曲柄轴加工方法研究

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摘要：对高精度曲柄轴的结构进行了分析，制定了曲柄轴的加工工艺，通过该方法保证了曲柄轴加工的精度。

关键词：曲柄轴；夹具；尺寸精度

行星传动式减速机，是我国减速机产品生产的重点，这种减速机具有体积小、承载能力强、高刚性、高精度、低消耗、终身免维护等很多优点，广泛应用于轻工、电力、起重运输、交通等多个领域。其中高精度曲柄摆线减速机，是我国重点研发的机械产品，其主要攻关项目已列入国家级摆线减速机新产品开发指南中。高精度曲柄轴是这种减速机关键零件之一，该轴加工难度较大，其精度对减速机的质量影响很大，必须保证其加工精度。

1.工件分析

曲柄轴的典型结构及技术要求，见图1所示。从图中可以看出，它的精度指标主要有两方面：其一是轴径的尺寸精度和粗糙度，其二是偏心距精度和形位公差。本文所研究的曲柄轴技术要求为：（1）曲柄轴偏心距士1. 5h6（士1.5—0.006）mm；（2）两个偏心圆的中心相对工件轴心线的位置为180°士30′。这两项技术问题如果得到解决，就可为该轴的加工，乃至高精度曲柄摆线减速机的大量生产，带来很大影响。因此对于该轴的加工技术，必须认真加以研究。

2.工艺流程

曲柄轴主要表面加工过程安排如下：毛坯为45钢，外形尺寸为Φ18mm。

（1）上CA6140型车床，粗车Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm花键轴，留精加工余量，平端面打中心孔。

（2）热处理（调质）。

（3）上CA6140型车床，精车Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm花键轴，留磨削余量，用千分尺测量保证尺寸精度。

（4）上CA6140型车床，粗车、半精车Φ12mm双偏心外圆，留精加工余量，用游标卡尺测量保证尺寸。粗、精车4个退刀槽，用游标卡尺测量保证尺寸精度。

（5）热处理（碳氮共渗）使表面硬度达到58―62HRC。

（6）上M1432A型万能外圆磨床，使用专用夹具装夹，粗、精磨Φ9mm、Φ12mm外圆，用千分尺测量保证尺寸精度。

（7）上Y3150型滚齿机床，使用专用夹具装夹，用花键滚刀加工花键，用公法线千分尺测量保证尺寸精度。

（8）上M1432A型万能外圆磨床，利用高精度的曲柄轴磨削专用夹具装夹，粗磨、半精磨、精磨Φ12mm偏心外圆，用千分尺、百分表和 V形块测量保证尺寸精度。

3.注意事项

（1）重要表面的加工工序要分得细一些，如Φ9mm、Φ12mm外圆、Φ12mm偏心外圆都经过粗车、精车、粗磨、精磨等多道工序，否则在切削力和切削热的影响下，加工精度得不到保障。

（2）加工4个退刀槽时使用高速钢刀具，刀尖应磨出 R0.5的圆弧，切削速度要小一些，否则有可能崩刀，不能保证表面质量和尺寸精度。

（3）碳氮共渗热处理之前，必须安排调质热处理工序，这样有利于后续切削加工，消除粗加工过程中产生的内应力，减小变形。

（4）加工Φ12mm的两个偏心外圆时必须使用高精度的曲柄轴磨削专用夹具，其结构如图2所示，夹具体采用45钢，调质处理。分度装置采用钢球分度，两个分度盘用短圆锥配合定位，分别均布直径8mm的18个钢球。分度盘由4个螺栓、螺母和圆盘来夹紧，偏心装置用120°的V形块与固定板上的螺钉来定位，偏心花键套的夹紧由两个内六角螺钉来夹紧。

4.结语

此加工方法是在多次加工实践过程中总结出来的，可以有效地提高加工效率与曲柄轴的加工质量，使产品的合格率达到98%以上。

参考文献：

[1] 魏康民，王晓宏.机械制造工艺装备[M]. 重庆：重庆大学出版社，2004.

[2] 张进生.机械制造工艺与夹具设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，1994.

[3] 何永利.钢球分度在双曲柄轴夹具上的应用[J]. 制造业自动化，2007，29（7）：77-78.