西馬克曲軸是出口產品西馬克切頭（tóu）剪（jiǎn）床中，噸位最大的零部件，也是最難加工的關鍵件。其特點（diǎn）是噸位大（淨重19.8t，長6.1m）、軸心多（共有8個軸心，其中（zhōng）7個是偏（piān）心）、圖樣（yàng）技術要求高。國外靠（kào）專業的曲軸機（jī）床加工，國內曲軸機床較少，一（yī）般是以車床（chuáng）和磨床配合加工，而且軸心最（zuì）多不超過三個（gè）。為此我們大膽創新，解決了曲軸定心問題、平（píng）衡（héng）問題和表麵粗糙度問（wèn）題。

      1. 曲軸加工的技術難點（diǎn）

      （1）該曲軸共有8個定（dìng）位中心，其中7個是偏心。

      （2）偏心距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0.05mm、圓度0.05mm，這對機床精度有個適應和選擇問題（tí）。

      （4）零件最（zuì）大偏心距e =175mm時，經計（jì）算零（líng）件淨重最（zuì）大偏重積為3.896t·m，如何解決配重平衡問題。

      （5）如何解決各配合軸頸（jǐng）、相關端麵、圓（yuán）根表麵粗糙度值R a=0.8 μm問（wèn）題及各圓根R橫向（xiàng）紋理方向問題。

      針對西馬克曲軸軸心多、技術要求高的特點采（cǎi）取了各種有效（xiào）實（shí）施（shī）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（diǎn） 軸心特點是所有軸心均在一個（gè）垂直（zhí）於軸（zhóu）線的平（píng）麵上，各軸心相鄰最近的17.5mm，最遠的175+75=250mm，如果每個中心孔定為75°，D =100mm，那麽8個中心孔在軸頭端麵一條中線上根本無法定心（xīn）（見圖1）。同時，一些精度要求，如（rú）偏心（xīn）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（wú）法保證。

      （2）曲軸常（cháng）規定心方法 過（guò）去加工曲軸、偏心軸軸（zhóu）心較（jiào）少，一（yī）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（chuán）統（tǒng）的定心方法，沿用至今（jīn）。精度要求高的都要依賴數控鏜（táng）床或采用銑基麵的方法定心，以保證精度和偏心距的準確性。不（bú）過數（shù）控鏜床定心（xīn）成本比普通鏜床定心成本（běn）高三倍多。因此，在定（dìng）心（xīn）問題上必（bì）須找到（dào）最佳（jiā）定心方案。

      （3）可調式定心夾具和調心方法（fǎ） 當認識到定心的重要性（xìng），以保證精度為前提，優先研（yán）究解決曲軸定心（xīn）方法是至關重（chóng）要的。於是我們破常規提出采用可調式定心夾具，用於曲（qǔ）軸精加工（gōng），方案經論證是可行的（可（kě）調式定心（xīn）夾具見圖2，下文（wén）簡稱夾具）。這（zhè）種準用夾具兩套為一組（zǔ），隻要一次性的定位，按工藝要求準確地分別安裝在曲軸兩端工藝軸頭上，將中心孔滑塊置於夾具長槽內，8個軸心分別用特（tè）製的成對等高偏心墊塊進行調正，就可（kě）以加工了（le）（夾（jiá）具與曲軸工藝夾頭組合形式見圖3）這一技術（shù）措施對保證曲軸加工精度起到了關鍵性作用。

      可調式定心夾具中心孔定位調整方法，必（bì）須按工藝規定的加工順序進行調整，比如車主（zhǔ）軸頸時，將可調中心孔滑塊放置0位，兩端同時加厚度（dù）為175mm的墊塊（kuài），將螺釘、壓緊（jǐn）螺栓擰緊，並檢查間隙，0.02mm塞尺不入。如（rú）果車偏心（75±0.2）mm軸（zhóu）頸時，將可調中心孔滑塊從0位下調至75mm，上墊的墊（diàn）塊尺寸為232.5+17.5=250（mm），將楔板、壓（yā）緊螺栓固緊即可，檢查方法同上。如果車偏心（175±0.2）mm軸頸（jǐng）時，將中心孔滑塊從0位下調到底（dǐ），下墊墊塊厚度不限，將中心（xīn）孔塊頂擠住即可。其（qí）餘的偏心圓加工時，中心孔調整方法（fǎ）以此類推。

      （4）可調式定心夾具精度要求 定心方（fāng）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（xīn）線與主軸頸中（zhōng）心線平（píng）行度≤φ 0.1mm/6 110mm，必須靠可調中心夾具的設計、製造精度來保證。因（yīn）而可調式定心夾具在設計時，要注（zhù）意以下問（wèn）題。

      第一，要考慮定位精度問題。夾（jiá）具本體的設計精度如圖4所示。夾具中φ 140k6定位台，是（shì）夾具與軸頭兩者的定位基（jī）準，保持夾具裝（zhuāng）好之後，兩端同軸（zhóu）度≤0.05mm。

      第二，要求夾具長槽（cáo）440mm×193mm深度85mm三個麵相互垂直誤（wù）差≤0.05mm，槽寬193mm兩（liǎng）側平行度≤0.05mm，定（dìng）位台φ 140mm至長槽上平麵（miàn）為（250±0.04）mm，兩個夾具應做成（chéng）一致。

      第三，要求每調整一次中心，所用的一組2個墊塊厚度公差為±0.01mm並要同時加工。中心滑塊與墊塊的製造誤差應該一致。

      第四，要求夾（jiá）具上的楔板與中（zhōng）心孔（kǒng）滑（huá）塊、等高墊塊上的10°斜麵接（jiē）觸率不少於80%，見圖5，目的讓中心孔滑塊在夾具長槽內紋絲不動。

      第五， 要求夾（jiá）具與曲軸工藝軸頭組合（hé）互相平行度≤0.05mm，而兩（liǎng）端軸頭端麵（miàn）上的止口φ 140mm同軸度≤0.05mm。夾具與工藝（yì）軸頭組合之後，兩端夾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（zhèng）。

      根據上述五項技術要（yào）求，夾具本身的製造精度和組合精度（dù）一（yī）定要嚴（yán）格控製，保證質量，否則（zé）即使工藝方案、夾具設計再先進，曲軸（zhóu）的最終加工精度（dù）也無法實現，導致前功盡棄（qì）。

      可調式定心夾具（jù）在西馬克曲軸精度加工的實踐中證明，這一工藝措施是有效（xiào）的，是可靠的。不僅取（qǔ）得了三根（gēn）曲軸精加工的成功經（jīng）驗，經中德雙方共同檢驗，完（wán）全（quán）達到了西馬克公司圖（tú）樣要求。

      3. 設備選擇

      從曲軸精（jīng）度上看（kàn），最理想的加工設備為曲軸車床（chuáng）或曲軸磨床，但我公司沒有大型專用設備，隻能對現有機床進（jìn）行篩（shāi）選、利（lì）用。開始想（xiǎng）利用德國磨床磨削曲軸，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（chá）後，終因磨床砂輪有效半徑不（bú）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（gāo）的唯有1M675重（chóng）車。其機床床頭、床（chuáng）尾圓度0.02mm，負荷100t，基本能滿（mǎn）足曲軸加工（gōng）的精（jīng）度要求，不過（guò）該機床卡盤（pán）不能裝配重，這給曲軸（zhóu）加工中如何解決旋（xuán）轉平衡提出了新問題。由於篇幅有限，配重方法不再介紹（shào）。

      4. 采（cǎi）用大直徑氈輪以拋代磨

      西馬克曲軸凡有配合的主軸頸、偏心軸頸、相關端麵、圓角、圓弧表麵粗糙值（zhí）都是R a=0.8 m，特別是φ 680mm軸頸兩端R 20mm表麵紋理（lǐ）方向均要求橫向拋光。上（shàng）述要求在一般軸類件，是容（róng）易達到的，對（duì）曲軸來說就難了。單靠車床（chuáng）刀具加工隻能達到R a=3.2 m，如果用砂帶拋光，不能拋圓角及端麵，況且砂帶太（tài）長，剛性太差，振動大而加工表（biǎo）麵質量低，又因受偏心軸擋距窄和工作條件所限，砂帶拋光機無法使用。如何解決表麵（miàn）粗糙度問題，也是曲軸加（jiā）工的一大難題（tí）。

      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（lún）拋光，以拋代磨是比較理想的（de）加工方（fāng）法。過去氈輪隻限於拋光軸類件圓根，效果很好，但用它拋光軸（zhóu）頸代替磨頭還是（shì）第一次。所以拋光機在設計上選用大功率、支架剛性好的專用拋光機克服氈輪（lún）直徑大易振動的（de）弊病。

      實踐結果證明（míng），以拋代磨的軸頸，經表麵粗糙度儀鑒定可達到R a=0.4~0.8 m，完（wán）全可（kě）與磨床加工（gōng）的（de）表麵媲美。采用氈輪拋光代替磨頭有以下四個方麵的優點：

      （1）氈輪（lún）具有彈（dàn）性、體輕（qīng）、振動小等（děng）特（tè）點。在拋光中能起到磨削的作用，實踐證明（míng）用粒度100的氈輪，每（měi）拋磨一次，零件直徑減小0.020.05mm；用粒（lì）度240的氈輪拋光一次，零（líng）件直徑減小0.005 0.01mm，因為氈輪線速度高30m/s，切削用量（liàng）即吃刀深度0.005 0.01mm，進給量810mm/r，產生的摩擦熱量非常小，所（suǒ）以拋光時不用冷卻，沒有燒傷現象，拋後檢查鑒（jiàn）定均達到要求。

      （2）曲軸各配合（hé）軸頸公差非（fēi）常小（0.0440.05mm），操作者不易控製，為保證質量，工（gōng）藝規定精車時留出0.06mm拋光餘量，R a=3.2 m以下，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（jun1）一次拋光，個個達到（dào）圖樣要求，質（zhì）量（liàng）好、效率高，這與用珩磨、砂帶拋（pāo）光相比可提高效率2~3倍。

      （4）西馬克曲軸要求圓（yuán）根R 20mm處理成橫向（xiàng）紋理，在此之前從未遇（yù）到這（zhè）種要求。它要求圓根拋痕與軸頸的拋痕方向垂直，也就是拋輪在圓根處的旋轉中心線（xiàn）與零件轉動中心線成90°。我（wǒ）們的處理（lǐ）方法是，先用氈輪拋光圓根R 20mm表麵粗糙值達R a=0.8 m，打好基礎，再用φ 40mm紗布與S40風（fēng）動機組合後夾在刀架上，沿圓（yuán）根作橫向拋光，零件隻需轉2 3轉即可將環狀的紋理方向改（gǎi）變成橫向紋理，達到圖（tú）樣要求。

      5. 結語

      西馬克曲軸自（zì）製成功之舉，主要在於大膽地采用可調式中心夾具解決了最關鍵性的技術難題，即定心方法和定心精度（dù）的問題，同（tóng）過去曲軸定心由鏜（táng）床打（dǎ）出固（gù）定中心孔的方（fāng）法相比，取得了創造性的突（tū）破。