偏心齒輪是重型機(jī)械壓力機(jī)的關(guān)鍵零件之一，在重型壓力機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，偏心齒輪與連桿、導(dǎo)柱、滑塊構(gòu)成了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，將偏心齒輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了重型機(jī)械壓力機(jī)的沖壓功能。偏心齒輪的制造精度直接影響機(jī)械壓力機(jī)滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，因此解決偏心齒輪的加工問題顯的尤為重要。
心軸是為了便于加工偏心齒輪而設(shè)計(jì)的兩根同樣大小的細(xì)長軸，需經(jīng)過調(diào)質(zhì)淬火精磨后保證其大小及形狀精度。在偏心齒輪齒面加工完成之后，以基準(zhǔn)齒為中心，往兩側(cè)數(shù)同樣的任意齒數(shù)通過磁力表座將心軸吸附在齒槽中，通過百分表找到兩根心軸的最低點(diǎn)，使最低點(diǎn)重合，從而達(dá)到偏心齒輪齒形的分中，以便于后續(xù)特征的加工。
2.1 加工工藝難點(diǎn)
如圖1所示為偏心齒輪的外形圖。偏心體中心外圓與齒頂圓、孔中心不同心，同臺(tái)2件偏心距離應(yīng)相等，不等允差0.03。一件偏心齒輪齒頂中心、孔中心、偏心體中心連線必須在同一直線上，另一件偏心齒輪齒溝中心、孔中心、偏心體中心連線必須在同一直線上，不等允差均為0.05。
圖1 偏心齒輪外形圖
該零件的主要特征為偏心，由于該零件的齒輪外圓、端面、中心孔以及偏心外圓表面的位置精度要求較高（表面粗糙度要求也很高），而且要保證偏心距離，所以裝夾加工比較困難。
2.2 機(jī)加工工藝過程
機(jī)加工工藝過程如下：焊接熱處理噴刷→超聲波探傷→劃線→車外圓、內(nèi)孔、端面→劃線找出毛坯偏心外圓的最高點(diǎn)→滾齒→磨齒→銑偏心部分的基準(zhǔn)→車偏心部分→銑鍵槽→檢驗(yàn)→鉗工工序→裝配。
2.3 銑偏心部分基準(zhǔn)的加工工序
銑偏心部分的基準(zhǔn)是最為關(guān)鍵的加工工序，其加工精度合格與否直接決定了該零件的合格與否，因此在工序進(jìn)行加工前必須充分考慮好具體的加工步驟以及可能影響加工精度的各種因素。如工裝的加工精度的保證，機(jī)床誤差的消除，加工刀具的穩(wěn)定性等。在該工序中就利用心軸法在龍門銑床上來加工偏心齒輪。
2.3.1 工件的裝夾
如圖2所示，將同臺(tái)兩件偏心齒輪按照同樣的方向平放于龍門銑床的工作臺(tái)上，偏心齒輪下方墊等高墊，在放置時(shí)盡量使偏心部分與中心孔的軸線和基準(zhǔn)齒的中心在同一直線上。以基準(zhǔn)齒為中心，往兩側(cè)數(shù)同樣的任意齒數(shù)，通過磁力表座將心軸吸附在齒槽中。
圖2 工件裝夾及找正
2.3.2 工件的找正
首先找正中心孔的側(cè)母線后，稍微壓緊工件，再在機(jī)床主軸上吸附百分表拉心軸的最低點(diǎn)，使得心軸的最低點(diǎn)在同一直線上。觀察表的數(shù)值，若不相等，則通過L型壓板緊固在T型槽中，通過螺桿穿過L型壓板頂偏心齒輪的齒面進(jìn)行微調(diào)，直至百分表數(shù)值不變，此時(shí)說明偏心齒輪以基準(zhǔn)齒為中心的左右已經(jīng)調(diào)好，從而保證齒頂齒溝的中心、孔中心、偏心體中心連線在同一直線上，然后壓緊工件，再對中心孔進(jìn)行校驗(yàn)。裝夾找正完成后，開始下一步的加工。
2.3.3 銑偏心基準(zhǔn)
在機(jī)床主軸上裝上刀盤后，先找正中心孔的中心，然后往偏心部分偏移偏心距離確定偏心部分的中心，在偏心部分的上端銑出基準(zhǔn)供后續(xù)車床加工找正時(shí)使用。因?yàn)殂娖幕鶞?zhǔn)時(shí)是往機(jī)床的同一側(cè)方向偏移同樣的距離，因此可以消除機(jī)床間隙的影響，從而保證同臺(tái)2件偏心距離相等。這種加工方法簡單高效，并且測量誤差小，對操作工的要求水平降低，能夠比較容易保證同臺(tái)兩件偏心齒輪的各項(xiàng)加工要求。
2.4 加工注意事項(xiàng)
在加工時(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：
①作為零件加工的正常工藝流程，使用上述方法加工零件前，對毛坯進(jìn)行劃線、按線找正加工是必須的，而且劃線要準(zhǔn)確、認(rèn)真。在車床上找出毛坯偏心外圓部分的最高點(diǎn)后按此劃線，在滾齒前務(wù)必按此線為滾齒中心，從而保證后續(xù)偏心部分的車削加工余量。
②因偏心齒輪為異種鋼的焊接，在焊接去應(yīng)力后滾齒，滾齒時(shí)務(wù)必注意應(yīng)力的釋放，以防應(yīng)力變形導(dǎo)致磨削余量不足從而使心軸吸附的基準(zhǔn)齒形有誤差而影響加工精度。
加工完成后，需要在三坐標(biāo)上對偏心齒輪的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行檢測以驗(yàn)證加工方法的合理性。同樣通過心軸法檢測齒頂齒溝的中心、孔中心、偏心體中心連線在同一直線上的允差。如圖3所示。
圖3 關(guān)鍵尺寸檢驗(yàn)
通過三坐標(biāo)檢測同臺(tái)兩件偏心齒輪的偏心距和齒頂齒溝的中心、孔中心、偏心體中心連線在同一直線上的允差均符合圖紙的要求，從而驗(yàn)證了心軸法加工偏心齒輪的合理性。
本文主要研究了心軸法在偏心齒輪加工和檢驗(yàn)中的應(yīng)用，并詳細(xì)介紹了該方法的加工過程和注意事項(xiàng)。按照上述工藝流程加工后的偏心齒輪，經(jīng)檢測和壓力機(jī)滿負(fù)荷試機(jī)證明，完全能夠滿足生產(chǎn)加工要求。
通過此方法對重型壓力機(jī)整機(jī)的精度提供了有效保證，減少了過去因加工誤差問題造成的返工，節(jié)約加工裝配時(shí)間，提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。