精密偏心的加工方法

２０１９金属加工工艺师征文大赛
１７６㊀精密偏心的加工方法
山东征宙机械股份有限公司　（山东平原　２５３１００）　何学玲　刘冬霞
摘要:机加工中有许多偏心工件需要精确加工ꎬ为此设计了一种精密加工偏心用夹具ꎬ主要由夹具体㊁定位块㊁紧固螺钉㊁垫片㊁滑座㊁卡盘㊁调节螺钉组成ꎮ夹具体可与机床主轴连接ꎬ定位块紧固在夹具体一侧ꎬ滑座可沿夹具体上的导向槽滑动ꎬ从而形成加工所需的偏心ꎮ垫片放在滑座与定位块之间ꎬ垫片厚度的大小决定于加工工件所需的偏心量ꎬ滑座上留有与卡盘联接的接口ꎬ把卡盘联接在滑座上ꎬ工件由卡盘夹紧ꎮ
１ 设计偏心用夹具的原因
如图１所示ꎬ偏心件是机械设计中常用的工
件之一ꎬ在加工其偏心时ꎬ通常使用的方法是利
用自定心卡盘加工工件偏心ꎬ即在自定心卡盘的
一个卡爪中垫一适当厚度为ｔ的垫片ꎬ再把工件
夹紧后加工ꎬ然后车(磨)出偏心为ｅ的工件
ꎮ
图１㊀偏心件
垫片厚度可用下列公式计算:
ｔ＝１ ５ｅ＋０ ５Ｄ２－(３ｅ－ｂ)２－Ｄ
式中ｔ 垫片厚度(ｍｍ)ꎻ
Ｄ 卡盘所夹部分直径(ｍｍ)ꎻ
ｅ 工件偏心距(ｍｍ)ꎻ
ｂ 卡爪卡嘴部分有效宽度(ｍｍ)ꎮ
从该公式的理论计算中可以看出ꎬ垫片厚度
除与工件直径大小有关外ꎬ还与卡爪卡嘴部分有
效宽度ｂ有关ꎬ对于自定心卡盘来说ꎬ尤其是使
用过的自定心卡盘ꎬ卡爪稍有磨损ꎬｂ很难测出其
精确值ꎬ所以说在加工精密偏心工件时ꎬ这种方
法受夹具本身限制ꎬ很难满足工件的精度要求ꎮ
２ 能精密控制工件偏心量夹具
设计一种夹具ꎬ用于精密偏心工件的加工ꎬ
能精密控制工件偏心量ꎮ如图２所示ꎬ主要由夹
具体㊁定位块㊁紧固螺钉㊁垫片㊁滑座㊁卡盘和
调节螺钉等组成ꎬ夹具体与机床主轴联接且保持
同轴ꎬ滑座安装在夹具体上ꎬ滑座上安装上自定
心卡盘ꎬ用来夹持所要加工的偏心工件ꎬ滑座可
沿夹具体上的导向槽滑动ꎬ移动的距离即为所需
的偏心ꎬ垫片放在定位块和滑座之间ꎬ把紧固螺
钉㊁调节螺钉锁紧ꎬ从而产生了加工所需要的偏
心ꎮ由于偏心大小由垫片厚度决定ꎬ垫片的厚度
可通过普通的磨床磨削ꎬ使用千公尺测量ꎬ其公
差很容易保证在ʃ０ ００５ｍｍ以内ꎬ所以能加工出
精密的偏心工件ꎮ
图２㊀装上厚度为ｔ的垫片状态
１ 夹具体㊀２ 定位块㊀３ 紧固螺钉㊀４ 垫片
５ 滑座㊀６ 卡盘
使用时ꎬ将紧固螺钉和轴向调节螺钉松开ꎬ
移动滑座ꎬ在滑座与定位块之间放入厚度等于偏
心ｅ的垫片ꎬ然后拧紧径向紧固螺钉ꎬ这时定位
块㊁垫片㊁滑座靠在一起ꎬ再拧紧调节螺钉ꎬ把
滑座锁紧在夹具体上ꎬ最后把工件放入卡盘中夹
紧ꎬ这样就可对工件进行车削或磨削ꎬ从而加工
机床工具
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㊀出偏心为ｅ的工件ꎮ
此夹具是以不附加垫片时的状态为基准ꎬ即夹具体㊁滑座㊁卡盘保持同轴ꎬ当需要移动偏心ｅ时ꎬ松开紧固螺钉和调节螺钉ꎬ在滑座和定位块之间垫上一厚度为ｅ的垫片ꎬ再锁紧滑座ꎬ从而能精确地得到所需的偏心(见图
３)ꎮ
图３㊀不加垫片时的基准状态
３ 结语
紧固螺钉㊁调节螺钉㊁夹盘采用标准件ꎬ夹具体使用４５中碳钢ꎬ采用车削㊁钻削㊁铣削㊁热
处理㊁磨削工序加工而成ꎻ定位块使用Ｔ８Ａ高碳钢ꎬ采用铣削㊁钻孔㊁热处理㊁磨削工序加工而成ꎻ滑座使用４５中碳钢ꎬ采用车削㊁钻削㊁铣削㊁热处理㊁磨削工序加工而成ꎻ其中ꎬ滑座上与夹盘相连接的定位孔ꎬ采取滑座与夹具体㊁定位块装配后再加工ꎬ以保证夹具在基准状态下滑座与夹具体保持高度同轴ꎮ这样保障滑座上安装上夹盘后ꎬ夹盘在基准状态下也与夹具体同轴ꎮ垫片使用４５中碳钢ꎬ通过车削㊁热处理后ꎬ在一般平面磨床上磨削ꎬ使用千分尺测量ꎬ公差可控制在ʃ０ ００５ｍｍ以内ꎬ这样能保证使用该夹具加工出的偏心值非常精密ꎮ
参考文献:
[１]原北京第一通用机械厂 机械工人切削手册[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２０１４
[２]徐灏 机械设计手册:第３卷[Ｍ].北京:机械
工业出版社ꎬ１９９２
ＭＷ(收稿日期:２０１９０９０５)。