车削成形面的操作实例

第五节　车削成形面的操作实例

实例一：车球面法兰

1.加工要求

如图6-32所示是车削球面法兰的尺寸。球面半径为R30，外圆尺寸精度要求较高，调质处理230～260HBS，工件材料为45钢。

图6-32　车削球面法兰图样的尺寸

2.加工方法

（1）该件结构简单，除外圆外，其他部位尺寸精度要求不高。

（2）球面半径R30较小，在小批量生产时，采用普通车床，粗车用双手操作法车削，精车用成形刀车削，若批量较大时，可采用数控车床加工。

3.加工步骤

车球面法兰加工工艺步骤卡见表6-7。

表6-7　车球面法兰加工工艺步骤卡

续表

实例二：车摇手柄

如图6-33所示是车削摇手柄的尺寸。手柄曲面由R6、R48、R40三段圆弧组成，工件材料为Q235-A。

图6-33　车削摇手柄图样的尺寸

1.加工方法

（1）该手柄是摇把用手柄，尺寸精度要求不高，但要求表面光滑。

（2）曲面由R6、R48、R40三段圆弧组成，形状不复杂，在单件或小批量生产时，采用普通车床双手控制法车削加工，若批量较大时，可采用样板刀、靠模等方法，或用数控车床加工。

2.加工步骤

车摇手柄加工工艺步骤卡见表6-8。

表6-8　车摇手柄加工工艺步骤卡

续表

实例三：车手柄

1.加工要求

如图6-34所示是车削手柄的尺寸。手柄曲面半径长为160，工件材料为HT150，铸件不得有气孔、砂眼等缺陷。

图6-34　车削手柄的尺寸

2.加工方法

（1）该手柄尺寸精度要求不高，但曲面要求表面光滑。

（2）曲面半径R160较大，在小批量生产时，采用普通车床用半径顶杆法车削加工，若批量较大时，可采用靠模法或用数控车床加工。

3.加工步骤

车手柄加工工艺步骤卡见表6-9。

表6-9　车手柄加工工艺步骤卡

续表

实例四：车三球手柄

1.加工要求

如图6-35所示是车削三球手柄的尺寸。其要求如下。

图6-35　车削三球手柄图样的尺寸

（1）毛坯尺寸为32mm×155mm，材料为45热轧圆钢。

（2）车削数量每次为单件。

（3）两端不准留中心孔。

（4）用锉刀、砂布修饰表面。

（5）三球尺寸分别为S30mm±0.1mm、S25mm±0.1mm、S准20mm±0.1mm。

（6）柄部为圆锥体，最大圆锥直径为mm，最小圆锥直径为mm。

（7）所有加工面的表面粗糙度值为R_a1.6μm。

2.加工方法

（1）手柄总长尺寸为110mm+10mm+15mm=135mm，由于两端不允许留有中心孔，为保证装夹，应将毛坯长度放长，故取长度为155mm。

（2）两端圆球部分的长度，根据公式L=×计算：

S准30mm部分长度L₁：S准20mm部分长度L₂：

（3）车削数量为单件，在无成形车刀的情况下，采用双手控制法车削三圆球。车削方法可参照车圆球方法，注意车圆球时根部不要车得过小，以防折断。

（4）柄部圆锥体用转动小滑板法车削。小滑板转动角度可根据表5-1圆锥体各部分尺寸的计算公式计算圆锥半角α/2：

L=110mm-（18mm-10mm）-（27mm-15mm）=90mmα/2≈28.7°×（D-d）/L

=28.7°×（18mm-12mm）/90mm=1.9133°=1°54′48″

用转动小滑板法车圆锥时，只能使用沟槽车刀从圆锥的小端处进给车削，当车至中间圆球侧面时，记下中滑板刻度值后，车刀横向退出，小滑板向前移动，越过中间球后，沟槽车刀刀尖再沿着中间球的侧面进给，当中滑板刻度进到所记下的刻度位置时，再摇动小滑板手柄继续车圆锥面。

（5）车削两端头部多余部分时，装夹较困难，可自制一辅助夹套，要求夹套外圆大于大球S准30mm，圆锥孔锥度与三球手柄的锥度相同，车好后再对半锯开。在车削两端头部多余部分时，可先在砂轮上磨去大部分余量，然后再用圆弧车刀采用双手控制法将圆弧接平整。

（6）为保证圆球及锥体的表面光洁，用锉刀将接刀痕迹进行锉削修整，并用砂布抛光。

（7）三球手柄的车削顺序如下：钻中心孔、车辅助外圆→粗车各圆球外圆→粗、精车柄部圆锥体→粗、精车各圆球→修整左端圆球头部→修整右端圆球头部。

3.工件的定位与夹紧

（1）车削圆球及锥体时，可采用一夹一顶的装夹方法。

（2）修整两端头部时，可使用自制辅助夹套装夹。

4.选择刀具

（1）车削圆球时，可刃磨头部圆弧形的沟槽车刀。

（2）车削柄部圆锥体时，可使用主切削刃平直的沟槽车刀。

5.工件加工步骤

（1）三爪自定心卡盘，夹住毛坯外圆，如图6-36所示。

①钻中心孔A型2mm。

②车外圆7mm×5mm。

（2）三爪自定心卡盘夹住一端（夹住长度不大于10mm），一端顶住，如图6-37所示。

①按球S30mm±0.1mm车外圆至mm，长度≥135mm。

②按球S25mm±0.1mm车外圆至mm，长度108mm（即108mm=110mm+10mm-27mm+15mm）。

③按球S20mm±0.1mm车外圆至mm，长度55.05mm（即55.05mm=55mm+10mm-19.9mm/2）。

图6-36　钻中心孔，车外圆

图6-37　按球尺寸车外圆

（3）按序号（2）装夹，如图6-38所示。

①用切断刀按各圆球长度切割。

②转动小滑板，粗、精车柄部圆锥体至尺寸。

图6-38　粗、精车柄部圆锥体

（4）按序号（2）装夹，如图6-39所示。

①用双手控制法车圆球。

②修锉接刀痕迹。

③用砂布抛光。

④切断。

图6-39　车圆球，抛光

（5）工件装夹于辅助夹套，用软卡爪夹住，找正，如图6-40所示。

①用圆弧车刀修整圆球S准30mm端部。

②用锉刀修整。

③用砂布抛光。

（6）调头，按序号（5）装夹方法，如图6-41所示。

①用圆弧车刀修整圆球S准20mm端部。

②用锉刀修整。

③用砂布抛光。

图6-40　修圆球S准30

图6-41　修圆球S准20

6.精度检验及误差分析

（1）圆球尺寸精度检验。若有圆弧样板，可透光检验。没有样板也可用外径千分尺测量圆球各个方向的直径，看测量的读数值是否在图样规定允差范围内。

（2）柄部圆锥的检验。可用I型、读数值为0.02mm的游标卡尺测量圆锥大、小端直径。

实例五：车锥套体

1.加工要求

如图6-42所示是车削锥套体的尺寸。锥套体是圆锥孔与圆球相结合的工件。其车削要求如下。

图6-42　车削锥套体图样的尺寸

（1）毛坯尺寸为准50mm×105mm，材料为45热轧圆钢。

（2）车削数量每次为4～6件。

（3）未注倒角C0.5。

（4）3号莫氏圆锥孔轴线为基准，最大圆锥直径为mm。锥度用涂色检验，接触面全长上大于70%，表面粗糙度值为R_a1.6μm。

（5）外圆mm，长度尺寸为mm，对圆锥孔轴线径向圆跳动允差为0.02mm。

（6）圆球为S48mm±0.08mm。

2.加工方法

（1）3号莫氏圆锥孔的精度要求较高，若用转动小滑板法车削，要达到锥度接触面全长上大于70%较困难。因圆锥孔不大，使用3号莫氏标准铰刀铰圆孔较适合。

铰圆锥孔前，先用转动小滑板法粗车，留铰削余量0.5mm。铰圆锥孔时，应用圆柱试棒和百分表找正尾座套轴线与车床主轴轴线重合。铰孔时的控制尺寸的方法，可利用尾座套筒上的刻度值来控制铰刀伸进圆锥孔的长度，如图6-43（a）所示，也可以测量孔的端面至圆锥铰刀大端端面之间的距离，或在铰刀上与锥孔大端直径相等处，用铁丝或线扎住作为铰刀进入锥孔内铰削的终止位置，如图6-43（b）所示。

铰削圆锥孔的切削用量：切削速度υ_c＜5m／min；进给量f应随着铰刀切削面积的增大而减小。

图6-43　圆锥孔大端直径的控制方法

（2）由于外圆mm对圆锥孔轴线有位置精度要求，若单件车削，可在一次装夹中车削外圆与圆锥孔；如果小批量车削，可使用圆锥心轴装夹在两顶尖加工。

（3）S48mm±0.08mm圆球精度较高，可用自磨成形刀车削。采用左、右车削圆球，留0.01～0.03mm余量，用锉刀修整刀痕，并用砂布抛光。圆球部分的长度尺寸L计算如下：

（4）为保持圆锥孔小端直径与内孔准20.8mm两孔相交处交线线痕平直，故应一次装夹中车削两孔。

（5）锥套球体的车削顺序如下：车端面、粗车外圆→车端面、外孔→车孔，车、铰3号莫氏圆锥孔→精车外圆→车沟槽、车圆球。

3.工件的定位与夹紧

（1）钻孔、车圆锥孔时，工件以粗车外圆为基准，用软卡爪夹住。

（2）精车外圆mm时，以3号莫氏圆锥孔为定位基准，套锥度心轴（图6-44），装夹在两顶尖间。

（3）粗、精车圆球S48mm±0.08mm，用成形刀车削时切削力较大，所以用软卡爪夹住外圆。

图6-44　用锥度心轴装夹

4.选择刀具

（1）用高速钢刀坯20mm×20mm×150mm自磨成形刀，车S48mm±0.08mm圆球。刃磨时，可使用工件的外圆mm作为刃磨成形刀样柱。

（2）圆锥孔选用3号莫氏圆锥铰刀。

5.工件加工步骤

（1）三爪自定心卡盘，夹住毛坯外圆，如图6-45所示。

①车端面。

②粗车外圆mm至49mm。

③倒角。

（2）调头，软卡爪夹住mm粗车外圆，如图6-46所示。

①车端面，长度尺寸100mm。

②车外圆，与序号（1）车之外圆接平。

③倒角。

④钻孔20.8mm至19mm。

图6-45　车端面，粗车外圆

图6-46　车端面、外圆，钻孔

（3）调头，软卡爪夹住S8mm±0.08mm粗车外圆，如图6-47所示。

①车孔20.8mm至尺寸。

②转动小滑板，粗车3号莫氏圆锥孔，留铰削余量0.5mm。

③铰3号莫氏圆锥孔至尺寸mm。

④倒角C1。

（4）工件以3号莫氏圆锥孔定位，套锥度心轴，装夹于两顶尖间，如图6-48所示。

①车外圆mm至尺寸。

②倒角C2。

图6-47　铰圆锥孔

图6-48　车外圆

（5）软卡爪，夹住外圆mm，如图6-49所示。①车外沟槽mm至尺寸，控制尺寸mm及圆球长度尺寸mm。

②粗、精圆球S48mm±0.08mm。

③用锉刀修整外形。

图6-49　修整外形

④用砂布抛光。

⑤倒角C2、C0.5.

6.精度检验及误差分析

（1）3号莫氏锥度的检验。

用3号莫氏标准塞规涂色检验，可按图5-27所示方法，检测后，判断其接触面是否在全长上大于70%。

（2）3号莫氏圆锥孔最大圆锥直径mm的检验。可用一个D₀=22mm的钢球放入圆锥孔内，用深度游标尺量出钢球露出端面的高度h值，则圆锥孔最大圆锥直径可用公式D=+（D₀-2h）tanα/2计算。

（3）球体直径48mm±0.08mm的检验。可用规格为25～50mm的外径千分尺变换几个方向来测量其尺寸。

（4）外圆mm的检验。用规格为25～50mm的一级外径千分尺沿mm轴线方向测量若干个截面，对每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次，千分尺读数在47.975～48mm范围内为合格。

（5）长度尺寸的检验。用外径千分尺测量若干个圆周方向，每个方向的千分尺读数值在49.95～50mm范围内即为合格。

（6）外圆mm对圆锥孔轴线的径向圆跳动误差的检验。以3号莫氏圆锥孔为测量基准，套锥度心轴（在接触面不少于70%条件下），装夹于测量架两顶尖间。用百分表测量，使百分表测量头与工件外圆接触，在工件回转一周过程中，百分表指针最大值与最小值之差即为单个测量截面上的径向圆跳动。按此方法，测量若干截面，所测得的径向圆跳动值不大于0.02mm。