西馬克曲軸是出口產（chǎn）品西馬克切頭剪床中，噸位最大的零（líng）部件（jiàn），也是最難加工（gōng）的關鍵件（jiàn）。其特（tè）點是噸位大（淨重19.8t，長6.1m）、軸心（xīn）多（共有8個軸心，其中7個是偏心）、圖樣技術要求高。國外靠專業的曲軸機床加工，國內曲軸機床較少（shǎo），一般是以（yǐ）車（chē）床（chuáng）和磨床（chuáng）配合加工，而（ér）且軸（zhóu）心最多不超過（guò）三個。為此我們大（dà）膽創新，解（jiě）決了曲軸定心問題、平衡（héng）問題和表麵粗糙度問題。

      1. 曲軸加（jiā）工的技（jì）術難點

      （1）該曲軸共有8個定位中心，其中7個是偏心。

      （2）偏心距（jù）e =75mm、e =175mm的軸心線與、基準線平行度≤φ 0.1mm/6 110mm，偏心距（175、±0.2）mm、（75±0.2）mm、（37.5±0.2）mm，如何保證平行精度和定位精度問題。

      （ 3）各配合軸頸尺寸公差（chà）0.05mm、圓度0.05mm，這（zhè）對機床精度有個適應和選擇問題。

      （4）零（líng）件最大偏心距e =175mm時，經（jīng）計算零件淨重最大偏重積為3.896t·m，如何解（jiě）決配重平衡問題。

      （5）如（rú）何解決各配合軸頸、相關端麵、圓根表（biǎo）麵粗糙度值（zhí）R a=0.8 μm問題及各圓根R橫向紋理方向問題。

      針對西馬克曲軸軸心多、技術要（yào）求高的特點（diǎn）采取（qǔ）了各（gè）種有效實施辦法，集中解決以下幾個方麵問題。

      2. 曲軸加工工藝

      （1）曲軸軸心特點 軸心特（tè）點（diǎn）是所（suǒ）有軸心均在一個垂直於軸線的平（píng）麵上，各軸心相鄰最近的17.5mm，最遠的175+75=250mm，如果（guǒ）每個中心孔定為75°，D =100mm，那麽8個中（zhōng）心孔在（zài）軸頭端麵一條中線上根（gēn）本無法定心（見（jiàn）圖1）。同時，一些（xiē）精度要求，如偏心距e =（75±0.2）mm，e =（175±0.2）mm軸心線與主軸中心線平行度≤φ 0.1mm/6 010mm等 ，也無法保證。

      （2）曲軸常規定（dìng）心方法 過去加工曲軸、偏心（xīn）軸軸心較少，一般2~3個軸心，精度要求不高，在零件兩端軸頭上，由鏜床定心。這是傳統的（de）定心方法，沿用至今。精度要求高的都要依賴數控鏜床或采用銑基麵（miàn）的方法定心，以保證精度和偏（piān）心距的準確性。不過數控鏜床定心成本比普通鏜床定心成本高三倍多。因（yīn）此，在（zài）定心問題上必須（xū）找到最佳定心方案。

      （3）可調式定心夾具和調（diào）心方法 當（dāng）認識到定心的重要性，以保證精（jīng）度為前提，優先研究解決曲軸定（dìng）心方法是至關重要的。於是我們破常規提出采用可（kě）調式（shì）定心夾具（jù），用於曲軸精加工（gōng），方案經論證是可行的（可調式（shì）定心夾具見圖2，下文簡稱夾具）。這種準用夾具兩套為一組，隻要一次性的定位，按工藝要求（qiú）準（zhǔn）確地分別安裝在曲（qǔ）軸兩（liǎng）端工藝軸頭（tóu）上，將中心孔滑塊置於夾具長槽內，8個軸心分別（bié）用特製的成對等高（gāo）偏心墊塊（kuài）進行調（diào）正，就（jiù）可（kě）以加工了（夾具與曲軸工藝夾頭組合形式見圖（tú）3）這一技術措施對保證曲軸加工精度起到了（le）關鍵性（xìng）作用。

      可調式定心夾具中（zhōng）心孔（kǒng）定位調整方法，必須按工藝規定（dìng）的加工順序進行調整，比（bǐ）如車主軸（zhóu）頸時，將可調中心孔滑塊放置0位（wèi），兩（liǎng）端同（tóng）時加厚度為175mm的墊塊，將螺（luó）釘、壓緊螺栓擰緊，並檢查間隙（xì），0.02mm塞尺不入。如果（guǒ）車偏心（75±0.2）mm軸頸時，將可調中心孔滑塊從0位下調至75mm，上墊的墊塊尺（chǐ）寸為232.5+17.5=250（mm），將楔板、壓緊螺（luó）栓固緊（jǐn）即可，檢查方法同上。如果車偏（piān）心（175±0.2）mm軸頸時，將中心孔滑塊（kuài）從0位下調到底，下墊（diàn）墊塊厚度不（bú）限，將中（zhōng）心孔塊頂擠住即可。其餘的偏心圓加工時，中心孔調整方法（fǎ）以此類推（tuī）。

      （4）可調式定心夾具精度要求 定心方法確定以後，要想達到曲軸的技術要求，e =（17.5±.02）mm，曲軸中心線與（yǔ）主軸（zhóu）頸中（zhōng）心（xīn）線平行度≤φ 0.1mm/6 110mm，必須靠可調中心夾具的設計、製造精（jīng）度來（lái）保證。因而可調（diào）式定心夾具在設計時，要注意以下問題。

      第一，要考慮定位精度問題。夾具（jù）本體（tǐ）的設計精度如（rú）圖4所示。夾具中φ 140k6定位台，是夾具與軸頭兩者的（de）定位基準，保（bǎo）持夾具（jù）裝好之後，兩端同軸度≤0.05mm。

      第二，要求夾具長槽440mm×193mm深度85mm三個麵相互垂直誤差≤0.05mm，槽寬193mm兩（liǎng）側平行度≤0.05mm，定位台φ 140mm至（zhì）長槽上平麵為（250±0.04）mm，兩個夾具應做成（chéng）一致。

      第三，要求每（měi）調整一（yī）次中心，所（suǒ）用（yòng）的一組2個墊塊厚度（dù）公差為±0.01mm並要同時加工。中（zhōng）心滑塊與墊塊的製造誤差應該一（yī）致。

      第四，要求夾具上的楔板與中心孔滑塊、等高墊塊上的10°斜麵接觸率不少於80%，見圖5，目的（de）讓中心孔（kǒng）滑塊（kuài）在夾具長槽（cáo）內紋絲不動。

      第五， 要求（qiú）夾（jiá）具與曲軸工藝軸頭組合互相平（píng）行度≤0.05mm，而兩（liǎng）端軸頭端麵（miàn）上的止口φ 140mm同（tóng）軸度≤0.05mm。夾具與工藝軸（zhóu）頭組合之後，兩端夾具長槽側（cè）麵必（bì）須平行，平行度（dù）≤0.05mm。上（shàng）述要（yào）求均（jun1）由鏜床保證（zhèng）。

      根據上述五項技術要（yào）求，夾具本身（shēn）的製造精度（dù）和組合精度一定要嚴（yán）格控製，保證質量，否則即使工藝方案、夾具設計（jì）再先進，曲（qǔ）軸的最終加工精度也無法實現，導致前功盡棄。

      可調式定心夾具在西馬克曲軸精度加工的實踐中證明，這一工（gōng）藝措施是有效的，是可靠的。不僅取得了三根曲軸精加工的成功經驗，經中德雙方共同檢（jiǎn）驗，完全達到了西馬克公司圖（tú）樣要求。

      3. 設備選擇

      從曲軸精度上看，最理想的加工設備為曲軸車床或曲軸磨床，但我公司沒有（yǒu）大型專用設備，隻能對現有機床進行篩選、利用。開始想利用德國（guó）磨床磨削（xuē）曲軸，它有磨3150e熱模鍛偏心軸的先例，圖 3圖 4圖 5效果很好。經（jīng）考察後，終因磨（mó）床砂（shā）輪有效半徑（jìng）不足而被否定。研究重點還得放在重型車床上。我公司當時所用重車多數役齡長而老化，精度喪失，精度較高的唯有1M675重車。其機床床（chuáng）頭、床尾圓度0.02mm，負荷100t，基本能滿足曲軸加工的精度要求，不過該機床卡盤不能（néng）裝配重（chóng），這給曲軸加（jiā）工中如何（hé）解（jiě）決（jué）旋轉平衡提出（chū）了新問題。由於篇幅有限，配重方法不再介紹。

      4. 采用大直（zhí）徑（jìng）氈輪以拋代磨

      西馬克曲軸凡有配（pèi）合（hé）的主軸頸、偏心軸頸、相（xiàng）關端麵、圓角、圓弧表麵粗（cū）糙值都是R a=0.8 m，特別是φ 680mm軸頸（jǐng）兩端R 20mm表（biǎo）麵紋理方向均要求橫向拋（pāo）光。上述要求在一般軸類件，是容易達到的，對曲軸來說就難了。單靠車床刀具加工隻能達到R a=3.2 m，如（rú）果用砂帶拋光，不能（néng）拋圓（yuán）角及（jí）端麵，況且砂帶太長，剛性太差，振動大而加工表麵質量低，又因受偏心軸擋距窄和工作條件所限，砂帶拋光（guāng）機無法使（shǐ）用。如何解決表麵粗（cū）糙度問題，也是曲軸加工的（de）一大難題。

      經（jīng）過反複研究並查（chá）閱已有的超精手段，認為采用大直徑（jìng）氈輪拋光，以拋代磨是比較理想的加工方（fāng）法。過去（qù）氈輪隻限於拋光軸類件圓根，效果很好，但用（yòng）它（tā）拋光軸頸代替磨頭還是第一次。所以拋（pāo）光機在設計（jì）上選用大功（gōng）率、支（zhī）架剛性好的專用拋光機克服氈輪直徑大（dà）易振動的弊病。

      實踐結果證明，以拋代磨的（de）軸頸（jǐng），經表麵粗糙度儀鑒定可達到R a=0.4~0.8 m，完全可與磨床加工的表麵媲美（měi）。采用氈輪拋（pāo）光代（dài）替磨頭有以下（xià）四個方麵的優點（diǎn）：

      （1）氈輪具有彈性、體輕、振動小等特點。在拋光中能起到磨削的作用，實踐證（zhèng）明用粒度100的（de）氈（zhān）輪（lún），每拋磨一次，零件直徑減小0.020.05mm；用（yòng）粒度240的氈輪拋光一次，零件直（zhí）徑減小0.005 0.01mm，因為氈輪線速度高30m/s，切削用量即吃刀深度0.005 0.01mm，進給量810mm/r，產生（shēng）的摩（mó）擦熱量非常小，所以拋光時不用冷（lěng）卻，沒有燒傷現象，拋後檢查鑒定均達到要求。

      （2）曲軸各配合軸頸公差非常小（0.0440.05mm），操作者不易控製，為保證質量，工藝規定精車時留出0.06mm拋光餘（yú）量，R a=3.2 m以（yǐ）下，采用以拋代磨的辦法，在提高表麵質量的基礎上（shàng）操作者就比較容易控製公差了。

      （3）采用氈輪拋光，將R a=0.8 m軸頸及端麵、圓根均一次拋光，個個達到圖樣要求，質量好、效率高（gāo），這與用珩磨、砂帶拋（pāo）光（guāng）相比可提高（gāo）效率2~3倍。

      （4）西馬克曲軸要求圓根（gēn）R 20mm處理成橫向紋（wén）理，在此之前從未（wèi）遇到這種要求。它要求圓根拋痕與軸頸（jǐng）的拋痕方向垂直，也就是拋輪在圓根處的旋轉中心線與零件轉動中（zhōng）心線成90°。我們的處理方法（fǎ）是，先（xiān）用氈輪拋光圓根R 20mm表麵粗糙值達R a=0.8 m，打好基（jī）礎，再用φ 40mm紗布與（yǔ）S40風動機組（zǔ）合後夾在刀架上（shàng），沿圓根作橫向拋光，零件（jiàn）隻需轉2 3轉即可將環狀的紋理方向改變成橫向紋理，達（dá）到圖（tú）樣要求。

      5. 結語

      西馬克曲軸自製成功之舉，主要在於大膽（dǎn）地采用可調（diào）式中心夾具解（jiě）決了最關鍵性（xìng）的技術難題，即定心方法（fǎ）和定心精度的問題，同過去（qù）曲軸定心由鏜床打（dǎ）出固定中（zhōng）心（xīn）孔的方（fāng）法相比，取得了創造性的突（tū）破。