西（xī）馬克曲（qǔ）軸是出口產品西（xī）馬克切（qiē）頭剪床中，噸（dūn）位最大的零部件，也是最（zuì）難加工（gōng）的關鍵件。其（qí）特點是噸（dūn）位大（淨重（chóng）19.8t，長6.1m）、軸心多（共有8個軸心，其中（zhōng）7個是偏心）、圖（tú）樣技術要求高。

      國外靠專業的曲軸機床加工，國內曲軸機（jī）床較少，一般是以車（chē）床（chuáng）和磨床配合加工，而且軸心最多不超過三個。為此我們大膽創（chuàng）新，解決了（le）曲軸定（dìng）心問題、平衡問題和表麵粗糙度問題。

1. 曲軸加工（gōng）的技術難點

      （1）該曲軸共有8個定位中（zhōng）心，其中7個是偏心（xīn）。

      （2）偏心距e =75mm、e =175mm的軸心線（xiàn）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（hé）定位精度（dù）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（shì）應和選擇問題。

      （4）零件最大偏心距e =175mm時，經計算零件淨重（chóng）最大偏重（chóng）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、相關端麵（miàn）、圓根表麵粗（cū）糙度（dù）值R a=0.8 μm問題及各圓根R橫向（xiàng）紋理方向問題。

針對西馬克曲軸軸心多、技術（shù）要求（qiú）高的特點，采取了各種有效實（shí）施（shī）辦法，集中解決以（yǐ）下幾個（gè）方麵問題。

2. 曲（qǔ）軸加工工藝

      （1）曲軸軸心特點 軸心特點是所有軸心均（jun1）在一個垂直於軸線（xiàn）的平麵上，各軸心相鄰最（zuì）近的17.5mm，最遠的175+75=250mm，如果每個中心孔（kǒng）定為75°，D =100mm，那（nà）麽8個中心孔在（zài）軸頭端麵一條中線上根本（běn）無法定心（xīn）（見圖1）。同時（shí），一（yī）些精度要求，如偏心距e =（75±0.2）mm，e =（175±0.2）mm軸心線與（yǔ）主軸中心線平行度≤φ 0.1mm/6 010mm等 ，也無法（fǎ）保證。

      （2）曲軸常規（guī）定心方法 過（guò）去加工曲軸、偏心（xīn）軸軸心較少，一般2~3個（gè）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（de）定心方法，沿用至（zhì）今。精度要求高的都要依賴數控（kòng）鏜床或采用銑基麵的方法定心，以保證精度（dù）和偏心距的準確性。不過數控鏜床定（dìng）心（xīn）成本比普通鏜床定心成本高三倍多。因（yīn）此，在定心問題上必須（xū）找到最佳定（dìng）心方案。

      （3）可調式定心夾具和調（diào）心方法 當認識到定（dìng）心（xīn）的（de）重要性，以保證精度為前提（tí），優先研究解決曲軸定心方法是（shì）至（zhì）關重要的。於是（shì）我們破常規提出采用可調式定心夾（jiá）具，用於曲軸精加（jiā）工，方案經論證是可行的（可調式定心夾具見圖2，下文簡稱夾具）。

      這種準（zhǔn）用夾具兩套為一組，隻要一次性的定位，按工藝（yì）要求準確地分（fèn）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（bié）用特製的成對等高（gāo）偏（piān）心墊塊進行調正，就可以加工了（夾（jiá）具與曲軸工（gōng）藝夾頭組合（hé）形式見圖（tú）3）這一技術措（cuò）施（shī）對保證曲軸加工精度起到了關鍵性作用。

      可調式定心夾（jiá）具中（zhōng）心孔定位調整方法，必須按工藝（yì）規定（dìng）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，兩端同時加厚度為175mm的（de）墊塊，將螺釘、壓緊螺栓擰緊，並檢查（chá）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0位下調至75mm，上墊的墊塊尺寸為232.5+17.5=250（mm），將（jiāng）楔板、壓緊螺栓固緊即可，檢查方法同上。如果（guǒ）車偏心（175±0.2）mm軸頸時（shí），將中心孔滑塊從0位下調到底，下（xià）墊墊塊厚度不限，將（jiāng）中心孔塊頂（dǐng）擠住即可。其餘的偏心圓加工時，中（zhōng）心孔調整方法以（yǐ）此類推。

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

      第一，要考慮定位精度問（wèn）題。夾具本體（tǐ）的設計精度如圖4所示。

      夾具（jù）中（zhōng）φ 140k6定位（wèi）台，是夾具與軸頭（tóu）兩者的（de）定位基準，保（bǎo）持夾具裝好之後，兩端同軸度≤0.05mm。

      第二（èr），要求夾具長槽440mm×193mm深度85mm三個麵相（xiàng）互垂直誤差≤0.05mm，槽寬193mm兩側平行度≤0.05mm，定位台φ 140mm至長槽上平麵為（250±0.04）mm，兩個夾具應做（zuò）成一致。 

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

      第四，要求夾具上的楔板與中心孔滑塊、等（děng）高墊（diàn）塊上的10°斜麵（miàn）接觸率不少於80%，見圖5，目的讓中心（xīn）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互相平行（háng）度≤0.05mm，而兩端軸頭端麵上的止口φ 140mm同軸度≤0.05mm。夾具與工藝軸頭組合之後，兩端夾具長槽側麵必須平行，平行度≤0.05mm。上（shàng）述要求均由鏜床保證。

      根據上述五項技術要求，夾具本身的製造精度（dù）和組合精（jīng）度一定要嚴（yán）格控（kòng）製，保證質量，否則即使工藝方案、夾（jiá）具設（shè）計再先（xiān）進，曲軸（zhóu）的最終加工精度也無法實現（xiàn），導致（zhì）前功盡棄。

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

3. 設備選擇

      從（cóng）曲軸精度上看（kàn），最理想的加工設備（bèi）為曲軸車床或曲軸磨床（chuáng），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。開始想利用德國磨（mó）床磨削曲軸，它有磨3150e熱模鍛偏心軸的先例（lì），效（xiào）果很好（hǎo）。經考察（chá）後，終因磨床砂輪有（yǒu）效半徑（jìng）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，精度較高的唯有1M675重車。其機床床（chuáng）頭、床（chuáng）尾圓度0.02mm，負荷100t，基本能滿足（zú）曲軸加（jiā）工的精度要求，不過該機床卡盤不能（néng）裝配（pèi）重，這給曲（qǔ）軸加工中如何解決旋轉平衡提出了新問題。由於篇幅有限，配重方法不再介紹。

4. 采用大直徑氈輪以拋代磨

      西（xī）馬克曲軸（zhóu）凡有配合的主軸頸、偏心（xīn）軸頸、相關端麵、圓角（jiǎo）、圓（yuán）弧表麵粗（cū）糙值都是Ra=0.8 m，特別是φ680mm軸頸兩端R20mm表麵紋理（lǐ）方向均要求橫向拋光。上述要（yào）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（dāo）具加（jiā）工隻能達到Ra=3.2 m，如果用砂帶拋光，不能拋圓角（jiǎo）及端麵，況且砂（shā）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，砂帶拋光機無法使用。如何解決表（biǎo）麵粗（cū）糙度問題，也是曲軸加工的（de）一大難題。

      經過反複研（yán）究並查閱已有的超精手段，認為采用大直徑氈輪拋光，以拋代磨是比較理想的加工方法。過去氈輪隻限於拋光軸類件圓根，效（xiào）果（guǒ）很好，但用它拋光軸頸代替磨頭還是第一次。所以拋光機在設（shè）計上選用大功率、支架剛性好的專用拋光機克服氈輪直徑大易振動的弊病。

      實踐（jiàn）結果證明，以拋代磨的軸頸，經（jīng）表麵粗糙度儀鑒定可達（dá）到（dào）Ra=0.4~0.8 m，完全可與（yǔ）磨（mó）床（chuáng）加（jiā）工的表麵媲美。采用氈輪拋光代替磨頭有以下四個（gè）方麵（miàn）的優點：

（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（zuò）用，實踐證明用粒度100的氈輪，每拋磨一（yī）次（cì），零件直徑減小0.02~0.05mm；用粒度240的氈輪拋光一次，零件直徑減小（xiǎo）0.005~0.01mm，因為氈輪線速度（dù）高30m/s，切削用量即吃刀深度0.005~0.01mm，進給量8~10mm/r，產生的摩擦熱量（liàng）非常（cháng）小（xiǎo），所以拋光時不用冷卻，沒有燒（shāo）傷現象，拋後檢查（chá）鑒定均達到要求。

（2）曲軸（zhóu）各（gè）配合軸頸公差非常（cháng）小（0.044~0.05mm），操作者不易控製，為保證質量，工藝規定精車時留出0.06mm拋光餘量，R a=3.2 m以下，采（cǎi）用以拋（pāo）代（dài）磨的辦法，在提高（gāo）表麵質量的基礎上操作者就比較容易控製公差了。

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

（4）西馬克曲軸要求圓根R20mm處理成橫向（xiàng）紋理，在此之前從未遇到這種要求。它（tā）要求圓根拋痕（hén）與軸頸的拋痕方向垂直，也就是拋輪在圓根處的旋轉（zhuǎn）中心線與零件轉動中心線成90°。我（wǒ）們的處理方（fāng）法是，先用氈（zhān）輪拋（pāo）光圓根R20mm表麵粗糙值達Ra=0.8 m，打好基礎，再（zài）用φ40mm紗布與S40風動機組合後夾在刀架上，沿圓根（gēn）作橫向拋光，零件隻（zhī）需轉2~3轉即可將環狀的紋（wén）理方向改變成橫向紋（wén）理，達（dá）到圖樣要求。

5. 結語

      西馬克曲軸自（zì）製成功之舉，主（zhǔ）要在於大膽地采用（yòng）可調式中心夾具解決了最關鍵性的技術（shù）難題，即定心方法和定心精度的問（wèn）題，同過去曲軸定心由鏜床打出固定中心孔的方法（fǎ）相比，取得了創造性的突破。