薄壁偏心套配合件车床加工工艺分析与计算

朱海燕

（江苏省淮安技师学院，江苏 淮安 223001）

引言

外圆与外圆（或内孔与内孔）的轴线平行而不重合的工件，称为偏心件。偏心零件在生产中有着广泛的应用，他们不但能传递自转，而且同时还能传递公转，这就可以通过回转运动实现往复运动，而根据结构设计的需要，薄壁零件在生产中使用也很多。众所周知，薄壁零件的加工，装夹容易变形，加工受力也容易产生振动等，是生产中常见的技术难题[1-5]。

图1—图5 是我们在工作过程中遇到的薄壁偏心轴套配合零件。薄壁件的表面粗糙度、偏心尺寸精度要求都比较高，这直接影响到配合的精度，解决这个问题，要根据零件的图纸及技术要求，进行了详细的车床加工工艺分析。根据分析结果，确定了加工方法、装夹方式、定位基准、加工顺序安排、工步划分、走刀路线、切削用量、刀具选择和量具选择等。

该薄壁件是由球头偏心轴、薄壁偏心套、多阶套、双锥螺套四件组成。

该薄壁偏心轴套零件材料为45 号钢，毛坯尺寸为：件一和件二共用Ф80 mm×190 mm，件三为Ф90 mm×70 mm，件四为Ф90 mm×60 mm。

1.1 确定装夹方式和选用机床

车床常用装夹方式有：三爪卡盘装夹、四爪卡盘装夹、两顶尖装夹、一夹一顶装夹等。这里采用三爪自定心卡盘进行装夹。

选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本，选用车床为CA6140。

1.2 刀具选择

刀具的选择要考虑刀具的材料、尺寸、形状等，根据零件的结构特点、材料特性、余量及表面粗糙度要求选择合适的粗、精加工刀具。车端面和外圆时采用外圆车刀，切槽采用切槽刀，加工螺纹采用外螺纹刀和内螺纹刀，镗孔时采用镗孔刀，钻孔使用麻花钻。

1 号刀为90°外圆车刀；2 号刀为宽4 mm 的硬质合金焊接切槽刀；3 号刀为30°梯形外螺纹刀；4号刀为镗刀；5 号刀为4 mm 宽内割刀；6 号刀为60°内螺纹刀；7 号刀为60°外螺纹刀；8 号刀为30°梯形内螺纹刀；钻孔为Φ25 min 和Φ18 min 的麻花钻。

1.3 切削用量的选择

粗车时取f=0.3～0.8 mm/r，精车时取f=0.1～0.3 mm/r，切断时f=0.05～0.2 mm/r。主轴转速s=，vc是切削速度，m/min；d 是工件加工表面的最大直径，mm；n 是主运动的转速，r/min。

2 薄壁偏心轴套零件工序安排

2.1 薄壁偏心轴套零件尺寸要素分析

2.2 工序的安排

件一和件二共用一根毛坯，先把件二的外轮廓及内孔加工出来，再将件二切断，继续加工件一的右端轮廓。

件三在件一和件二加工结束之后加工，先装夹左端加工右端，先加工外轮廓，之后加工内孔、内沟槽、内螺纹。

件四在件三之后加工，先装夹左端加工右端，最后加工外表面和割槽。

2.3 工序与工步划分

件一球头偏心轴、件二薄壁偏心套零件加工工序、工步划分。

工序1：下料，Φ80 mm 的45 号热轧圆钢，长度为190 mm。

工序2：装夹毛坯加工零件二右端外型面。装夹毛坯左端，加工右端，棒料伸出卡盘外约90 mm，找正后夹紧。

工序3：装夹毛坯加工零件一的右端外型面。

工序4：掉头装夹零件一右端加工零件左端外型面。

多阶套零件的具体工序、工步划分如下。

工序1：下料，Φ100 mm 的45 号热轧圆钢，长度为70 mm。

工序2：装夹零件左端加工零件右端内外型面。装夹毛坯左端，加工右端，棒料伸出卡盘外约45 mm，找正后夹紧。

工序3：掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面。

双锥螺套零件的具体工序、工步划分如下。

工序1：下料，Φ100 min 的45 号热轧圆钢，长度为60 mm。

工序2：装夹零件左端加工零件右端内外型面。

工序3：掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面。

2.4 计算切削用量

球头偏心轴零件的工序如下所述（毛坯Φ80 mm×145 mm）。

2.4.1 件一工序1

工步1 车左端外轮廓。

工步2 粗车右端外轮廓，留0.5 mm 精车余量。背吃刀量ap=0.38～2.40 mm 取ap=2 mm。切削速度vc=100～130 m/min 取vc=120 m/min，计算主轴转速s。r/min=477 r/min 取500 r/min。进给量f=0.13～0.38 mm/r 取进给量f=0.2 mm/r；计算进给速度F=sf=100 mm/min。

工步3 精车右端外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度。背吃刀量ap=0.13～0.38 mm 取ap=0.25 mm。切削速度vc=130～165 m/min 取vc=150 m/min，计算主轴转速r/min=796 r/min 取800 r/min。进给量f=0.05～0.13 mm/r，取f=0.1 mm/r；计算进给速F=sf=80 mm/min。

工步4 切槽（刀宽4 mm），保证其加工精度。根据所选刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=40 m/min，计算主轴转速。s=m/min=424 r/min取400 r/min。进给量f=0.05 mm/r；计算进给速度F=sf=15 mm/min.

工步5 车Tr24x3-7e 螺纹保证其加工精度。背吃刀量ap=1.75 mm。主轴转速s≤-k=420 r/min 取400 r/min。f=3 mm/r；计算进给速度F=sf=1 200 mm/min。

2.4.2 件一工序2

工步1 车右端外轮廓（毛坯Ф80 mm×145 mm）。

工步2 粗车左端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件一工步1）。

工步3 精车左端外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度（参照件一工步2）。

薄壁偏心套零件（毛坯Ф80 mm×45 mm）。

2.4.3 件二工序1

车右端外轮廓及钻孔加工的工步如下。

工步1 粗车右端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件一工步1）。

工步2 精车右端外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度（参照件一工步2）。

工步3 钻孔直径为25 mm。根据所选刀具取背吃刀量ap=12.5 mm。切削速度经计算=30 mm/min。计算主轴转速s=420 r/min，取400 r/min。进给速度由手动调节。

工步4 粗车削左内轮廓。背吃刀量ap=3 mm 取ap=1 mm。切削速度vc=50 m/min，计算主轴转速s。s==637 r/min 取600 r/min。进给量f=0.2 mm/r；计算进给速度F=sf=120 mm/min。

工步5 精车削左内轮廓。背吃刀量ap=0.3 mm 取ap=0.25 mm。切削速度vc=75 m/min，计算主轴转速。s=m/min=796 r/min 取800 r/min。进给量f=0.05 mm/r；计算进给速度F=sf=40 mm/min。

2.4.4 件二工序2

工步1 车左端外轮廓及内孔加工（毛坯Ф80 mm×45 mm）。

工步2 粗车左端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件一工步1）。

工步4 粗车削左内轮廓（参照件二工步4）。

工步5 精车内外轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件二工步5）。

多阶套零件（毛坯Ф90 mm×70 mm）。

2.4.5 件三工序1

工步1 车右端外轮廓及内孔加工。

工步2 粗车右端外轮廓，留0.5 mm 精车余量。背吃刀量ap=0.38～2.40 mm 取ap=2 mm。

切削速度vc=100～130 m/min，取vc=130 m/min，计算主轴转速。=460 r/min，取500 r/min。进给量f=0.2 mm/r；计算进给速度F=sf=100 mm/min。

工步3 精车右端外轮廓。背吃刀量ap=0.13～0.38 mm取ap=0.25 mm。切削速度vc=130～165 m/min 取vc=160 m/min，计算主轴转速。m/min=796 r/min 取800 r/min。进给量f=0.05 mm/r；计算进给速度F=sf=40 mm/min。

工步4 切槽（槽宽13mm），保证其加工精度。根据所选刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=80 m/min，计算主轴转速。m/min=414 r/min 取400 r/min。进给量f=0.05 mm/r；计算进给速度F=sf=20 mm/min。

工步5 钻孔直径为25mm（参照件2 工序1 工步3）。

工步6 粗车削右内轮廓（参照件2 工序1 工步4）。

工步7 精车内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件二工序1 工步5）。

工步8 切内槽保证其加工精度及表面粗糙度。根据所选刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=60m/min，计算主轴转速。m/min=382 r/min 取400 r/min。进给量f=0.02 mm/r；计算进给速度F=sf=8 mm/min。

工步9 车M48X2 内三角螺纹保证其加工精度。背吃刀量ap=1.08mm。主轴转速-k=520r/min取500r/min。f=2mm/r；计算进给速度F=sf=1000mm/min。

2.4.6 件三工序2

工步1 车左端外轮廓及内孔加工（毛坯Ф90 mm×70 mm）。

工步2 粗车左端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件三工序1 工步1）。

工步3 精车左端外轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件三工序1 工步1）。

工步4 粗车削左内轮廓（参照件二工序1 工步4）。

工步5 精车内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件二工序1 工步5）。

双锥螺套零件（毛坯Ф90 mm×60 mm）。

2.4.7 件四工序1

工步1 车右端外轮廓及内孔加工。

工步2 粗车右端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件三工序1 工步1）。

工步3 精车右端外轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件三工序1 工步1）。

工步4 钻孔直径为20 mm（参照件二工序1 工步3）。

工步5 粗车削右内轮廓（参照件二工序1 工步4）。

工步6 精车内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件二工序1 工步5）。

2.4.8 件四工序2

工步1 车左端外轮廓及内孔加工（毛坯Ф90 mm×60 mm）。

工步2 粗车左端外轮廓，留0.5 mm 精车余量（参照件三工序1 工步1）。

工步4 切槽（槽宽5 mm），保证其加工精度。根据所选刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=50m/min，计算主轴转速。r/min=379 r/min 取400 r/min。进给量f=0.05 mm/r；计算进给速度F=sf=20 mm/min。

工步5 车M48X2 外三角螺纹保证其加工精度。背吃刀量ap=2.6 mm。主轴转速s≤-k=520 r/min取500 r/min。f=2 mm/r；计算进给速度F=sf=1 000mm/min。

工步6 粗车削右内轮廓（参照件二工序1 工步4）。

工步7 精车内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度（参照件二工序1 工步5）。

工步9 车Tr24X3 内梯形螺纹保证其加工精度。背吃刀量ap=1.75mm。主轴转速s≤-k=520r/min取500r/min。f=3mm/r；计算进给速度F=sf=1500mm/min。

3 薄壁偏心轴套零件车床加工路线图

在分析了薄壁偏心轴套零件的加工工艺后，按照加工工艺确定不同加工工序的走刀路线[6]。

4 结论

经过生产实际的检验，使用该设计方案，可以较好地解决薄壁偏心轴套零件的加工，其工艺设计合理，符合本单位设备情况和操作人员、技术人员的情况，工件的各项精度都符合图纸的要求。