浅析偏心孔磨削夹具的改进

浅析偏心孔磨削夹具的改进

李军朱晶

李军朱晶（牡丹江木工机械（厂）有限责任公司，黑龙江牡丹江157003）

摘要：在磨削加工中，难加工的工件有三类：细长轴、高精度偏心件和薄壁件。对这三类难加工件必须采用特殊的加工方法保证加工件的加工精度和表面质量。采用专用夹具和辅助装置不失为一种好办法。本文就以我实际加工过的加长偏心钻套为例，对高精度偏心件的磨削加工进行探讨。

关键词：偏心件；夹具设计；加工方法

对于一般的偏心件，如偏心轴和偏心套的加工，一般采用四爪单动和三爪自动定心卡盘垫垫块的方法就能达到加工要求。但对于磨削的加长偏心钻套，无论是单件还是批量生产，采用上述办法很难满足加工精度要求。因此，从保证加工精度和提高工作效率出发，我设计了一套磨削该工件的专用夹具。该夹具具有定位定向功能，具有定位精度高、装夹简便等的优点，每磨削加工一组偏心孔时，能够保证偏心孔的中心与主轴中心重合，现简述该套夹具在设计时的一些想法。

1偏心件的工艺分析

1.1图1所示偏心件要求加工Φ16F7偏心内孔，采用在M2110C内圆磨床上进行加工。该工件Φ16F7偏心内孔要求于Φ22g6外圆轴心向垂直于25-0.01扁方面的方向偏移偏心量e±0.01。内孔Φ16F7、外圆Φ52-0.01及Φ22g6表面粗糙度及形位公差均要求很高。偏心量e±0.01如表1所示，有多组，一组有多件，而且要求定向偏移，故增加了加工难度，其磨削加工特点要求采用专用夹具进行磨削加工。

表1偏心件偏心距及数量表

1.2根据该工件的加工要求，对以前实践过的常规加工方法进行分析如下：（1）三爪自动定心卡盘垫垫块的方法。采用该方法将偏心垫片直接垫于25-0.01扁方面上，位置能够确定，但磨削出的工件经检测两远点的偏心量不稳定。经分析主要是由于工件过长，夹持面较小，磨削时工件难免会位移、振动，所以造成两远点的偏心量不稳定。此外每件工件均要反复找正，工作效率较低。（2）用四爪单动找正的方法。四爪其中一爪夹持工件25-0.01扁方面，找正工件外圆上母线及侧母线，并且通过丝表调校出偏心量e±0.01。这种方法在找正过程中，需要反复找正，加工前找正一件工件的准备工作比磨削偏心内孔本身还要费时费力，工作效率很低，而且加工件的一致性较差。

2夹具设计

根据以上分析，通过我多年工作经验的积累和总结，设想设计一个专用夹具，解决工件定向、定位、装夹等问题。夹具在工件定位过程中起着决定作用，工件通过夹具的连接才能使机床、刀具、工件始终保持正确的相互位置关系，从而达到准确、方便、可靠地获得工件规定尺寸及精度的目的。工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个确定的正确加工位置。因此在夹具设计过程中，必须遵循六点定位原理：用合理分布的六个定位点分别限制工件六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。设计夹具基准选择原则：（1）定位基准与设计基准重合；（2）已加工表面作为定位基准；（3）工件装夹稳定；（4）工件定位方便、夹紧可靠，便于操作，夹具结构简单；在磨削加工中，工件定位的方式有多种，应根据工件的形状、尺寸等实际情况选择不同的定位方式。

2.1定位方案设计。在夹具定位中通常用圆柱孔作为精基准的定位孔，然后用一专用夹具其外圆为Φ65，内孔为Φ22-0.005。在M2110C内圆磨床上用四爪单动找正夹紧端面无螺孔的一侧外圆，用垫片调整，各组偏心孔的位置与主轴中心一致。工件装入夹具后，用定位块找正位置，确定偏心孔的偏移位置方向，同时也起到了压紧的作用。

2.2夹紧方案设计。（1）夹具在装工件时采用M6螺栓进行夹紧，工件与夹具采用较小的间隙配合，外圆表面上一端做一M6螺孔，使用止紧螺钉压紧，另一端加工出扁方，用定位块定位压紧，两点稳定夹紧，一侧用M6螺钉压紧，形成了稳固、安全的紧固结构。（2）通过调整垫片调整，以满足磨削不同偏心量工件的要求。

3夹具装配与工件磨削加工过程

3.1装配。分别将夹具体及图1定位块按图要求加工完成，保证加工精度要求。首先用螺钉将定位块安装于夹具体扁方面C面上，装夹工件时找正、压紧工件上25-0.01扁方面，定位块移动找正，夹具端面与工件肩面靠平，当定位确定后，工件在夹具中用夹紧。

3.2定向偏心件的磨削过程。由于该工件内孔为定向偏心孔，根据该工件的结构及加工要求，拟订以下加工步骤：（1）用四爪卡盘装夹夹具，找正夹紧后，丝表跑正夹具内孔跳动<0.01mm，根据相应的偏心量，垫相应的垫片，再将工件装夹到夹具上，用螺钉进行紧固、夹紧。（2）工件与夹具有较小的间隙，存在定位误差，因此工件在精磨削前，丝表跑正夹具外圆及内孔跳动，确定实际偏心量，丝表顶夹具垫片面，微调卡爪，以满足实际偏移量的要求。（3）偏心孔磨削长度较长，要求的精度高，因此选用淬透性及刚性较好40Cr材料做接长杆，选用合适的砂轮进行粗磨、半精磨及精磨加工。加工时，磨削用量选择：砂轮转速19m/s，工件转速18m/min，轴向进给速度0.4m/min，吃刀量0.003~0.005mm/st。由于内孔磨削砂轮与工件接触弧最长，接触面积大，磨削力大，磨削时产生的热量较高，因而会影响加工件的加工精度、磨削表面的粗糙度和形位公差，所以应选用WA46J5V、PA60K5V型的砂轮，磨削时的冷却要充分，磨削时应及时修磨砂轮，保持磨粒锋利。采用以上方法和磨削参数，磨削的内孔精度为IT7~IT8，表面粗糙度Ra为0.8μm，可达到图纸精度及形位公差要求。

表2夹具使用前后费用及效率对比表

结束语

此类偏心件的磨削采用上述所设计的专用夹具进行加工能有效地提高加工件的加工精度和加工效率，降低了劳动强度，节约了生产成本，从表2统计数据可以看出，该夹具不仅满足了加工的定位、夹紧要求，而且结构简单，便于操作，经实践证明，具有良好的经济性和工艺性。针对此类结构零件的加工，利用专用夹具，在普通磨床上就能够实现磨削加工，无论是小批量还是大批量生产，均能很大程度上提高加工件的质量，带来较高的经济效应。