模塊六 復(fù)雜零件的車削

模塊六復(fù)雜零件的車削課題一在四爪單動(dòng)卡盤上裝夾較復(fù)雜的工件課題二車削偏心工件課題三車削細(xì)長軸課題四車薄壁工件課題一在四爪單動(dòng)卡盤上裝夾較復(fù)雜的工件利用四爪單動(dòng)卡盤車削復(fù)雜零件，主要是車削外形比較復(fù)雜，三爪卡盤難以裝夾，比較笨重的工件。因此在使用四爪單動(dòng)卡盤時(shí)，工件的裝夾和調(diào)整是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。四爪單動(dòng)卡盤如圖6.2所示，是車床上最常見的夾具之一，它適用于裝夾形狀不規(guī)則或大型的工件，夾緊力較大，裝夾精度較高，不受卡爪磨損的影響，但裝夾不如三爪自定心卡盤方便。裝夾圓棒料時(shí)，如在四爪單動(dòng)卡盤內(nèi)放上一塊V形架（見圖6.3），裝夾就快捷多了。一、基本知識(shí)圖6.2四爪單動(dòng)卡盤

1—卡爪2—螺桿3—卡盤體圖6.3用V形架裝夾圓棒料四爪單動(dòng)卡盤裝卡時(shí)有以下注意事項(xiàng)。（1）應(yīng)根據(jù)工件被裝夾處的尺寸調(diào)整卡爪，使其相對(duì)于兩爪的距離略大于工件直徑即可。（2）工件被夾持部分不宜太長，一般以10～15mm為宜。（3）為了防止工件表面被夾傷和找正工件時(shí)方便，裝夾位置應(yīng)墊0.5mm以上的銅皮。（4）在裝夾大型、不規(guī)則工件時(shí)，應(yīng)在工件和導(dǎo)軌面之間墊放防護(hù)木板，以防工件掉下，損壞機(jī)床表面。（一）找正盤類工件

如圖6.4所示，對(duì)于盤類工件，既要找正外圓，又要找正平面（即圖6.4（a）中所示的A點(diǎn)、B點(diǎn)）。找正A點(diǎn)外圓時(shí)，用移動(dòng)卡爪來調(diào)整，其調(diào)整量為間隙差值的一半［見圖6.4（b）］；找正B點(diǎn)平面時(shí)，用銅錘或銅棒敲擊，其調(diào)整量等于間隙差值［見圖6.4（c）］。二、課題實(shí)施圖6.4盤類工件找正方法如圖6.5所示，對(duì)于軸類工件通常是找正外圓A、B兩點(diǎn)。其方法是先找正A點(diǎn)外圓，再找正B點(diǎn)外圓。找正A點(diǎn)外圓時(shí)，應(yīng)調(diào)整相應(yīng)的卡爪，調(diào)整方法與盤類工件找正方法一樣；而找正B點(diǎn)外圓時(shí)，采用銅錘或銅棒敲擊。（二）找正軸類工件圖6.5軸類零件找正如圖6.6所示，先用手轉(zhuǎn)動(dòng)工件，找正A（A1）B（B1）線；調(diào)整劃針高度，使針尖通過AB，然后工件轉(zhuǎn)過180°。（三）找十字線可能出現(xiàn)下列情況：一是針尖仍然通過AB線，這表明針尖與主軸中心一致，且工件AB線也已經(jīng)找正［見圖6.6（a）］；二是針尖在下方與AB線相距Δ［見圖6.6（b）］，這表明劃針應(yīng)向上調(diào)整Δ/2，工件AB線向下調(diào)整Δ/2；三是針尖在上方與AB線相距Δ［見圖6.6（c）］，這表明劃針應(yīng)下調(diào)整Δ/2，AB線向上調(diào)整Δ/2。工件這樣反復(fù)調(diào)轉(zhuǎn)180°進(jìn)行找正，直至劃針盤針尖通過AB線為止。劃線盤高度調(diào)整好后，再找十字線時(shí)，就容易多了。工件上A（A1）和B（B1）線找平后，如在劃針針尖上方，工件就往下調(diào)；反之，工件就往上調(diào)。找正十字線時(shí)，要十分注意綜合考慮，一般應(yīng)該是先找內(nèi)端線，后找外端線；兩條十字線，如圖6.6中所示的A（A1）B（B1）、C（C1）D（D1）線，要同時(shí)找調(diào)，反復(fù)進(jìn)行，全面檢查，直至找正為止。圖6.6找十字線的方法選擇四爪單動(dòng)卡盤正面的標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)作為找正的參考基準(zhǔn)（見圖6.7）；再把對(duì)稱卡爪上第一個(gè)階臺(tái)的端點(diǎn)作為目測找正的輔助點(diǎn)，按照“兩點(diǎn)成一線”的原理，利用槍支射擊時(shí)瞄準(zhǔn)“準(zhǔn)星”的方法，去目測輔助點(diǎn)A與參考基準(zhǔn)上的點(diǎn)。（四）兩點(diǎn)目測找正將機(jī)床掛空擋，把卡盤轉(zhuǎn)過180°，再與對(duì)應(yīng)輔助點(diǎn)B與同一參照基準(zhǔn)上的點(diǎn)進(jìn)行比較，并按它們與同一參照基準(zhǔn)兩者距離之差的一半作為調(diào)整距離，進(jìn)行調(diào)整，反復(fù)幾次就能把第一對(duì)對(duì)稱卡爪校好；同理，可找正另一對(duì)應(yīng)卡爪。此法經(jīng)過一段時(shí)間的練習(xí)，即可在2～3min的時(shí)間內(nèi)，使找正精度達(dá)到0.15～0.20mm的水平。不過這種方法還只適用于精度不高的工件或粗加工工序；而對(duì)于高精度的工件，這種方法只能作為粗找正。圖6.7目測找正法為保證高精度的工件達(dá)到要求，采用百分表、量塊找正法是較佳的方法。（詳見偏心工件的車削）（五）用百分表、量塊找正課題二車削偏心工件偏心結(jié)構(gòu)是機(jī)械機(jī)構(gòu)中常見的形式，偏心機(jī)構(gòu)的主要組成部分是偏心零件，通常由車床來加工完成，無論從工藝過程和加工方法上都具有較高的難度。1．偏心的定義。

在機(jī)械傳動(dòng)中，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般都是用偏心軸或曲軸來完成的，例如主軸箱中的偏心軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸等。外圓和外圓的軸線或外圓和內(nèi)孔的軸線平行而不重合（偏一個(gè)距離）的工件，稱為偏心工件。一、基礎(chǔ)知識(shí)安裝、車削偏心工件時(shí)，應(yīng)先用劃線的方法確定偏心軸（套）軸線，隨后在兩頂尖或四爪單動(dòng)卡盤上安裝?，F(xiàn)以偏心軸為例來說明偏心工件的劃線方法。

其步驟如下。2．偏心工件的劃線方法。（1）先將工件毛坯車成一根光軸，直徑為D，長為L，如圖6.9所示。圖6.9偏心軸（2）用游標(biāo)高度尺劃針尖端測量光軸的最高點(diǎn)，如圖6.10所示。圖6.10在V形架上劃偏心的方法（3）找出工件的軸線后，即可在工件的端面和四周劃出如圖6.10所示圈線（即過軸線的水平剖面與工件的截交線）。（4）將工件轉(zhuǎn)過90°，用平型直角尺對(duì)齊已劃好的端面線，然后用剛才調(diào)整好的游標(biāo)高度尺在軸端面和四周劃一道圈線，這樣在工件上就得到兩道互相垂直的圈線了。（5）將游標(biāo)高度尺的游標(biāo)上移一個(gè)偏心距尺寸，也在軸端面和四周劃上一道圈線。（6）偏心距中心線劃出后，在偏心距中心處兩端分別打樣沖眼，要求敲打樣沖眼的中心位置準(zhǔn)確無誤，眼坑宜淺，且小而圓。（一）用四爪單動(dòng)卡盤安裝車削偏心工件

數(shù)量少、偏心距小、長度較短、不便于兩頂尖裝夾或形狀比較復(fù)雜的偏心工件，可安裝在四爪單動(dòng)卡盤上車削。在四爪單動(dòng)卡盤上車削偏心工件的方法有兩種，即按劃線找正車削偏心工件和用百分表找正車削偏心工件。二、課題實(shí)施根據(jù)已劃好的偏心圓來找正，由于存在劃線誤差和找正誤差，故此法僅適用于加工精度要求不高的偏心工件?，F(xiàn)以圖6.8所示工件為例來介紹其操作步驟。1．按劃線找正車削偏心工件。圖6.8偏心工件（1）裝夾工件前，應(yīng)先調(diào)整好卡盤爪，使其中兩爪呈對(duì)稱位置，另外兩爪呈不對(duì)稱位置，其偏離主軸中心的距離大致等于工件的偏心距。（2）夾持工件長15～20mm，夾緊工件后，要使尾座頂尖接近工件，調(diào)整卡爪位置，使頂尖對(duì)準(zhǔn)偏心圓中心（即圖6.11中所示的A點(diǎn)），然后移去尾座。（3）將劃線盤置于床鞍上適當(dāng)位置，使劃針尖對(duì)準(zhǔn)工件外圓上的側(cè)素線（見圖6.12），移動(dòng)床鞍，檢查側(cè)素線是否水平，若不呈水平，可用橡膠錘（或銅棒）輕輕敲擊進(jìn)行調(diào)整。（4）將四個(gè)卡爪均勻地緊一遍，經(jīng)檢查確認(rèn)側(cè)素線和偏心圓線在緊固卡爪時(shí)沒有位移，即可開始車削。（5）粗車偏心圓直徑。（6）檢查偏心距。（7）精車偏心外圓。對(duì)于偏心距較小，加工精度要求較高的偏心工件，按劃線找正加工，顯然是達(dá)不到精度要求的，此時(shí)須用百分表來找正，一般可使偏心距誤差控制在0.02mm以內(nèi)。由于受百分表測量范圍的限制，所以它只能適于偏心距為5mm以下的工件的找正。仍以圖6.8所示工件為例來說明其操作步驟。2．用百分表找正。（1）先用劃線初步找正工件。（2）再用百分表進(jìn)一步找正，使偏心圓軸線與車床主軸軸線重合，如圖6.15所示，找正M點(diǎn)用卡爪調(diào)整，找正N點(diǎn)用橡膠錘或銅棒輕敲。（3）找正工件側(cè)素線，使偏心軸兩軸線平行。（4）校正偏心距。（5）粗車偏心軸。（6）檢查偏心距。（7）精車偏心圓外徑，保證各項(xiàng)加工精度要求。在四爪單動(dòng)卡盤上安裝、車削偏心工件時(shí)裝夾、找正相當(dāng)麻煩。對(duì)于長度較短、形狀比較簡單且加工數(shù)量較多的偏心工件，可以在三爪自定心卡盤上進(jìn)行車削，其方法是在三爪中的任意一個(gè)卡爪與工件接觸面之間，墊上一塊預(yù)先選好的墊片，使工件軸線相對(duì)車床主軸軸線產(chǎn)生位移，并使位移距離等于工件的偏心距（見圖6.17），并把工件夾緊后，即可車削。（二）用三爪自定心卡盤安裝、車削偏心工件墊片厚度的x的計(jì)算公式如下x=1.5e±K

K≈1.5e

較長的偏心軸，只要軸的兩端面能鉆中心孔，有裝夾雞心夾頭的位置，都可以安裝在兩頂尖間進(jìn)行車削（見圖6.18）。由于是用兩頂尖裝夾，在偏心中心孔中車削偏心圓，這與在兩頂尖間車削一般外圓相類似，不同的是車偏心圓時(shí)，在一轉(zhuǎn)內(nèi)工件加工余量變化很大，且是斷續(xù)切削，因而會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊和振動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是不需要用很多時(shí)間去找正偏心。（三）用兩頂尖安裝、車削偏心工件圖6.18在兩頂尖裝夾車偏心工件用兩頂尖安裝、車削偏心工件時(shí)，先在工件的兩個(gè)端面上根據(jù)偏心距的要求，共鉆出2n+2個(gè)中心孔（其中只有2個(gè)不是偏心中心孔，n為工件上偏心軸線的個(gè)數(shù)）。然后先頂住工件基準(zhǔn)圓中心孔車削基準(zhǔn)外圈，再頂住偏心圓中心孔車削偏心外圓。單件、小批量生產(chǎn)精度要求不高的偏心軸，其偏心中心孔可經(jīng)劃線后在鉆床上鉆出；偏心距精度要求較高時(shí)，偏心中心孔可在坐標(biāo)鏜床上鉆出；成批生產(chǎn)時(shí)，可在專門中心孔鉆床或偏心夾具上鉆出。對(duì)于兩端有中心孔，偏心距較小，不易放在V形架上測量的軸類零件，可放在兩頂尖間測量偏心距，如圖6.19所示。檢測時(shí)，使百分表的測量頭接觸在偏心部位，用手均勻地、緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸，百分表上指示出的最大值與最小值之差的一半就等于偏心距。偏心套的偏心距也可以用類似上述方法來測量，但必須將偏心套套在心軸上，再在兩頂尖間檢測。（四）在兩頂尖間檢測偏心距1．偏心距e<5mm的偏心工件。將工件外圓放置在V形架上，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心工件，通過百分表讀數(shù)最大值與最小值之間差值的一半確定偏心距，如圖6.20所示。（五）在V形架上檢測偏心距圖6.20在V形架上間接測量偏心距2．偏心距較大的工件（e>5mm）。偏心距較大的工件，因?yàn)槭艿桨俜直頊y量范圍的限制就不能用上述在兩頂尖間測量的方法來測量。這時(shí)可用如圖6.21所示的間接測量偏心距的方法。測量時(shí)，把V形架放在平板上，并把工件放在V形架中，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸，用百分表測得偏心軸的最高點(diǎn)。找出最高點(diǎn)后，工件固定不動(dòng)，將百分表水平移動(dòng)，測量出偏心軸外圓到基準(zhǔn)軸外圓之間的距離a，然后用下式計(jì)算出偏心距e。課題三車削細(xì)長軸工件的長度（L）和直徑（d）之比大于25的軸，稱為細(xì)長軸。細(xì)長軸剛性差，加工時(shí)易彎曲變形。1．細(xì)長軸工件的工藝特點(diǎn)。（l）細(xì)長軸的柔、軟、彎特性。切削加工時(shí)，由于背向分力的作用，工件出現(xiàn)彎曲變形，易車削成中間粗、兩端細(xì)的腰鼓形。（2）細(xì)長軸的下垂特性。細(xì)長軸由自重而引起彎曲變形，使中部下垂。旋轉(zhuǎn)時(shí)，受離心力作用而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。一、基本知識(shí)（3）細(xì)長軸的熱膨脹特性。細(xì)長軸加工中產(chǎn)生的切削熱，使工件的溫度升高，從而導(dǎo)致工件伸長變形，容易引起振動(dòng)，有時(shí)甚至使工件擠死在兩頂尖間。（4）細(xì)長軸刀具易磨損的特性。由于細(xì)長軸刀具進(jìn)給的距離很長，在剛性不足的情況下進(jìn)行切削，切削速度受到一定的限制，刀具的磨損較快，工件容易出現(xiàn)錐度誤差。（5）細(xì)長軸使用過定位加工的特性。加工時(shí)，采用跟刀架、中心架等過定位裝夾方法。若使用不當(dāng)，很容易使工件產(chǎn)生竹節(jié)形、多棱形、麻花形等缺陷。因此，車細(xì)長軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車細(xì)長軸難度較大，但其加工方法也有一定的規(guī)律，主要解決方法有：正確使用中心架、跟刀架以提高工件的剛性，應(yīng)用平面匯交力系來平衡切削力的作用，減小工件熱變形伸長，合理選擇切削用量及刀具幾何角度等。以上關(guān)鍵技術(shù)，均可有效地提高細(xì)長軸類工件的加工質(zhì)量。當(dāng)車削長度為直徑25倍以上的細(xì)長軸或端面帶有深孔的細(xì)長工件時(shí)，由于工件本身的剛性很差，當(dāng)受切削力的作用，往往容易產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)，容易把工件車成兩頭細(xì)中間粗的腰鼓形。為防止上述現(xiàn)象發(fā)生，需要附加輔助支撐，即中心架或跟刀架。在車削細(xì)長軸時(shí)，使用中心架來增加工件剛性，一般車削細(xì)長軸使用中心架的方法有兩種。2．使用中心架支撐車細(xì)長軸。

（1）中心架直接支撐在工件的中間。當(dāng)細(xì)長軸可以分段車削時(shí)，中心架的架體通過壓板支撐在工件中間，如圖6.23所示，L/d的值減少了1倍，車削時(shí)細(xì)長軸的剛性可增加好幾倍。工件裝夾在中心架上之前，必須在其中間車一段支撐中心架支撐爪的溝槽。圖6.23用中心架車削細(xì)長軸外圓、內(nèi)孔及端面溝槽的表面粗糙度值及圓柱度誤差要小，否則會(huì)影響工件精度。調(diào)整中心時(shí)，必須先調(diào)整下面的兩個(gè)支撐爪，接觸壓力要適當(dāng)，用緊定螺釘緊固，然后把上蓋蓋好并固定，調(diào)整上面的一個(gè)支撐爪并用緊定螺釘緊固。（2）用過渡套筒支撐車細(xì)長軸。在上面所介紹的方法中，要在細(xì)長軸中間車削一條溝槽比較困難。為了解決這一問題，可使用過渡套筒。將過渡套筒套在細(xì)長軸上，使支撐爪與過渡套外表面接觸，如圖6.24所示。過渡套筒的兩端各裝有4個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住工件毛坯，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合，即可車削。圖6.24用過渡套筒支撐車細(xì)長軸對(duì)不適宜調(diào)頭車削的細(xì)長軸，不能用中心架支撐，而要用跟刀架支撐進(jìn)行車削，以增加工件的剛性，如圖6.25所示。3．使用跟刀架支撐車細(xì)長軸。圖6.25用跟刀架車削工件車削時(shí)，因切削熱的影響，使工件隨著溫度升高而逐漸伸長，稱為熱變形。在車削一般軸類工件時(shí)可不考慮熱變形伸長問題，但是車削細(xì)長軸時(shí)，因工件長、伸長量大，所以一定要考慮到熱變形的影響。工件熱變形伸長量可按下式計(jì)算：4．減少工件的熱變形伸長。式中：—工件熱變形伸長量，mm；

—材料熱脹系數(shù)，l/℃，鋼：；

L—工件的總長，mm；

—工件升高的溫度，℃。（1）使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖。（2）加注足夠的切削液。（3）刀具保持鋒利。車削細(xì)長軸時(shí)，由于工件剛性差，車刀的幾何形狀對(duì)工件的彎曲變形、切削力、切削熱、振動(dòng)等都有明顯的影響，選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)。5．合理選擇車刀的幾何形狀和刀具材料。（1）為了減少背向力，減少細(xì)長軸彎曲，車刀的主偏角取Kr=80°～93°。（2）為了減小切削力和切削熱，應(yīng)該選擇較大的前角o=15°～30°，使刀具鋒利，減小切削變形。（3）車刀前面應(yīng)該磨有R1.5～R3.2mm的斷屑槽，使切屑卷曲折斷。（4）選擇正值刃傾角，取=3°～10°，使切屑流向待加工表面。（5）切削刃表面粗糙度要求不大于Ra0.4m，并保持切削刀鋒利。（5）切削刃表面粗糙度要求不大于Ra0.4m，并保持切削刀鋒利。（6）為了減少背向力，刀尖圓弧半徑應(yīng)選小些（＜0.3mm），倒棱的寬度也應(yīng)選擇得較小，一般取=0.5。（7）后角應(yīng)選得小一些，一般=4°～6°，起防振作用。圖6.28所示為車削細(xì)長軸車刀。（8）選用熱硬性和耐磨性好的刀片材料（如YT15、YT30或YW1等），并提高刀尖的刃磨質(zhì)量，以增加刀具的壽命。圖6.2890°細(xì)長軸車刀粗車和半精車細(xì)長軸切削用量的選擇原則：可能減小背向力，減少切削熱。車削細(xì)長軸時(shí)，一般在長徑之比和工件材料韌性都較大時(shí)，應(yīng)選用較小的切削用量，即增加車削進(jìn)給次數(shù)，減小背吃刀量，以減少振動(dòng)。6．加工細(xì)長軸的切削用量的選擇。粗車時(shí)，切削速度=50～60m/min；進(jìn)給量=0.3～0.4mm/r；背吃刀量=1.5～2mm。精車時(shí)，切削速度=50～100m/min；進(jìn)給量=0.08～0.15mm/r；背吃刀量=0.15～0.25mm?！败嚬づ萝嚄U?！边@句話反映出車削細(xì)長桿的難度。由于細(xì)長軸的特點(diǎn)和技術(shù)要求，在高速車削時(shí)，易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致多棱、竹節(jié)、圓柱度差和彎曲等缺陷。要想順利地把它車好，必須全面注意工藝中的問題。8．車削細(xì)長軸時(shí)的缺陷消除方法。（1）機(jī)床調(diào)整。車床主軸與尾座兩中心線的連線與車床大導(dǎo)軌上下左右必須平行，允差應(yīng)小于0.02mm。（2）工件安裝。（3）刀具。采用Kr=80°～93°偏刀。（4）跟刀架在安裝好后必須進(jìn)行修整。（5）輔助支撐。工件的長徑比大于40時(shí)，應(yīng)在車削的過程中，增設(shè)輔助支撐，以防止工件振動(dòng)或因離心力的作用，將工件甩彎。切削過程中注意頂尖的調(diào)整，以剛頂上工件為宜，不宜緊，并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，防止工件熱脹變形彎曲。缺陷及消除方法有以下2種。（1）鼓肚形。即車削以后，工件兩頭直徑小，中間直徑大。這種缺陷產(chǎn)生的原因，是由于細(xì)長軸剛性差，跟刀架的支撐爪與工件表面接觸不實(shí)，磨損產(chǎn)生了間隙，當(dāng)車削到中間部分時(shí)，由于徑向力的作用，車刀將工件的旋轉(zhuǎn)中心壓向主軸旋轉(zhuǎn)中心的右側(cè)，使切削深度減小，而工件兩端的剛性較好，切削深度基本上無變化。由于中部產(chǎn)生“讓刀”而使細(xì)長軸成鼓肚形。消除的方法