在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法与流程

1.本发明属于机械设备制造技术领域，涉及一种在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法。


背景技术：

2.随着机器装备多样性发展，几何精度水平尤其回转平衡精度的不断提升，例如各种带偏心的台阶长轴，各种需要高精度静平衡实验的长轴等，总之，长轴类零件对其回转基准的要求更加复杂、更加精密。
3.在这些长轴类零件的制造中，其回转加工的基准往往利用两端中心孔完成，而这些中心孔由于轴本身偏心外圆的要求，或是由于静平衡试验的要求，需要改变原有中心孔的中心位置，即将原有中心孔轴心沿径向平移，轴的相关精度越高，平移要求的精度越高。通常平移两端中心孔在镗床上进行，但对于一些较为细长的轴类，除规格适合的高精度镗床外，一般镗床往往难以满足高精度的平移要求，主要原因有二，其一，利用回转工作台回转180
°
平移加工两端中心孔，轴端头的回转半径较大，从而放大了机床回转及测量的误差，平移精度较差。其二，若回转工作台范围不够，则需要人为的对工件掉头，进行二次装卡、定位、测量及加工，这样误差积累更大，平移精度更差。如何利用普通卧式机床，在不增加成本甚至较少成本的情况下的解决这些问题，成为行业一道难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，解决了以往用镗床平移细长轴时存在的中心孔误差大、机床规格局限的问题。
5.本发明所采用的技术方案是，在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，具体包括如下步骤：
6.步骤1，将工件的两端端部分别标记为a端和b端；
7.步骤2，在工件的a端外圆上车基准带，得到a端基准外圆；
8.步骤3，将工件的a端和b端方向进行调换，在工件的b端外圆上车基准带，得到b端基准外圆，此时，扩修工件的a端中心孔；
9.步骤4，将工件的a端和b端位置调换为初始状态方向，将工件a端按照步骤2所车a端基准外圆找正，将工件b端按步骤3所车b端基准外圆找正，扩修工件的b端中心孔。
10.本发明的特点还在于：
11.步骤2的具体过程为：将工件的a端用卡爪装卡，将工件的b端用顶尖顶紧，调整卡爪使工件的a端沿竖直方向偏心移动，偏心量为e，用千分表校准，然后在工件的a端外圆上车基准带，将该基准带标记为a端基准外圆。
12.步骤2中，a端基准外圆的最大跳动量
△
max采用如下公式(1)计算：
13.△
max＝(d0/cos[arctan(e/l)]-d0)*(l1/l) (1)；
[0014]
其中，d0为顶尖与工件中心孔的集中接触点所在外圆直径；l为工件的长度，l1为
为卡爪中心面到a端基准外圆中心面的距离。
[0015]
步骤2中的偏心量e采用千分表校准。
[0016]
步骤3的具体过程为：
[0017]
将工件掉头，工件的b端用卡爪装卡，工件的a端用顶尖顶紧，调整卡爪使工件b端偏心移动，偏心量与步骤2中工件的a端偏心量e一致，同时在步骤2所车的a端基准外圆上架中心架，中心架处外圆压表，在工件的b端外圆上车基准带，将该基准带标记为b端基准外圆，此时，扩修工件的a端原有中心孔。
[0018]
本发明的有益效果是，本发明结构简单，操作方便，使用的设备及工装均为通用，成本低，加工及测量可控，能够推广为在普通卧式车床上适用直径及以下、中心孔工作截面直径不大于10、当长径比≥8、中心孔平移量不大于30的长轴。或是中心孔工作截面直径不大于30、当长径比≥8、中心孔平移量不大于60的长轴。所移动的中心孔因机床本身精度的不同而不同，精度可控，精度最高可达0.01mm，能满足一般上述范围的一般长轴的精度要求，若是精度更高，可以按借鉴本发明的方案，增加重新测量，对上述步骤实施重复进行即可。
附图说明
[0019]
图1为本发明典型工件结构示意图；
[0020]
图2为图1的端面及中心平移放大图；
[0021]
图3为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件在卧式车床上第一步装卡并上移中心示意图；
[0022]
图4为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件偏斜时对顶尖及a端所车基准外圆的误差模型图；
[0023]
图5为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件在卧式车床上第二步掉头装卡并上移中心示意图；
[0024]
图6为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件在a端重新打中心孔并车b端基准外圆示意图；
[0025]
图7为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件在卧式车床上第三步掉头装卡并找正示意图；
[0026]
图8为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法中工件在b端扩修中心孔示意图。
[0027]
图中，1.工件，2.卡爪，3.a端中心平移方向，4.顶尖，5.机床床身，6.a端基准外圆，7.b端中心平移方向，8.中心架，9.b端基准外圆，10.中心钻头，11.千分表，12.刀架。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0029]
本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，在实施本发明的方法前，细长轴本身外圆已经车圆，并单边保留一定的精加工余量，该余量满足于移动偏心的要求及加工测量误差所需余量，为方便描述，将该轴称为工件，两端分别标记为a与b。
[0030]
图1为本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法的作用对象-工件1的结构示意图，是本发明涉及的工件是一种细长轴，总长度为l，辊身直径为d，长径比为l/d≥8，由于在制造的过程中需要对两端中心孔按一定数值及方向进行调整重新加工，重新的原因可能是轴本身偏心的要求，或是同心长轴静试验的需要调整平衡，工件的旋转基准需要变动，相关的外圆需要在新的基准基础保持一定的加工工余量，加工余量按经验推荐为：
[0031]
d≤100，长径比8≤l/d≤20的，外圆单边加工余量e+2；
[0032]
长径比20＜l/d，外圆单边加工余量e+5；
[0033]
400≥d＞100，8≤l/d≤20的，外圆单边加工余量e+3；
[0034]
长径比35＜l/d，外圆单边加工余量e+6；
[0035]
其中，尺寸单位为mm，中心孔平移量e，e≤30，为以下论述方便，一端标记为a，另一端标记为b。
[0036]
d1为工件1的a端外圆直径，d2为工件1的b端外圆直径。
[0037]
图2为图1的端面及中心孔平移放大图，图2中示出了端面中心孔需要的平移方向、平移量，平移后新的两端中心基准作为后序加工基准。
[0038]
实施例1
[0039]
本发明在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，具体包括如下步骤：
[0040]
步骤1，在卧式车床上卡顶工件1，工件1的a端为左端，工件1的b端为右端，工件1的a端用卡爪2装卡，工件1的b端用活动顶尖4顶紧，调整卡爪2使工件1的a端偏心移动，偏心量为e(偏心量e是根据静平衡试验结果得到，移动的方向是根据静平衡试验结果的“偏轻”方向确定，如图3中，工件1的a端移动方向为向上移动)方向向上或向下，用千分表11校准跳动量，然后在工件1的a端外圆上车一段基准带，标记为“a端基准外圆6”，见圆即可(即将工件1的a端外圆车光即可)，a端基准外圆6的最大圆跳动量
△
max采用如下公式(1)计算，
△
max的数值控制在0.01mm内。
[0041]
△
max＝(d0/cos[arctan(e/l)]-d0)*(l1/l) (1)；
[0042]
其中，d0为顶尖4与工件1中心孔的集中接触点所在外圆直径；l1为卡爪2中心面到a端基准外圆6中心面的距离；
[0043]
通过调整l1，从而得到
△
max,
△
max为要求的精度等级，即根据要求的精度等级，来确定尺寸l1的数值。
[0044]
图3为工件在卧式车床上装卡并上移中心示意图，图中，工件1的a端为左端，工件1的b端右端，工件1的a端用卡爪2装卡，工件1的b端用顶尖4顶紧，调节卡爪2，使得工件1的a端按向上或向下偏心平移，平移量用千分表测量，工件1的b端中心孔轴线此时与顶尖轴线存在一定夹角θ，θ采用如下公式(2)计算：
[0045]
θ＝arctan(e/l) (2)；
[0046]
顶尖4(工件1的b端)工件定位跳动量
△
omax采用如下公式(3)计算：
[0047]
△
omax＝d0/cosθ-d
0 (3)；
[0048]
图4为工件1偏斜时对顶尖4及a端所车基准外圆的误差模型图，由于工件1的a端经过了偏心平移，平移量e，而顶尖4不动，所以工件1的实际旋转轴线与原有基准轴线产生一夹角θ，该夹角θ首先对顶尖4的定位有一定影响，从而对a端基准外圆6也产生影响，在误差计算中，到卡爪2的基准外圆实际跳动误差被“线性压缩”，压缩的比例为工件“长径比”。
[0049]
在工件1上车a端基准外圆6时，按图3装卡及定位已经完成，在刀架12上安装车刀，调整好，车工件1的a端基准外圆，只需要车一段即可，对于c630机床，车外圆的长度为60mm-80mm，对于c650及其以上机床，车外圆的长度为80mm-200mm，本发明中a端基准外圆6的长度按照200mm设定,粗糙度按ra3.2，直径为车光(即车见圆)即可。
[0050]
步骤2，将工件1掉头，工件1的b端为左端，工件1的a端为右端，b端用卡爪2装卡，工件1的a端用顶尖4顶紧，调整卡爪2使工件b端偏心移动，偏心量及方向与步骤1中a端一致，用千分表11校准，同时在步骤1所车的a端基准外圆6上架中心架8，中心架8处外圆压表找正(压表找正，即将中心架8中心准确定位到a端基准外圆6中心)，中心架8的跳动量在0.01mm内，在工件1的b端外圆上车基准带，得到b端基准外圆9，见圆即可(即将工件1的b端外圆车光)，修整工件1的a端原有中心孔(修整中心孔的原因是中心孔不正，此处的中心孔是偏心调整之前最早的中心孔。修整是将中心孔按偏心调整之后来修整)，若工件1的a端原本没有中心孔，则打中心孔，前面已经将工件1按照偏心距离调整好了(即打表跳动精度在0.01以内)，将该中心孔按规范要求车光、尺寸精度车到位，保证定位效果。
[0051]
图5为工件1在卧式车床上掉头装卡并上移中心的示意图。与图4相比，对工件1进行了掉头并重新装卡，b端为工件1左端，a端为工件1的右端，b端用盘卡爪2装卡，工件1的a端在a端基准外圆6处架中心架8定位，调节卡爪2，使工件1的b端向上或下偏心平移，其方向要求与图3中平移a端一致。
[0052]
图6为工件1在a端重新打中心孔并车b端基准外圆示意图，前提是工件按图5装卡及定位已经完成，b端左a端右，车b端基准外圆9，其方法与车a端基准外圆6的方法及要求一致，然后在机床尾座上安装中心钻头10(安装中心钻头10时，将顶尖4拆下，在顶尖4的位置安装中心钻头10)，在a端扩修中心孔。
[0053]
步骤3，将工件1再次掉头，a端左b端右，a端卡爪2装卡，a端按步骤1所车a端基准外圆6找正，b端按步骤2所车b端基准外圆9找正回转中心，均用千分表11校准，a端基准外圆6、b端基准外圆9的跳动量控制在0.01mm内，这样在移动了中心孔的新的状态下，将b端扩修中心孔，扩修是因为零件1已经根据偏心量调整了中心位置，外圆6、9是基准圆(千分表校准两处外圆跳动是依据)，所以原来的b端中心孔需要根据现有的新基准重新修正。(中心孔修的程度：车光、按规范尺寸精车到位)。
[0054]
图7为工件在卧式车床上掉头装卡并找正示意图，a端左b端右，与图6相比，工件1仍然用卡爪2及中心架8定位，不同的是，工件1进行了180
°
掉头，按所车a基准端外圆、b基准端外圆分别找正，找正精度按0.02以内。
[0055]
图8为工件1在b端扩修(或重新打)中心孔示意图，前提是工件按图7装卡及定位已经完成，机床尾座上仍然安装中心钻头10，在b端扩修打中心孔。
[0056]
到此，工件1按要求，工件1的a端和b端平移中心完成，且分别车了a端基准外圆6和b端基准外圆9。
[0057]
实施例2
[0058]
结合一般工件及操作实例，对l、l1、d0、e进行具有代表性的赋值，计算得出到基准外圆3的最大圆跳动量
△
max的数值，计算表如下表1所示：
[0059]
表1
[0060][0061][0062]
实施例3
[0063]
在实施例2的基础上，根据实施例的表格数据，得出以下结论：
[0064]
本发明适用范围为：
[0065]
1)直径及以下、中心孔工作截面直径不大于10、当长径比≥8、中心孔平移量
不大于30的长轴。
[0066]
因为从表中序号1～序号6数值及其规律可以看出，此范围的长轴便于在卧式车床上操作，机床的精度越高，效果越好，即使工件在a端需要平移倾斜，平移量只要不大于30mm，在顶尖处(b端)工件的定位跳动量不大于0.028mm，到a端基准外圆的最大跳动值仅为0.014mm，这样的误差数值，无论是对机床工作，还是作为定位基准对后序加工精度的影响，都很微小，对于一般的工件精度，在实际生产中可以忽略不计。
[0067]
2)中心孔工作截面直径不大于30、当长径比≥8、中心孔平移量不大于60的长轴。
[0068]
因为从表中序号7～序号11数值及其规律可以看出，此范围长轴同样首先便于在卧式车床上操作，当工件中心孔的平移量达60mm,但在顶尖处(b端)工件的定位跳动量最大值仅为0.02mm，a端基准外圆最大跳动值仅为0.003mm，这样的误差数值，无论是对机床工作，还是作为定位基准对后序加工精度的影响，都很微小，对于一般的工件精度，在实际生产中可以忽略不计。

技术特征：
1.在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，将工件(1)的两端端部分别标记为a端和b端；步骤2，在工件(1)的a端外圆上车基准带，得到a端基准外圆(6)；步骤3，将工件(1)的a端和b端方向进行调换，在工件(1)的b端外圆上车基准带，得到b端基准外圆(9)，此时，扩修工件(1)的a端中心孔；步骤4，将工件(1)的a端和b端位置调换为初始状态方向，扩修工件(1)的b端中心孔。2.根据权利要求1所述的在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：将工件(1)的a端用卡爪(2)装卡，将工件(1)的b端用顶尖(4)顶紧，调整卡爪(2)使工件(1)的a端沿竖直方向偏心移动，偏心量为e，用千分表(11)校准，然后在工件(1)的a端外圆上车基准带，将该基准带标记为a端基准外圆(6)。3.根据权利要求2所述的在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，其特征在于：所述步骤2中，a端基准外圆(6)的最大跳动量
△
max采用如下公式(1)计算：
△
max＝(d0/cos[arctan(e/l)]-d0)*(l1/l)(1)；其中，d0为顶尖(4)与工件(1)中心孔的集中接触点所在外圆直径；l为工件(1)的长度，l1为为卡爪(2)中心面到a端基准外圆(6)中心面的距离。4.根据权利要求3所述的在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，其特征在于：所述步骤2中的偏心量e采用千分表(11)校准。5.根据权利要求3所述的在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：将工件(1)掉头，工件(1)的b端用卡爪(2)装卡，工件(1)的a端用顶尖(4)顶紧，调整卡爪(2)使工件b端偏心移动，偏心量与步骤2中工件(1)的a端偏心量e一致，同时在步骤2所车的a端基准外圆(6)上架中心架(8)，中心架(8)处外圆压表，在工件(1)的b端外圆上车基准带，将该基准带标记为b端基准外圆(9)，此时，扩修工件(1)的a端原有中心孔。

技术总结
本发明公开了一种在卧式车床上平移细长轴中心孔的方法，具体包括如下步骤：步骤1，将工件的两端端部分别标记为A端和B端；步骤2，在工件的A端外圆上车基准带，得到A端基准外圆；步骤3，将工件的A端和B端方向进行调换，在工件的B端外圆上车基准带，得到B端基准外圆，此时，扩修工件的A端中心孔；步骤4，将工件的A端和B端位置调换为初始状态方向，将工件A端按照步骤2所车A端基准外圆找正，将工件B端按步骤3所车B端基准外圆找正，扩修打工件的B端中心孔。本发明解决了以往用镗床平移细长轴时存在的中心孔误差大、机床规格局限的问题。机床规格局限的问题。机床规格局限的问题。


技术研发人员：潘兆楠 王宇 武俊 陈哲 李辉 胡力强 晁佳 李毅
受保护的技术使用者：西安百润重工科技有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/25