和偏心活顶尖，主轴内孔安装时偏心方向与卡盘十字中心线对正，采用第一次同样的方法装夹，注意：卡爪依照（图4：A－A剖视图）1～4次序辅助卡紧，不要顶动工件和偏心位置造成误差。搬动车床卡盘，百分表找出已加工偏心轴段的最高位置，四爪卡盘卡紧，卡盘搬动180°校验：应该是偏心轴段最低位置。检查无误后，进行偏心轴段的车削加工。祥见图4所示。

因为顶尖孔位于不偏心轴端中心线上；偏心轴和偏心顶尖采用了同样的偏心距，所以：第二次装卡以后，不偏心轴段是围绕5mm半径的中心旋转--也就是车床主轴和尾座的回转中心线；偏心轴段恰好重合在主轴回转中心上,因此加工出偏心轴段。第一、二装卡并没有严格的次序限制，取决于偏心轴的形状和中心孔的位置，一般的做法是从大直径尺寸向小尺寸加工。

图4第二次装夹

4　结束语

现有技术的双顶尖法加工偏心轴，在偏心距小于中心孔直径的情况下，无法在轴端面上一次加工完成两个中心孔，需要增加轴端长度或者点焊工艺块二次加工中心孔。

偏心顶尖法针对这一缺点而设计，只需在轴端加工出一个中心孔，通过更换偏心顶尖，即可在车床上完成偏心轴的所有车削工序。是加工偏心轴的一种新方法，已申请发明专利。需要说明的是，偏心顶尖的制作精度要求高于偏心轴1～2个精度等级，依照定位卡具标准控制，才能最终保证偏心轴的制作公差。

与传统双顶尖法比较：操作简单、工艺简洁、不需要二次加工偏心顶尖孔、也无需轴料预留工艺卡头，在保证加工精度的前提下，使加工偏心轴的工艺得到简化、减低了制作成本，特别适合在中小型企业小批量生产。据本单位统计：平面定轮闸门定轮轴采用本项技术后，偏心轴单件加工减少了4道工序，节约5个工时；简化了制作流程，降低人工费12%。

中图分类号：TG506

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）01-0069-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.024

收稿日期：2014-09-12

作者简介：孙建国（1969-），男，从事水电站机电安装技术工作。