利用曲軸的加工工藝進(jìn)行教學(xué)方法研究

魏鵬

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅白銀730900）

0 引 言

在教學(xué)改革中，選用什么類型的零件，才能提高學(xué)生機(jī)械加工的綜合水平，才能把學(xué)校所學(xué)知識(shí)完全與生產(chǎn)一線相融合。經(jīng)過到企業(yè)實(shí)踐，意識(shí)到企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)要求較高，不僅僅只會(huì)車削這么簡單，而且需要掌握的機(jī)械加工綜合性比較強(qiáng)。結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和學(xué)校情況，以及企業(yè)一線產(chǎn)品，將兩拐曲軸零件做為教學(xué)內(nèi)容，來提高學(xué)生對(duì)車工知識(shí)的掌握水平。

1 學(xué)情分析

我校的機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生，在普車實(shí)訓(xùn)中，訓(xùn)練內(nèi)容通常以簡單的軸類、套類零件加工學(xué)習(xí)為主，學(xué)生只會(huì)車削簡單的零件，對(duì)于劃線、工裝等復(fù)雜工藝，學(xué)生很少學(xué)習(xí)，學(xué)生不能系統(tǒng)掌握機(jī)械加工的綜合性與全面性，很難達(dá)到企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)。

2 零件圖知識(shí)點(diǎn)分析

零件結(jié)構(gòu)如圖1所示，對(duì)于我校學(xué)生來講，屬于較難內(nèi)容，結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際情況，采用合理的加工方式，通過理論講解、實(shí)際操作示范，學(xué)生做，老師再指導(dǎo)的幾種方法進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生完成加工任務(wù)。通過此零件的加工，學(xué)生能掌握以下知識(shí)點(diǎn)：1）工、卡、量、刃具的綜合使用；2）教會(huì)學(xué)生基本的劃線和找正方法，鍛煉學(xué)生綜合機(jī)械加工的能力；3）提高其對(duì)車削工藝的分析和設(shè)計(jì)的能力，學(xué)會(huì)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(duì)刀具的刃磨有一個(gè)創(chuàng)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(gè)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(guān)精度要求，其應(yīng)處于相互平行的各偏心外圓軸線兩端軸線上，否則將會(huì)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?shù)姆椒?，該法可大幅度地提高加工效率?）精車時(shí)應(yīng)采用兩頂尖裝夾，并輔助雞心夾給工件提供轉(zhuǎn)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(yàn)。具體參數(shù)如表1所示。

表1 切削用量參考值

1）零件加工前的準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)高度尺、劃線平臺(tái)、劃線藍(lán)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(lán)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(biāo)卡尺畫出端面及腰線上的中心線，如圖2所示；d.調(diào)整游標(biāo)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(tái)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(duì)刀具的創(chuàng)新。通過加工，因偏心距較大，軸頸處斷續(xù)切削非常難加工，采用以下刀具加工時(shí)，切削效率并不理想。a.選用切斷刀，加工時(shí)背吃刀量太，產(chǎn)生的切削抗力使曲軸軸頸容易彎曲，切刀剛性差，產(chǎn)生振動(dòng)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(shí)，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(shí)，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(chǎn)率，將以上4個(gè)刀具的優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)度增強(qiáng)，切削抗力減小。再對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，斷續(xù)切削選用創(chuàng)新的新刀，從曲頸中間進(jìn)刀，左右兩邊切削，提高了粗車效率，連續(xù)加工選用切刀，這樣斷續(xù)與連續(xù)分開加工，既能提高生產(chǎn)效率也能提高刀具使用壽命。

5 加工注意事項(xiàng)

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(zhuǎn)打壞車刀和出現(xiàn)事故，啟動(dòng)主軸前，一定要將刀具離開偏心工件旋轉(zhuǎn)的最大直徑；另外，主軸調(diào)速一定要從低速逐漸提高，絕不允許直接、突然啟動(dòng)高速；在加工中的切削速度也不能太高，進(jìn)刀時(shí)應(yīng)先從工件旋轉(zhuǎn)的最外緣處開始；車刀伸出足夠長，并注意增加刀具剛度，嚴(yán)禁刀架與轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)使切削產(chǎn)生振動(dòng)，工件出現(xiàn)車削缺陷，影響加工質(zhì)量。因此，應(yīng)選擇合理的切削用量；時(shí)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(zhǔn)。精度要求更高的曲軸，中心孔一般都應(yīng)在坐標(biāo)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(dòng)。支撐螺釘頂力要適中，頂?shù)眠^緊會(huì)使工件彎曲變形，頂?shù)锰蓜t起不到支承作用，甚至發(fā)生加工中支撐飛出的事故。

5)曲軸加工時(shí)，需兩頂尖裝夾，做輔助死頂尖。

6)嚴(yán)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(xì)心。

7)曲柄頸的軸線與車床主軸軸線不重合，不僅細(xì)長又有多個(gè)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(shí)，車刀在沖擊載荷和斷續(xù)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(qiáng)度。

圖6 斷續(xù)切削刀

6 結(jié) 語

通過對(duì)兩拐曲軸的加工，使學(xué)生對(duì)機(jī)械加工有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，鍛煉了學(xué)生機(jī)械加工的綜合應(yīng)用能力，提了技能水平，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力，符合了企業(yè)對(duì)高技人才的用人標(biāo)準(zhǔn)。