车削加工(上)

魔神

    1　高速车削细长轴时应注意的问题

“车工怕车杆”。这句话反映出车削细长杆的难度。由于细长轴的特点和技术要求，在高速车削时，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等缺陷。要想顺利地把它车好，必须全面注意工艺中的问题。

(1)机床调整。车床主轴与尾座两中心线的连线与车床大导轨上下左右必须平行，允差应小于0.02mm。

(2)工件安装。在安装时，尽量不要产生过定位，用卡盘装夹一端时，不要超过10mm。

(3)刀具。采用Κ_r=75°～90°偏刀，注意副后角α′₀≤4°～6°，千万不宜大。刀具安装时，应略高于中心。

(4)跟刀架、在安装好后必须进行修整，修整的方法，可采用研、铰、镗等方法，使跟刀架爪与工件接触的弧面R≥工件半径，千万不可小于工件半径，以防止多棱产生。在跟刀架爪调整时，使爪与工件接触即可，不要用力，以防竹节产生。

(5)辅助支承。工件的长径比大于40时，应在车削的过程中，增设辅助支承，以防止工件振动或因离心力的作用，将工件甩弯。切削过程中注意顶尖的调整，以刚顶上工件为宜，不宜紧，并随时进行调整，防止工件热胀变形弯曲。

2　反走刀车削细长杆时应注意的问题

车削细长杆的方法很多，一般是利用跟刀架进行正走刀或反走刀车削。但反走刀车削与正走刀车削相比，有许多优点，大多被采用。

在车削中容易出现两种问题，一种是多棱形，这主要是刀具后角大，跟刀架爪部的R与工件所车出的直径不符所致；另一种就是竹节问题，它是由在架子口跟好跟刀架后，在对刀、走刀到切削表面时，由切削深度由极小到突然增大，使切削力变化，工件产生向外让刀，直径突然变大，当跟刀架走上大直径时，车出的直径又变小了，如此循环，使加工出的工件为竹节形。

为了防止竹节形的产生，当车好B段架子口(图3-1)时，仔细跟好跟刀架，对刀后反走刀，当刀尖快到A点时，利用中拖板手柄，再吃深(0.04～0.08)mm，但要根据切削深度大小灵活掌握。

3　滚压调直法

在机械加工中，常采用滚压加工来提高工件表面硬度、抗疲劳强度和耐磨性，降低工件表面粗糙度，延长工件的使用寿命。同时，也可利用在滚压的过程中，金属在外力作用下塑性变形，使内应力改变来调直刚性较好的轴类和杆类工件。

在对工件进行滚压的过程中，被滚压工件在外力的作用下因表面层硬度不均而产生弯曲。弯曲的旋转中心高处，承受的滚压力大，而产生的塑性变形也大，这样使工件的弯曲程度更加增大。特别是在采用刚性滚压工具时，此现象更为突出。

滚压调直的方法是在对工件第一次滚压后，检查工件的径向跳动，凹处做上记号，用四爪卡盘把工件的凹处，调整到机床回转中心的高处来，与工件弯曲的大小成正比，再进行第二次滚压，然后用百分表和调整四爪卡盘的卡爪，把工件校正。再用百分表检查弯曲的情况，如还弯曲，再用上述的方法，调整工件，进行第三次滚压，直至达到工件要求的直度为止。第二次以后所走刀的长度，应根据具体情况，不必走完全程，而且要采用反走刀。

采用滚压调直，一般在对工件进行滚压的过程中完成，不仅不会损伤工件的表面，而且使工件外表面受到比较均匀的滚压，不会产生死弯，也易于操作。

4　丝杠挤压调直法

对于直径较大长度也较长，又存在几个弯的丝杠，采用挤压调直，效果很好。

(1)工作原理。采用调直工具，在外力的作用下，挤压丝杠牙底表面，使其表面产生塑性变形，向轴向延伸，改变丝杠内部应力状况，而使其变直。

(2) 调直方法。先在车床上或平台上，测出丝杠弯曲的位置和方向，然后把弯曲的凹处向上，凸面向下与金属垫板接触，如图3-2(a)所示。在凹处 (200～300)mm范围内，用图3-2(b)所示的专用扁铲和用手锤打击丝杠牙底，使丝杠小径的金属变形，而达到调直的目的。在整个调直的过程中，检测弯曲情况，打击扁铲挤压交错进行，直到把丝杠调直。此种方法，简而易行，不仅适用于大小丝杠，而且也适用于轴类毛坯的调直，调直后也不易复原。

(3)应注意的问题。调直用的专用扁铲尺寸R，应大于丝杠牙底直径的一半，b小于牙底宽，α小于牙形角；与工件接触的R截面，应磨出圆弧；调直完后，应用锉刀将被挤压的牙底处修平。

5　橡胶螺纹的加工

由于橡胶的硬度很低，弹性模量只有2.35N，相当于碳钢的1/85000，在外力的作用下，极易变形，切削时很困难。特别是切削加工一些异形螺纹，更为困难。

为了解决橡胶螺纹的加工，在车床上安装一个可以任意调整螺旋角的磨头，或在螺纹精度要求不高的情况下，也可用风动磨头代替。砂轮采用直径 Φ60mm～Φ80mm，粒度为60#～100#的白刚玉砂轮。砂轮安装后，采用金刚石笔将砂轮形状修整好，砂轮的形状是螺纹的法向截面形状。

螺纹导程小，车床铭牌有，可以直接扳动车床手柄获得。当车床铭牌上没有，必须计算出所需的挂轮。一般可查手册，也可用计算的方法，求出并制造所需的挂轮。

一般螺纹导程大于300mm时，必须降低主轴转速，以免因主轴转速高而影响螺纹磨削质量，同时也使操作紧张或损坏进刀箱的零件。减速的方法有：改变主、被动皮带轮直径；在车床外增加减速箱。

分头的方法，和车多头螺纹的方法一样。

在车床上采用磨削橡胶螺纹，是一种高效率、高质量的加工工艺，先后采用磨削的方法，加工导程为(1.5～1280)mm的单头和多头橡胶螺纹，其质量均符合要求。

6　台阶深孔车削的方法

在车床上车削长径比大于4的孔，由于刀杆的刚性差，切削时振动，影响切削效率和加工表面的质量，给车削带来了困难。特别是孔径较大而孔很深，并带有台阶的情况下，由于刀杆、机床刚性的影响，加工更为困难。为了提高工件加工质量与效率，设计制造了如图3-4所示的工装，车削台阶深孔，效果很好。

先在车床上用卡盘和中心架安装好工件，用内孔刀加工工件两端的短孔，并各配一个套和专用刀杆。在车削中间长孔时，先将左端的支承套装人工件孔内，再将工件安装在车床上，把刀头伸出长度在刀杆上调整好，连同左端的支承套一起装入工件内孔，用刀垫调整好刀杆高低，将刀杆固定在车床方刀台上，使刀杆在套中能自如的滑动，便可使工件旋转，开始走刀切削，直到工件纵向深度为止。当工件车完后，再反向移动大拖板，连同右端的支承套和刀杆一起从工件中退出，即可卸下工件。加工第二件时，先安装好左端的支承套，装夹好工件，再将刀杆伸入到工件左端支承套内，装好右端支承套，即可开始第二个工件的车削。

刀头伸出刀杆的长度h，按下式计算：

工装的特点：两端用支承套支承刀杆，大大增加了刀杆的刚性，使切削无振动，保证了已加工表面的粗糙度；两端用支承套支承刀杆车削，保证了孔间的位置精度；操作简便，效率比传统的扩孔法提高5倍以上。

7 车削大型空心工件时调整中心架的方法

在车削长度、直径比较大的空心工件的内孔、端面时，需使用中心架。如果中心架调整得不好，工件的轴心线和机床的主轴心线不重合时，加工中就会产生端面洼心和鼓肚及孔的锥度误差。严重时，工件从卡盘中脱出，造成事故。

安装这类工件时，工件一端采用三爪卡盘或四爪卡盘，另一端放在中心架上。然后在工件的孔中塞紧一块木板或在工件端面用黄油贴上一张纸，将尾座顶尖的尖部靠在木板或纸面上，选用较低的主轴转速，使工件转一两周，这时木板或纸面上被顶尖划出一个圆圈，再调整中心架三个托，使圆圈的中心对正顶尖的尖部，这样基本上就使工件的中心线与机床主轴的轴心线基本重合。在半精加工后，如测量出端面平面度和孔圆柱度超差，再对中心架的三个托进行微量调整，予以消除。

8  巧取折断在中心孔内的中心钻尖

在钻中心孔时，由于车床尾座的中心与工件旋转中心不一致，或用力过大、工件材料塑性高和切屑堵塞等原因，常造成中心钻折断在中心孔内，不易取出。

如采用扩大中心孔的方法来取，那么中心孔就会改变原来的尺寸，达不到质量要求。这时，只要用一段磨尖的钢丝，把尖部插入中心孔内钻尖的容屑槽内，拨动几下，钻尖一活动，就用磁铁或磁力表座一吸，折断在中心孔内的中心钻尖就取出来了。

9　车削细长轴时的缺陷消除方法

(1) 鼓肚形。即车削以后，工件两头直径小，中间直径大。这种缺陷产生的原因，是由于细长轴刚性差，跟刀架的支承爪与工件表面接触不实，磨损产生了间隙，当车削到中间部分时，由于径向力的作用，车刀将工件的旋转中心压向主轴旋转中心的右侧，使切削深度减小，而工件两端的刚性较好，切削深度基本上无变化。由于中部产生“让刀”而使细长轴成鼓肚形。

消除的方法。在跟跟刀架爪时，一定要仔细，使爪面与工件表面接触实，不得有间隙。车刀的主偏角应选为75°～90°，以减小径向力。跟刀架爪，应选耐磨性较好的铸铁。

(2) 竹节形。形状如竹节状，其节距大约等于跟刀架支承爪与车刀刀尖间的距离，并且是循环出现。这种缺陷产生的原因，由于车床大拖板和中拖板的间隙过大，毛坯料弯曲旋转时引起离心力和在跟刀架支承基准接刀处，产生接刀时的“让刀”，使车出的一段直径略大于基准一段，继续走刀车削，跟刀架支承爪接触到工件直径大的一段，使工件的旋转中心压向车刀一边，车削出的工件直径减小。这样，跟刀架先后循环支承在工件不同直径，使工件离开和靠近车刀，而形成有规律的竹节形。还有在走刀中跟跟刀架爪，用力过大，使工件的旋转中心压向车刀这边，造成车出的直径变小，继续走刀，如此循环，也形成竹节。

消除的方法。调整机床各部间隙，增强机床刚性。在跟刀架爪时，做到爪面既要与工件接触实，又不要用力大。在接刀处多切深(0.05～0.1)mm，以消除走刀时的“让刀”现象，切深的大小，要掌握机床的规律，灵活掌握。

10　反转滚花

传统的正转滚花，在滚压的过程中切屑易进人工件和滚花之间，造成工件受力过大产生花纹乱扣及重影等。如果将主轴反转，就可以有效地防止上述弊病，滚压出纹路清楚的花纹来。

11　钻小中心孔时防止中心钻折断的方法

在车床上钻直径小于1.5mm的中心孔时，中心钻极易折断。除钻时小心和勤排屑外，就是钻孔时，不要锁紧尾座，让尾座的自重与机床导轨的摩擦力来进行钻孔。当钻削的阻力过大时，尾座会自行后退，而保护了中心钻。

12　车小偏心工件的套

用图3-17所示的套来装夹工件车偏心，其装夹效率比用四爪卡盘高6～8倍。

已知偏心距e与工件外圆直径Φ2，即可求出夹具套的内径Φ1，Φ1＝2e+Φ2。加工夹具套内径Φ1时，一定要注意内孔精度，以免影响工件的偏心距尺寸精度。

13　旋轴的方法

螺旋输送机构，在输送粒状材料的工厂应用较多。该机构中的螺旋轴在制造时，它的螺旋片是用钢板焊接成的。这种螺旋板的齿形高、底径小、外径与轴颈必须同轴，如图3-22所示。要达到这一要求，必须用车床车削螺旋轴的外径。

这种轴一般都长，在加工外径时，由于螺距大、齿深、齿薄、刚性差，又是断续切削，齿部受切削冲击而产生振动，使其不能正常切削，而且还损坏刀具。为了解决这一问题，不得不降低切削速度、减小切削深度和进给量，这样使工效大幅度地降低。

为了提高工效和质量，就采取简单易行的车削螺纹的方法，按螺旋轴的螺距挂好挂轮，利用大丝杠带动大拖板走刀来车削。当车完第一刀后，记住中拖板刻度，大拖板返回后，用小刀架往前移(0.5～0.7)mm，再开始走第二刀，这样一直到把外圆车好。

用此方法车削出的螺旋轴齿顶平整，基本上消除了断续切削，加工效率比原来提高近10倍。

【MechNet】