四、特殊结构的偏心轴精密加工

偏心轴是用来将回转运动变为往复直线运动，或往复直线运动变为回转运动的部件，在光电产品中应用广泛。随着新型光电武器装备轻量化、精密化、智能化的发展，对偏心轴的偏心距精度要求也越来越高，偏心方向要求越来越精确，偏心轴的加工难度也越来越大。如何保证偏心距的精度及偏心方向，怎样用简单的方法来快速加工零件并保证其精度，在对偏心轴类零件的结构特点和加工难点分析的基础上，提出了包括加工方法、夹具设计等在内的具体工艺方案和设计思路，通过加工试验及小批量验证，满足了图样技术要求，解决了高精度特殊结构的偏心轴加工质量及效率低的问题。

（一）工艺性分析

1.结构特点

偏心轴结构简单，有两个圆柱体，柱体的轴线平行但不重合，这两条轴线之间的距离称为“偏心距”，如图2-11所示，是常用的偏心轴结构，其偏心轴一端为螺纹，另一端为圆球，圆球用于中心定位，开口槽用于左右定位，圆球轴线与螺纹轴线有一定的偏心距，但两轴线平行。

2.技术要求

某产品的偏心轴如图2-12所示，定位用的圆球要求淬火，需要重点保证的尺寸是偏心距尺寸精度，以及偏心方向与开口槽中心线要求在一条线上，尺寸精度要求较高，为IT7～IT9；其几何精度主要是限制圆球的位置要求，保证定位稳定不松动，一般规定在0.02mm以内，零件有相应的表面粗糙度值要求，一般 Ra =0.8～1.6μm。

（二）加工技术难点及分析

偏心轴的偏心距精度要求不高，是长度较短的简单零件，其常用的加工方法有：自定心卡盘加工法、单动卡盘加工法、双卡盘加工法、花盘加工法和偏心卡盘加工法等。图2-12所示偏心轴的开口槽中心线与球轴线要求在一条线上，偏心距公差h9，采用上述的自定心卡盘加工法进行20件加工试验，偏心距超差、开口槽中心线与球轴线不在一条线上，合格率仅20%，而且装夹麻烦，找正难度大，需要进行工艺、工装改进，采取一定的工艺措施才能保证其加工质量。

（三）加工难点及工艺措施

在保证偏心距尺寸精度的同时，还必须满足开口槽中心线与球轴线在一条线上，而且球头还要淬火。根据零件的结构和技术要求，确定了攻关的工艺方案和技术措施，见表2-1。

（四）工艺方案及验证

针对其加工难点，进行了加工试验和工艺攻关。主要进行了下列几种工艺试验。

1.自定心卡盘加工

自定心卡盘加工偏心轴（见图2-13），其加工过程：首先把偏心轴的非偏心部分的外圆M7×0.75－6h加工好，然后在卡盘的任意一个卡爪与已加工好外圆之间垫上一块预先加工好的垫片，零件夹紧后，要用带有磁力表座的百分表在车床上进行打表，校正母线与偏心距，找正开口槽位置，符合要求后可进行车削加工。垫片厚度计算公式为

T ＝1.5 E （1 －E/ 2 D ）

式中， D 是卡盘所夹外圆的直径（mm）； E 是偏心距（mm）； T 是垫片厚度（mm）。

此种方法比较常用，但偏心距尺寸精度不易保证，开口槽中心线与球轴线在一条线上合格率不足30%，这种方法适用精度要求不高且没有偏心方向要求的零件小批量生产。因此，该方法不能满足零件技术要求。

2.专用夹具加工法

根据偏心轴的结构及精度要求，设计了专用夹具，如图2-14所示。其加工要点：将M7 ×0.75mm的轴装入专用夹具 ϕ 7mm的孔中， 的槽卡在专用夹具 ϕ 4mm的销上，用圆螺母从方孔中将零件拧紧后，方可加工。此种加工方法的特点是专用夹具制造加工难度大，制造费用高，制造周期较长，装卸零件比较麻烦，但零件精度比较稳定。

3.简易夹具快速加工法

针对专用夹具装卸繁琐、效率低等问题，对原夹具进行了改进，如图2-15所示。其加工要点：将M7×0.75mm的轴装入简易夹具 ϕ 7mm的孔中， 的槽卡在专用夹具 ϕ 4mm的销上，用六角螺母将零件拧紧后，用自定心卡盘夹住夹具 ϕ 30mm外圆，台肩贴紧自定心卡盘前端面，夹紧后方可加工。

简易夹具装卸方便，操作简单，省力、省时，最主要是加工质量稳定一致，可满足图样及技术要求。经小批量50件试验验证，合格率100%，同时比专用夹具平均每件节省5min。

通过上述几种加工方法的试验及验证，专用夹具虽然也能保证特殊结构的偏心轴质量，但操作繁琐，劳动强度大，而简易夹具不仅装卸方便，操作简单，应用多个夹具可实现一人多机加工，符合精益生产要求。

（五）效果

通过偏心轴加工方法试验对比，专用夹具和简易夹具都能弥补常用加工方法的不足，满足图样技术要求，设计理念都非常巧妙和实用。简易夹具在装夹方式方面更巧妙，装卸方便，夹紧动作快速，加工效率高。利用该夹具的设计理念，已经在批量产品和试制产品的偏心轴加工中应用，可缩短生产周期，节约加工成本，产生了较好的经济效益和社会效益。 Z3QyVNKuh4xo0hUoN4i3/2OJC+z9A+yHICWYhLy5/pWWIWUTsPlXX6TNOEQX8aMr