利用曲軸的加工工藝進行教學方法研究

2020-05-08 09:37:24魏鵬

機械工程師 2020年4期

魏鵬

（白銀礦冶職業技術學院，甘肅白銀730900）

0 引言

在教學改革中，選用什么類型的零件，才能提高學生機械加工的綜合水平，才能把學校所學知識完全與生產一線相融合。經過到企業實踐，意識到企業用人標準要求較高，不僅僅只會車削這么簡單，而且需要掌握的機械加工綜合性比較強。結合學生特點和學校情況，以及企業一線產品，將兩拐曲軸零件做為教學內容，來提高學生對車工知識的掌握水平。

1 學情分析

我校的機電一體化專業學生，在普車實訓中，訓練內容通常以簡單的軸類、套類零件加工學習為主，學生只會車削簡單的零件，對于劃線、工裝等復雜工藝，學生很少學習，學生不能系統掌握機械加工的綜合性與全面性，很難達到企業的用人標準。

2 零件圖知識點分析

零件結構如圖1所示，對于我校學生來講，屬于較難內容，結合本校教學實際情況，采用合理的加工方式，通過理論講解、實際操作示范，學生做，老師再指導的幾種方法進行教學，引導學生完成加工任務。通過此零件的加工，學生能掌握以下知識點：1）工、卡、量、刃具的綜合使用；2）教會學生基本的劃線和找正方法，鍛煉學生綜合機械加工的能力；3）提高其對車削工藝的分析和設計的能力，學會兩頂尖車削件的操作方法；4）掌握軸類零件上車削寬槽和較大偏心距的技巧；5）對刀具的刃磨有一個創新。

圖1 零件圖

3 車削加工分析

1）影響曲軸加工精度的一個主要因素是中心孔的精度。為了保證偏心外圓軸線與其他軸線的平行度和相關精度要求，其應處于相互平行的各偏心外圓軸線兩端軸線上，否則將會造成加工后曲軸的形位公差與尺寸精度超差。2）該曲軸的偏心距為8±0.11 mm，公差要求較低，可采用劃線定偏心中心孔的方法加工。3）粗車削曲軸毛坯可采用一夾一頂的方法，該法可大幅度地提高加工效率。4）精車時應采用兩頂尖裝夾，并輔助雞心夾給工件提供轉矩。5）采用支撐螺釘支撐曲軸空擋的辦法可增加工件剛性。

4 加工工藝

車端面、定總長、鉆兩端中心孔→粗、精車外圓至φ46.5 mm→劃線、鉆偏心中心孔→粗車中間曲頸→粗車左端曲頸→粗車右端曲頸→精車左端曲頸→精車右端曲頸→粗、精車右端曲柄→粗、精車左端曲柄(圓錐、外螺紋等)，精車φ46 mm外圓→精車中間曲頸→檢驗。具體參數如表1所示。

表1 切削用量參考值

1）零件加工前的準備工作。刀具：外圓車刀（90°正偏刀）、切槽刀、外螺紋車刀（60°）、圓弧成型刀（R2）。量具：鋼板尺（300 mm）、游標卡尺（200 mm）、百分表（量程10 mm）。輔具：活頂尖（莫氏5#錐柄）、固定頂尖、雞心夾、游標高度尺、劃線平臺、劃線藍油、V形鐵。

2）掌握劃線與找正方法。a.常用劃線涂料，已加工的表面用劃線藍油，鍛件和鑄件的表面用石灰水；b.用兩頂尖將毛坯外圓車光；c.把車光的毛坯放在V形鐵上，用高度游標卡尺畫出端面及腰線上的中心線，如圖2所示；d.調整游標高度尺的偏心距離，畫出偏心及腰線上的中心線，如圖3所示；e.用直角尺畫出端面兩端的垂直相交線，如圖4所示；f.在端面偏心交叉線上打樣、沖眼，臺鉆鉆出偏心孔。

圖2 中心線圖

圖3 偏心線圖

圖4 相交線圖

3）掌握裝夾方法。a.一夾一頂裝夾方法；b.兩頂尖裝夾方法，如圖5所示；c.雞心夾的使用方法。

4）對刀具的創新。通過加工，因偏心距較大，軸頸處斷續切削非常難加工，采用以下刀具加工時，切削效率并不理想。a.選用切斷刀，加工時背吃刀量太，產生的切削抗力使曲軸軸頸容易彎曲，切刀剛性差，產生振動甚至損壞刀具，所以不適宜采用。b.選用螺紋刀，刀尖太鋒利，左右車軸頸槽不鋒利，刀尖容易損壞。c.35°偏刀加工，副偏角太大，抗沖擊性差。d.選用梯形螺紋刀加工，縱向切削時，梯形螺紋刀有刀具角度，所以不能直接向工件切入；左右車削時，背吃刀量不宜過大，使加工效率降低。

圖5 裝夾圖

為了提高刀具壽命、提高生產率，將以上4個刀具的優點，集中在螺紋刀上，把螺紋刀刀尖磨出R2的圓弧，左右兩邊刀刃磨出與梯形螺紋刀一樣的刀刃，如圖6所示，這樣刀尖強度增強，切削抗力減小。再對加工工藝進行優化，斷續切削選用創新的新刀，從曲頸中間進刀，左右兩邊切削，提高了粗車效率，連續加工選用切刀，這樣斷續與連續分開加工，既能提高生產效率也能提高刀具使用壽命。

5 加工注意事項

1) 曲軸裝夾后，原工件的軸線已偏移一定距離，為了防止工件旋轉打壞車刀和出現事故，啟動主軸前，一定要將刀具離開偏心工件旋轉的最大直徑；另外，主軸調速一定要從低速逐漸提高，絕不允許直接、突然啟動高速；在加工中的切削速度也不能太高，進刀時應先從工件旋轉的最外緣處開始；車刀伸出足夠長，并注意增加刀具剛度，嚴禁刀架與轉動的工件相撞。

2)由于裝夾剛性差，加上間斷切削的沖擊力和較大的離心力，會使切削產生振動，工件出現車削缺陷，影響加工質量。因此，應選擇合理的切削用量；時刻保持車刀銳利，可以有效地降低切削力。

3)在鉆中心孔前，必須將工件軸線及偏心距校準。精度要求更高的曲軸，中心孔一般都應在坐標鏜床上加工。

4)采用支撐螺釘支撐曲軸空擋的辦法可增加工件剛性，減少變形和振動。支撐螺釘頂力要適中，頂得過緊會使工件彎曲變形，頂得太松則起不到支承作用，甚至發生加工中支撐飛出的事故。

5)曲軸加工時，需兩頂尖裝夾，做輔助死頂尖。

6)嚴禁在軸頸上留下車刀試切的痕跡。主要做法是精車背吃刀量要小，刀刃鋒利，操作細心。

7)曲柄頸的軸線與車床主軸軸線不重合，不僅細長又有多個曲拐，尺寸精度要求較高，加工剛度較低，所以要粗精加工分開加工。

8)車削曲軸時，車刀在沖擊載荷和斷續切削作用力下易崩刃。因此，車刀刀頭材料必須具有足夠的抗沖擊韌性和強度。