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1、模块六 复杂零件的车削,课题一 在四爪单动卡盘上装夹较复杂的工件,利用四爪单动卡盘车削复杂零件，主要是车削外形比较复杂，三爪卡盘难以装夹，比较笨重的工件。 因此在使用四爪单动卡盘时，工件的装夹和调整是学习的重点。,四爪单动卡盘如图6.2所示，是车床上最常见的夹具之一，它适用于装夹形状不规则或大型的工件，夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但装夹不如三爪自定心卡盘方便。 装夹圆棒料时，如在四爪单动卡盘内放上一块V形架（见图6.3），装夹就快捷多了。,一、基本知识,图6.2 四爪单动卡盘 1卡爪 2螺杆 3卡盘体,图6.3 用V形架装夹圆棒料,四爪单动卡盘装卡时有以下注意事项。 （1）应
2、根据工件被装夹处的尺寸调整卡爪，使其相对于两爪的距离略大于工件直径即可。 （2）工件被夹持部分不宜太长，一般以1015mm为宜。,（3）为了防止工件表面被夹伤和找正工件时方便，装夹位置应垫0.5mm以上的铜皮。 （4）在装夹大型、不规则工件时，应在工件和导轨面之间垫放防护木板，以防工件掉下，损坏机床表面。,（一）找正盘类工件 如图6.4所示，对于盘类工件，既要找正外圆，又要找正平面（即图6.4（a）中所示的A点、B点）。 找正A点外圆时，用移动卡爪来调整，其调整量为间隙差值的一半见图6.4（b）；找正B点平面时，用铜锤或铜棒敲击，其调整量等于间隙差值见图6.4（c）。,二、课题实施,图6.4
3、盘类工件找正方法,如图6.5所示，对于轴类工件通常是找正外圆A、B两点。 其方法是先找正A点外圆，再找正B点外圆。 找正A点外圆时，应调整相应的卡爪，调整方法与盘类工件找正方法一样；而找正B点外圆时，采用铜锤或铜棒敲击。,（二）找正轴类工件,图6.5 轴类零件找正,如图6.6所示，先用手转动工件，找正A（A1）B（B1）线；调整划针高度，使针尖通过AB，然后工件转过180。,（三）找十字线,可能出现下列情况：一是针尖仍然通过AB线，这表明针尖与主轴中心一致，且工件AB线也已经找正见图6.6（a）；二是针尖在下方与AB线相距见图6.6（b），这表明划针应向上调整/2，工件AB线向下调整/2；三是
4、针尖在上方与AB线相距见图6.6（c），这表明划针应下调整/2，AB线向上调整/2。工件这样反复调转180进行找正，直至划针盘针尖通过AB线为止。,划线盘高度调整好后，再找十字线时，就容易多了。 工件上A（A1）和B（B1）线找平后，如在划针针尖上方，工件就往下调；反之，工件就往上调。 找正十字线时，要十分注意综合考虑，一般应该是先找内端线，后找外端线；两条十字线，如图6.6中所示的A（A1）B（B1）、C（C1）D（D1）线，要同时找调，反复进行，全面检查，直至找正为止。,图6.6 找十字线的方法,选择四爪单动卡盘正面的标准圆环作为找正的参考基准（见图6.7）；再把对称卡爪上第一个阶台的端点
5、作为目测找正的辅助点，按照“两点成一线”的原理，利用枪支射击时瞄准“准星”的方法，去目测辅助点A与参考基准上的点。,（四）两点目测找正,将机床挂空挡，把卡盘转过180，再与对应辅助点B与同一参照基准上的点进行比较，并按它们与同一参照基准两者距离之差的一半作为调整距离，进行调整，反复几次就能把第一对对称卡爪校好；同理，可找正另一对应卡爪。此法经过一段时间的练习，即可在23min的时间内，使找正精度达到0.150.20mm的水平。不过这种方法还只适用于精度不高的工件或粗加工工序；而对于高精度的工件，这种方法只能作为粗找正。,图6.7 目测找正法,为保证高精度的工件达到要求，采用百分表、量块找正法是
6、较佳的方法。（详见偏心工件的车削）,（五）用百分表、量块找正,课题二 车削偏心工件,偏心结构是机械机构中常见的形式，偏心机构的主要组成部分是偏心零件，通常由车床来加工完成，无论从工艺过程和加工方法上都具有较高的难度。,1偏心的定义。 在机械传动中，回转运动变为往复直线运动或直线运动变为回转运动，一般都是用偏心轴或曲轴来完成的，例如主轴箱中的偏心轴、汽车发动机中的曲轴等。 外圆和外圆的轴线或外圆和内孔的轴线平行而不重合（偏一个距离）的工件，称为偏心工件。,一、基础知识,安装、车削偏心工件时，应先用划线的方法确定偏心轴（套）轴线，随后在两顶尖或四爪单动卡盘上安装。 现以偏心轴为例来说明偏心工件的划
7、线方法。 其步骤如下。,2偏心工件的划线方法。,（1）先将工件毛坯车成一根光轴，直径为D，长为L，如图6.9所示。,图6.9 偏心轴,（2）用游标高度尺划针尖端测量光轴的最高点，如图6.10所示。,图6.10 在V形架上划偏心的方法,（3）找出工件的轴线后，即可在工件的端面和四周划出如图6.10所示圈线（即过轴线的水平剖面与工件的截交线）。 （4）将工件转过90，用平型直角尺对齐已划好的端面线，然后用刚才调整好的游标高度尺在轴端面和四周划一道圈线，这样在工件上就得到两道互相垂直的圈线了。,（5）将游标高度尺的游标上移一个偏心距尺寸，也在轴端面和四周划上一道圈线。 （6）偏心距中心线划出后，在偏
8、心距中心处两端分别打样冲眼，要求敲打样冲眼的中心位置准确无误，眼坑宜浅，且小而圆。,（一）用四爪单动卡盘安装车削偏心工件 数量少、偏心距小、长度较短、不便于两顶尖装夹或形状比较复杂的偏心工件，可安装在四爪单动卡盘上车削。 在四爪单动卡盘上车削偏心工件的方法有两种，即按划线找正车削偏心工件和用百分表找正车削偏心工件。,二、课题实施,根据已划好的偏心圆来找正，由于存在划线误差和找正误差，故此法仅适用于加工精度要求不高的偏心工件。 现以图6.8所示工件为例来介绍其操作步骤。,1按划线找正车削偏心工件。,图6.8 偏心工件,（1）装夹工件前，应先调整好卡盘爪，使其中两爪呈对称位置，另外两爪呈不对称位置
9、，其偏离主轴中心的距离大致等于工件的偏心距。 （2）夹持工件长1520mm，夹紧工件后，要使尾座顶尖接近工件，调整卡爪位置，使顶尖对准偏心圆中心（即图6.11中所示的A点），然后移去尾座。,（3）将划线盘置于床鞍上适当位置，使划针尖对准工件外圆上的侧素线（见图6.12），移动床鞍，检查侧素线是否水平，若不呈水平，可用橡胶锤（或铜棒）轻轻敲击进行调整。 （4）将四个卡爪均匀地紧一遍，经检查确认侧素线和偏心圆线在紧固卡爪时没有位移，即可开始车削。,（5）粗车偏心圆直径。 （6）检查偏心距。 （7）精车偏心外圆。,对于偏心距较小，加工精度要求较高的偏心工件，按划线找正加工，显然是达不到精度要求的，此
10、时须用百分表来找正，一般可使偏心距误差控制在0.02mm 以内。 由于受百分表测量范围的限制，所以它只能适于偏心距为5mm以下的工件的找正。 仍以图6.8所示工件为例来说明其操作步骤。,2用百分表找正。,（1）先用划线初步找正工件。 （2）再用百分表进一步找正，使偏心圆轴线与车床主轴轴线重合，如图6.15所示，找正M点用卡爪调整，找正N点用橡胶锤或铜棒轻敲。 （3）找正工件侧素线，使偏心轴两轴线平行。,（4）校正偏心距。 （5）粗车偏心轴。 （6）检查偏心距。 （7）精车偏心圆外径，保证各项加工精度要求。,在四爪单动卡盘上安装、车削偏心工件时装夹、找正相当麻烦。对于长度较短、形状比较简单且加工
11、数量较多的偏心工件，可以在三爪自定心卡盘上进行车削，其方法是在三爪中的任意一个卡爪与工件接触面之间，垫上一块预先选好的垫片，使工件轴线相对车床主轴轴线产生位移，并使位移距离等于工件的偏心距（见图6.17），并把工件夹紧后，即可车削。,（二）用三爪自定心卡盘安装、车削偏心工件,垫片厚度的x的计算公式如下 x=1.5eK K1.5e,较长的偏心轴，只要轴的两端面能钻中心孔，有装夹鸡心夹头的位置，都可以安装在两顶尖间进行车削（见图6.18）。 由于是用两顶尖装夹，在偏心中心孔中车削偏心圆，这与在两顶尖间车削一般外圆相类似，不同的是车偏心圆时，在一转内工件加工余量变化很大，且是断续切削，因而会产生较大
12、的冲击和振动。 其优点是不需要用很多时间去找正偏心。,（三）用两顶尖安装、车削偏心工件,图6.18 在两顶尖装夹车偏心工件,用两顶尖安装、车削偏心工件时，先在工件的两个端面上根据偏心距的要求，共钻出2n+2 个中心孔（其中只有2 个不是偏心中心孔，n为工件上偏心轴线的个数）。 然后先顶住工件基准圆中心孔车削基准外圈，再顶住偏心圆中心孔车削偏心外圆。,单件、小批量生产精度要求不高的偏心轴，其偏心中心孔可经划线后在钻床上钻出；偏心距精度要求较高时，偏心中心孔可在坐标镗床上钻出；成批生产时，可在专门中心孔钻床或偏心夹具上钻出。,对于两端有中心孔，偏心距较小，不易放在V形架上测量的轴类零件，可放在两顶
13、尖间测量偏心距，如图6.19所示。 检测时，使百分表的测量头接触在偏心部位，用手均匀地、缓慢地转动偏心轴，百分表上指示出的最大值与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类似上述方法来测量，但必须将偏心套套在心轴上，再在两顶尖间检测。,（四）在两顶尖间检测偏心距,1偏心距e 5mm的偏心工件。 将工件外圆放置在V 形架上，转动偏心工件，通过百分表读数最大值与最小值之间差值的一半确定偏心距，如图6.20所示。,（五）在V形架上检测偏心距,图6.20 在V 形架上间接测量偏心距,2偏心距较大的工件（e5mm）。 偏心距较大的工件，因为受到百分表测量范围的限制就不能用上述在两顶尖间测量
14、的方法来测量。 这时可用如图6.21所示的间接测量偏心距的方法。 测量时，把V形架放在平板上，并把工件放在V形架中，转动偏心轴，用百分表测得偏心轴的最高点。,找出最高点后，工件固定不动，将百分表水平移动，测量出偏心轴外圆到基准轴外圆之间的距离a，然后用下式计算出偏心距e。,课题三 车削细长轴,工件的长度（L）和直径（d）之比大于25的轴，称为细长轴。 细长轴刚性差，加工时易弯曲变形。,1细长轴工件的工艺特点。 （l）细长轴的柔、软、弯特性。切削加工时，由于背向分力的作用，工件出现弯曲变形，易车削成中间粗、两端细的腰鼓形。 （2）细长轴的下垂特性。 细长轴由自重而引起弯曲变形，使中部下垂。 旋转
15、时，受离心力作用而产生机械振动，影响加工质量。,一、基本知识,（3）细长轴的热膨胀特性。 细长轴加工中产生的切削热，使工件的温度升高，从而导致工件伸长变形，容易引起振动，有时甚至使工件挤死在两顶尖间。 （4）细长轴刀具易磨损的特性。 由于细长轴刀具进给的距离很长，在刚性不足的情况下进行切削，切削速度受到一定的限制，刀具的磨损较快，工件容易出现锥度误差。,（5）细长轴使用过定位加工的特性。 加工时，采用跟刀架、中心架等过定位装夹方法。 若使用不当，很容易使工件产生竹节形、多棱形、麻花形等缺陷。,因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。 虽然车细长轴难度较大，但其加工方法也有一定的规律，主要解决方
16、法有：正确使用中心架、跟刀架以提高工件的刚性，应用平面汇交力系来平衡切削力的作用，减小工件热变形伸长，合理选择切削用量及刀具几何角度等。 以上关键技术，均可有效地提高细长轴类工件的加工质量。,当车削长度为直径25倍以上的细长轴或端面带有深孔的细长工件时，由于工件本身的刚性很差，当受切削力的作用，往往容易产生弯曲变形和振动，容易把工件车成两头细中间粗的腰鼓形。 为防止上述现象发生，需要附加辅助支撑，即中心架或跟刀架。 在车削细长轴时，使用中心架来增加工件刚性，一般车削细长轴使用中心架的方法有两种。,2使用中心架支撑车细长轴。,（1）中心架直接支撑在工件的中间。 当细长轴可以分段车削时，中心架的架体通过压板支撑在工件中间，如图6.23所示，L /d的值减少了1倍，车削时细长轴的刚性可增加好几倍。 工件装夹在中心架上之前，必须在其中间车一段支撑中心架支撑爪的沟槽。,图6.23 用中心架车削细长轴外圆、内孔及端面,沟槽的表面粗糙度值及圆柱度误差要小，否则会影响工件精度。 调整中心时，必须先调整下面的两个支撑爪，
