用普通车床车削精密、异形球形轴工件

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1、用普通车床车削精密、异形球形轴工件文/方媛州摘要：在车床加工工作中，经常会遇到复杂形面工件的内外圆加工，加工时需四爪单动卡盘装夹。由于四爪单动卡盘装夹找正困难，对加工者有较高的要求，即要求操必须具备很强的工艺分析能力、扎实的基本功和较强的应变能力。因此，在普通车床上成功地车削出球形轴是难度较大的一门技术。.jyqkm；互为基准的球体两端面的平行度误差不大于0.04mm；中空孔的止口台阶的轴线相对球体Sφ42±0.05mm轴线的对称度误差不大于0.05mm。尺寸公差共10处。球体Sφ42±0.05mm尺寸精度较高，加工难度较大。2.工艺分析（1）备料为φ45mm×1

2、00mm的45#钢圆棒料。零件全部形状在普通车床上采用常规方法车削完成。由于该零件有较高的尺寸精度和形位精度要求，不但要求操有较强的工艺分析能力，而且还必须具备较高的操作技术和扎实的基本功。（2）为保证两端圆柱相对基准A、B径向圆跳动公差，车削时宜采用两顶尖装夹的方法，使定位基准重合于设计基准。（3）保证球体两平面的平行度精度时，采用杠杆百分表校正、千分尺实测、纠正偏差的方法。（4）车削球体的止口孔台阶时，孔的轴线相对球体轴线的对称度精度要求较高，较难控制。可采用四爪单动卡盘装夹，用杠杆百分表校正球体来保证。（5）工件夹持刚性较差，车刀应采用较大的前角以及保持锐利

3、等措施来降低切削抗力，防止工件在切削中位移，影响加工精度。粗车用90°偏刀及圆头刀。刀头材料选用YT5较好。二、参考加工方法及工序的设计如图1所示球形轴零件图。对加工工序总的描述：车削平面、钻中心孔、粗车外圆及台阶→车削另一端平面、定总长、钻中心孔→粗车台阶外圆→两顶尖支顶精车一端台阶外圆→精车另一端台阶外圆→粗、精车球面→粗、精车球面的一端平面→粗、精车球面的另一平面、钻孔、车台阶孔、车内螺纹→检验。基本操作步骤：第一步，车削平面、打A3中心孔、采用一夹一顶的装夹方式粗加工外圆及台阶。第二步，调头，车削毛坯端面，定总长，打A3中心孔，采用三爪自定心卡盘的装夹方式

4、进行粗加工台阶。第三步，半精车一端台阶、切退刀槽，采用两端顶的装夹方法。一端外圆留0.5mm余量。第四步，调头采用两端顶的装夹方法，半精车另一端台阶、切退刀槽，粗、精车圆球。车圆球体时，先用尖刀在球体的最高处（即从球体的一端面作为起点，摇动16mm到球体的中点）轻刻一条细线，然后车削和修饰球体时，以此中线为准，这样可使球体居于对称位置。各部分要求车至如图2所示。按照图样要求，控制好Sφ42±0.05mm圆球面的尺寸至最大极限，表面无明显刀痕。下一步需要使用锉刀、砂布修饰，在使用锉刀、砂布修饰的过程中一定要遵守操作规程，注意安全。在球面修饰合格后再精车至尺寸。在加工

5、图2工序时，考虑到加工圆球时加工量较大，受切削热和切削抗力的影响，工件容易变形。为了保证以轴线为基准，的圆跳动不大于0.05mm的要求，在车圆球之前将其半精车成φ18.2mm。这样还避免了车球面时铁屑刮伤已加工好的表面。精车端面和外圆的硬质合金高速精车刀如图3所示，采用开45°斜卷屑槽的方式刃磨精车刀。其特点是切屑从45°方向流出，不会缠绕在工件上。刀片材料选择YT15硬质合金。精车时切削用量：背吃刀量αp=0.08～0.1mm；走刀量f=0.08～0.1mm/r；切削速度υc=80m/min。此例使用设备为CA6140机床，其转速最高是1400r/min，υc取

6、最高值只有80m/min。如果用转速更高的车床，其切削速度可选在110～120m/min之间。车球体时要注意以下几点。一是双手配合移动大、中滑板或中、小滑板车削圆球是车工必修的基本功之一。在车削圆球时，可采用圆弧样板与千分尺配合的检测方法，用圆头刀车削圆球。一般球面精车完后直径取球体的最大极限尺寸。二是用外径千分尺多方向测量球体直径，并结合圆弧样板将球面需要修整的部分用记号笔进行标示，再用粗、中、细和油光锉刀分别对圆球表面进行修锉。三是用外径千分尺结合圆弧样板测量，分别用粗、中和细砂布进行抛光，使球体能达到和满足图样的要求。第五步，调头，装夹方法不变。半精车、精车

7、另一端外圆、切退刀槽，符合图样要求。第六步，在球面上车一端平面。采用四爪单动卡盘垫紫铜片，按如图4所示方法装夹，转动四爪单动卡盘，用百分表校平两外圆母线。对工件的中心不需校正。车平面至尺寸，如图5所示。一是校正时，工件只需粗略地对准主轴中心即可，如图4所示，通过校正外圆母线的方法，将工件的轴线与主轴轴线校垂直。二是车平面时，先用小滑板对刀，从球面最高处开始，车去5mm。为了达到车去的平面与球体对称，平面车去的深度（即弦高）的计算应将球体的实际尺寸带入，然后结合千分尺测量将其车至尺寸要求。第七步：在球面上车另一平面，车内孔及内螺纹。采用四爪单动卡盘垫紫铜片按图4方法

8、装夹，校正