西馬克曲軸是出口產品西馬克切頭剪床中，噸位最大的零部（bù）件，也是最難（nán）加工（gōng）的關鍵件。其特點是（shì）噸位大（淨重19.8t，長6.1m）、軸心多（共有8個軸心，其中7個是偏（piān）心（xīn））、圖樣技術要求高（gāo）。國外靠專（zhuān）業的曲（qǔ）軸機床加工，國內曲軸機床較少，一般是以車床和磨床配合加工，而且軸心最多不超（chāo）過三個。為此我們大膽創新，解決了曲軸定心（xīn）問題（tí）、平衡問題和表麵粗糙度問題。

      1. 曲軸加工的技（jì）術難點

      （1）該曲軸共有8個定位中心，其中7個（gè）是偏心。

      （2）偏心距（jù）e =75mm、e =175mm的軸心線（xiàn）與（yǔ）、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（dù）和定位精度問題。

      （ 3）各配合（hé）軸頸（jǐng）尺寸公差0.05mm、圓度0.05mm，這對機床（chuáng）精度有個適應和選擇問題。

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

      （5）如何解決（jué）各配合軸頸、相關端麵（miàn）、圓根表麵粗糙度值R a=0.8 μm問題及（jí）各圓根R橫向紋（wén）理（lǐ）方向問題。

      針對西馬克曲（qǔ）軸軸心多、技術要求高的（de）特點采取了各種（zhǒng）有效（xiào）實施辦法，集中解決（jué）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）點是所有（yǒu）軸心均在一（yī）個垂直於軸線的平麵上，各（gè）軸心相鄰最近的17.5mm，最遠的175+75=250mm，如果每個（gè）中心孔定（dìng）為75°，D =100mm，那麽8個中心孔在軸頭端麵一（yī）條中線上根本無法定心（見圖1）。同時，一些精度要求，如偏（piān）心距e =（75±0.2）mm，e =（175±0.2）mm軸心線與主軸中心線平（píng）行度≤φ 0.1mm/6 010mm等 ，也無法保證。

      （2）曲軸常規定心方法 過去加（jiā）工曲軸（zhóu）、偏心軸軸心較少，一般2~3個軸心，精度要求不高，在零件兩端軸頭（tóu）上，由鏜床定心。這是傳統的定（dìng）心方法，沿（yán）用至（zhì）今。精度要求高的都（dōu）要依賴（lài）數控鏜床或采用銑基麵的方法定心，以保證精度和（hé）偏心距的準確性。不過數控鏜（táng）床定心成本比普（pǔ）通鏜床定心成本高三倍多。因此，在定心問題上必（bì）須找到最佳定心方案。

      （3）可調式定心夾具和（hé）調心方法 當認識到定（dìng）心（xīn）的重（chóng）要性，以保證精度為（wéi）前（qián）提，優先研究解決曲軸定心方法是至關重要的（de）。於是我們破（pò）常規提出采用可調式定心夾（jiá）具，用於曲軸精加工，方案經論證是可行的（可調式（shì）定心夾（jiá）具見（jiàn）圖2，下文簡稱夾具）。這種（zhǒng）準用夾具兩（liǎng）套為一組，隻要一次性的定位，按工（gōng）藝要（yào）求準（zhǔn）確地分別（bié）安裝在曲軸兩端工藝軸頭上，將（jiāng）中心孔滑塊置於夾具長槽內，8個軸心分別用特製的（de）成對等高（gāo）偏心墊塊進行調正，就可以加工了（夾具與（yǔ）曲軸工藝（yì）夾頭組合形式見圖3）這一技術措施對保證曲（qǔ）軸加工精度起（qǐ）到了關鍵（jiàn）性作用。

      可調式定心（xīn）夾具中心孔定位調整（zhěng）方法，必須按工藝規定的加工順序進行調整，比如車主軸頸時，將可調中心孔滑塊放置0位，兩端同時加厚度為175mm的墊塊（kuài），將螺釘、壓緊螺栓擰緊，並（bìng）檢查間隙，0.02mm塞尺不入。如果車偏心（75±0.2）mm軸頸時，將可調中心孔滑塊從（cóng）0位下調至75mm，上（shàng）墊的（de）墊塊尺（chǐ）寸為232.5+17.5=250（mm），將楔板、壓（yā）緊螺栓固（gù）緊（jǐn）即可（kě），檢查方法同上。如果（guǒ）車偏心（175±0.2）mm軸頸時，將中心孔滑塊從0位下調到底，下墊墊（diàn）塊厚度不限，將中心孔塊頂（dǐng）擠住即可。其餘（yú）的偏心圓加工時，中心孔調整方法以此（cǐ）類推。

      （4）可調式定（dìng）心夾（jiá）具精度要求 定心方法確定以後，要（yào）想達到曲軸的技術要求，e =（17.5±.02）mm，曲軸中（zhōng）心線與主軸（zhóu）頸（jǐng）中心線平行度≤φ 0.1mm/6 110mm，必須靠可調中心夾具（jù）的（de）設計（jì）、製造（zào）精度來保證。因而可調式定心夾具在設計時（shí），要注意以下問題。

      第一，要考慮（lǜ）定位精度問題。夾具本體的設計精度如圖4所示。夾具中φ 140k6定位台，是夾具與軸頭兩者的定位基準，保持夾具裝好之後，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兩側平行度≤0.05mm，定位台φ 140mm至長槽上平（píng）麵為（250±0.04）mm，兩個夾具應做成一致。

      第（dì）三，要求每（měi）調整一次中（zhōng）心，所用的一組2個墊塊厚度公差為±0.01mm並要同時加工。中心滑塊與墊塊的（de）製造誤（wù）差應該一致。

      第四，要求夾具上的（de）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（mù）的讓中心孔滑塊（kuài）在夾具長槽內紋（wén）絲不動。

      第五， 要求夾具（jù）與曲軸工藝軸頭組（zǔ）合互（hù）相平行度≤0.05mm，而兩端軸頭端麵上（shàng）的止（zhǐ）口φ 140mm同軸度≤0.05mm。夾具與工藝（yì）軸頭組合之（zhī）後，兩端夾（jiá）具長槽側麵必須平行，平行度≤0.05mm。上述要（yào）求均由鏜床保證。

      根（gēn）據上述五項技術要求，夾具本（běn）身的製（zhì）造精度和組合精度一定要嚴格控（kòng）製，保證質量，否則即使工藝（yì）方（fāng）案、夾具設計再先進（jìn），曲軸的最終加工精度也無法實現，導致（zhì）前功盡棄。

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

      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（xiàn）有機床進行篩選、利用。開始（shǐ）想利用（yòng）德國磨床磨削曲軸，它有磨3150e熱模鍛偏心軸的先例，圖 3圖 4圖 5效果很好。經考察後，終因磨床砂輪有效半（bàn）徑不足而被否定。研究（jiū）重點還得放在重型車（chē）床上。我公司當時所用重（chóng）車多數役（yì）齡長而老化（huà），精度（dù）喪（sàng）失，精（jīng）度較高的（de）唯有1M675重車。其機床床頭、床（chuáng）尾圓度0.02mm，負荷100t，基本（běn）能滿足曲軸加工的精度要求，不過該機床卡盤不能裝配重（chóng），這給曲軸加（jiā）工中如何解決旋轉平（píng）衡提出了新問題。由於篇（piān）幅有限，配（pèi）重方法不再介紹（shào）。

      4. 采用大直徑（jìng）氈輪以拋代磨

      西馬克曲軸凡有配合的主軸頸、偏心軸（zhóu）頸、相（xiàng）關端麵、圓（yuán）角、圓弧表麵粗（cū）糙值都是R a=0.8 m，特別是φ 680mm軸頸兩端R 20mm表麵紋理方向均要求橫向拋光。上述要求在一般軸類件，是容易達到的，對曲軸來說就（jiù）難（nán）了。單靠車床刀具加工隻（zhī）能達到R a=3.2 m，如果用砂帶拋光，不能（néng）拋圓角及端（duān）麵，況且砂帶太長，剛性太差，振動大而加工表麵質量低（dī），又因受偏心軸擋（dǎng）距窄和（hé）工作條件所限，砂帶拋光機無（wú）法使用。如何解決表麵粗糙度問題，也是曲軸加（jiā）工的一（yī）大難題。

      經過反複研究並查（chá）閱已有的超精手段，認為采（cǎi）用大直徑氈輪拋光，以拋代（dài）磨是比（bǐ）較理（lǐ）想的加（jiā）工方法。過去氈輪（lún）隻限於拋光軸類件圓根，效果很好，但用它拋（pāo）光軸頸代替磨頭還是第一次（cì）。所以拋光機（jī）在設計上選用大（dà）功（gōng）率、支架剛性好的專用拋光機克服氈（zhān）輪直徑大易振動的弊病。

      實（shí）踐結果證明，以拋代磨的軸頸，經表麵粗糙度儀（yí）鑒定（dìng）可（kě）達到R a=0.4~0.8 m，完全可與（yǔ）磨床加（jiā）工的表（biǎo）麵媲美。采用氈輪拋光（guāng）代替磨頭有以下四個方麵的優點（diǎn）：

      （1）氈輪具有彈（dàn）性、體輕、振動（dòng）小（xiǎo）等特點。在拋（pāo）光中能起到磨削的作（zuò）用，實踐證明用粒度100的氈（zhān）輪，每拋（pāo）磨一次（cì），零件直徑減小0.020.05mm；用粒度240的（de）氈輪拋光一次，零件直徑減小0.005 0.01mm，因為氈輪（lún）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）的摩擦熱量非（fēi）常小，所以拋光時不用冷卻（què），沒有燒傷現象，拋後檢查鑒定均達到（dào）要求。

      （2）曲軸各配合軸（zhóu）頸公差非常小（0.0440.05mm），操作者不易控（kòng）製，為保證（zhèng）質量，工藝規定（dìng）精（jīng）車時留出0.06mm拋光（guāng）餘量，R a=3.2 m以下，采用以拋（pāo）代磨的辦法，在（zài）提高表麵質量（liàng）的基礎上操作者就比較（jiào）容易控製公（gōng）差了。

      （3）采用氈輪拋光，將（jiāng）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（zhì）量好、效（xiào）率高，這與用（yòng）珩磨、砂帶拋（pāo）光相比可提高效率2~3倍。

      （4）西馬克曲軸要求圓根R 20mm處理成橫（héng）向紋理（lǐ），在此之前從未遇到這種要求。它要求圓根拋痕與軸頸的拋痕方向垂直（zhí），也就是拋輪在圓根（gēn）處的旋轉中心線與零（líng）件轉動中心線成90°。我們的（de）處理方法是，先用氈輪拋光圓根R 20mm表麵（miàn）粗糙值達R a=0.8 m，打好基礎（chǔ），再用（yòng）φ 40mm紗布（bù）與（yǔ）S40風動機組合後夾在刀架上，沿圓根作橫向拋光，零件隻需轉2 3轉即可將環（huán）狀的紋理方向改變成橫向紋理，達到圖樣要求（qiú）。

      5. 結語

      西馬克曲軸自製成功之舉，主要（yào）在於大膽地采用可調式中心夾具解決了最關鍵性的（de）技術難題，即定心方法和定心精度的問題，同過（guò）去曲軸定心由鏜床打出固定中心孔的方法相比（bǐ），取得了創造性的突破。