西馬克曲軸是出口產品西馬克切頭剪床中，噸位最大的零部件，也是最難加工的關鍵件。其特點是噸位大（凈重19.8t，長6.1m）、軸心多（共有8個軸心，其中7個是偏心）、圖樣技術要求高。
國外靠專業的曲軸機床加工，國內曲軸機床較少，一般是以車床和磨床配合加工，而且軸心最多不超過三個。為此我們大膽創新，解決了曲軸定心問題、平衡問題和表面粗糙度問題。
1. 曲軸加工的技術難點
（1）該曲軸共有8個定位中心，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。
（4）零件最大偏心距e =175mm時，經計算零件凈重最大偏重積為3.896t·m，如何解決配重平衡問題。
（5）如何解決各配合軸頸、相關端面、圓根表面粗糙度值R a=0.8 μm問題及各圓根R橫向紋理方向問題。
針對西馬克曲軸軸心多、技術要求高的特點，采取了各種有效實施辦法，集中解決以下幾個方面問題。
2. 曲軸加工工藝
（1）曲軸軸心特點 軸心特點是所有軸心均在一個垂直于軸線的平面上，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，那么8個中心孔在軸頭端面一條中線上根本無法定心（見圖1）。同時，一些精度要求，如偏心距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 ，也無法保證。
（2）曲軸常規定心方法 過去加工曲軸、偏心軸軸心較少，一般2~3個軸心，精度要求不高，在零件兩端軸頭上，由鏜床定心。這是傳統的定心方法，沿用至今。精度要求高的都要依賴數控鏜床或采用銑基面的方法定心，以保證精度和偏心距的準確性。不過數控鏜床定心成本比普通鏜床定心成本高三倍多。因此，在定心問題上必須找到最佳定心方案。
（3）可調式定心夾具和調心方法 當認識到定心的重要性，以保證精度為前提，優先研究解決曲軸定心方法是至關重要的。于是我們破常規提出采用可調式定心夾具，用于曲軸精加工，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）。
這種準用夾具兩套為一組，只要一次性的定位，按工藝要求準確地分別安裝在曲軸兩端工藝軸頭上，將中心孔滑塊置于夾具長槽內，8個軸心分別用特制的成對等高偏心墊塊進行調正，就可以加工了（夾具與曲軸工藝夾頭組合形式見圖3）這一技術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，將螺釘、壓緊螺栓擰緊，并檢查間隙，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0位下調至75mm，上墊的墊塊尺寸為232.5+17.5=250（mm），將楔板、壓緊螺栓固緊即可，檢查方法同上。如果車偏心（175±0.2）mm軸頸時，將中心孔滑塊從0位下調到底，下墊墊塊厚度不限，將中心孔塊頂擠住即可。其余的偏心圓加工時，中心孔調整方法以此類推。
（4）可調式定心夾具精度要求 定心方法確定以后，要想達到曲軸的技術要求，e =（17.5±.02）mm，曲軸中心線與主軸頸中心線平行度≤φ 0.1mm/6 110mm，必須靠可調中心夾具的設計、制造精度來保證。因而可調式定心夾具在設計時，要注意以下問題。
第一，要考慮定位精度問題。夾具本體的設計精度如圖4所示。
夾具中φ 140k6定位臺，是夾具與軸頭兩者的定位基準，保持夾具裝好之后，兩端同軸度≤0.05mm。
第二，要求夾具長槽440mm×193mm深度85mm三個面相互垂直誤差≤0.05mm，槽寬193mm兩側平行度≤0.05mm，定位臺φ 140mm至長槽上平面為（250±0.04）mm，兩個夾具應做成一致。
第三，要求每調整一次中心，所用的一組2個墊塊厚度公差為±0.01mm并要同時加工。中心滑塊與墊塊的制造誤差應該一致。
第四，要求夾具上的楔板與中心孔滑塊、等高墊塊上的10°斜面接觸率不少于80%，見圖5，目的讓中心孔滑塊在夾具長槽內紋絲不動。
第五， 要求夾具與曲軸工藝軸頭組合互相平行度≤0.05mm，而兩端軸頭端面上的止口φ 140mm同軸度≤0.05mm。夾具與工藝軸頭組合之后，兩端夾具長槽側面必須平行，平行度≤0.05mm。上述要求均由鏜床保證。
根據上述五項技術要求，夾具本身的制造精度和組合精度一定要嚴格控制，保證質量，否則即使工藝方案、夾具設計再先進，曲軸的最終加工精度也無法實現，導致前功盡棄。
可調式定心夾具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，但我公司沒有大型專用設備，只能對現有機床進行篩選、利用。開始想利用德國磨床磨削曲軸，它有磨3150e熱模鍛偏心軸的先例，效果很好。經考察后，終因磨床砂輪有效半徑不足而被否定。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。其機床床頭、床尾圓度0.02mm，負荷100t，基本能滿足曲軸加工的精度要求，不過該機床卡盤不能裝配重，這給曲軸加工中如何解決旋轉平衡提出了新問題。由于篇幅有限，配重方法不再介紹。
4. 采用大直徑氈輪以拋代磨
西馬克曲軸凡有配合的主軸頸、偏心軸頸、相關端面、圓角、圓弧表面粗糙值都是Ra=0.8 m，特別是φ680mm軸頸兩端R20mm表面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，對曲軸來說就難了。單靠車床刀具加工只能達到Ra=3.2 m，如果用砂帶拋光，不能拋圓角及端面，況且砂帶太長，剛性太差，振動大而加工表面質量低，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。如何解決表面粗糙度問題，也是曲軸加工的一大難題。
經過反復研究并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。過去氈輪只限于拋光軸類件圓根，效果很好，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。
實踐結果證明，以拋代磨的軸頸，經表面粗糙度儀鑒定可達到Ra=0.4~0.8 m，完全可與磨床加工的表面媲美。采用氈輪拋光代替磨頭有以下四個方面的優點：
（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用，實踐證明用粒度100的氈輪，每拋磨一次，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0.005~0.01mm，因為氈輪線速度高30m/s，切削用量即吃刀深度0.005~0.01mm，進給量8~10mm/r，產生的摩擦熱量非常小，所以拋光時不用冷卻，沒有燒傷現象，拋后檢查鑒定均達到要求。
（2）曲軸各配合軸頸公差非常小（0.044~0.05mm），操作者不易控制，為保證質量，工藝規定精車時留出0.06mm拋光余量，R a=3.2 m以下，采用以拋代磨的辦法，在提高表面質量的基礎上操作者就比較容易控制公差了。
（3）采用氈輪拋光，將Ra=0.8 m軸頸及端面、圓根均一次拋光，個個達到圖樣要求，質量好、效率高，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處理成橫向紋理，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，也就是拋輪在圓根處的旋轉中心線與零件轉動中心線成90°。我們的處理方法是，先用氈輪拋光圓根R20mm表面粗糙值達Ra=0.8 m，打好基礎，再用φ40mm紗布與S40風動機組合后夾在刀架上，沿圓根作橫向拋光，零件只需轉2~3轉即可將環狀的紋理方向改變成橫向紋理，達到圖樣要求。
5. 結語
西馬克曲軸自制成功之舉，主要在于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的問題，同過去曲軸定心由鏜床打出固定中心孔的方法相比，取得了創造性的突破。
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