任務(wù)一桿類零件的車削加工

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解桿類零件的車削加工

2.掌握導(dǎo)柱的車削加工一、相關(guān)知識(shí)（一）桿類模具零件在車床的安裝方法車床的主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)常由刀具的直線移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在安裝工件時(shí)，應(yīng)使工件相對(duì)于車床主軸軸線有一個(gè)確定的位置，并能使工件在受到外力(如重力、切削力和離心力等)的作用時(shí)，仍能保持其既定位置不變。為了便于安裝形狀各異、大小不同的工件，車床上常備有卡盤(pán)、花盤(pán)、頂尖、中心架、跟刀架等附件。1、利用卡盤(pán)安裝桿類零件

1)三爪自定心卡盤(pán)的構(gòu)造

2)三爪自定心卡盤(pán)的應(yīng)用

2)三爪自定心卡盤(pán)的應(yīng)用2)三爪自定心卡盤(pán)的應(yīng)用3)三爪自定心卡盤(pán)裝夾工件的注意事項(xiàng)（1）毛坯上的飛邊、凸臺(tái)應(yīng)避開(kāi)三爪的位置。（2）卡爪夾持毛坯外圓面長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于10mm，不宜夾持長(zhǎng)度較短又有明顯錐度的毛坯外圓。（3）工件找正后必須夾牢。（4）夾持棒料或圓筒工件，懸伸長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)直徑的3倍，以防止工件彎曲、頂落而造成打刀事故。（5）工件裝夾后，卡盤(pán)扳手必須隨即取下，以防開(kāi)車后扳手撞擊床面后飛出，造成人身事故。

銅棒找正法2、四爪單動(dòng)卡盤(pán)四爪單動(dòng)卡盤(pán)用于加工毛坯或方形、橢圓形等不規(guī)則的工件，加緊力大。

3、花盤(pán)花盤(pán)用于形狀不規(guī)則無(wú)法用卡盤(pán)裝夾的工件，例如支架類工件，安裝時(shí)用角鐵和螺釘?shù)葕A持在花盤(pán)上。

4、最常見(jiàn)的裝夾方法最常見(jiàn)的裝夾方法見(jiàn)表四爪單動(dòng)卡盤(pán)和花盤(pán)

（二）車刀安裝車刀的安裝正確與否，直接影響到切削能否順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量。如果車刀安裝不正確，即使車刀的各個(gè)角度刃磨是合理的，在切削過(guò)程中，其工作角度也會(huì)發(fā)生改變。所以在安裝車刀時(shí)，必須遵守以下幾點(diǎn)：

1、安裝前擦凈刀架安裝面與刀具表面，準(zhǔn)備好尺寸合適平整的墊刀片。

2、車刀懸伸部分要盡量縮短。一般懸伸長(zhǎng)度為車刀厚度的1～1.5倍。懸伸過(guò)長(zhǎng)，車刀切削時(shí)剛性差，容易產(chǎn)生振動(dòng)、彎曲甚至折斷，影響加工質(zhì)量。

3、車刀一定要夾緊，否則，車刀飛出將造成難以預(yù)料的后果。車刀的固定，應(yīng)用兩螺釘交替擰緊，必要時(shí)可加套管扳緊。

4、車刀刀尖一般應(yīng)與工件旋轉(zhuǎn)軸線等高，否則，將使車刀工作時(shí)的前角和后角發(fā)生改變。車外圓時(shí)，如果車刀刀尖高于工件旋轉(zhuǎn)軸線，則使前角增大，后角減小，從而加劇后面與工件之間的摩擦；如果車刀刀尖低于工件旋轉(zhuǎn)軸線，則使后角增大，前角減小，從而使切削不順利。在車削內(nèi)孔時(shí)，其角度的變化情況正好與車外圓時(shí)相反。刀尖高度用墊刀片調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般少于3片。

5、車刀刀桿中心線應(yīng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直，否則將使車刀工作時(shí)的主偏角和副偏角發(fā)生改變。主偏角減小，進(jìn)給抗力增大；副偏角減小，加劇摩擦。

（三）工件的定位方式對(duì)桿類零件，一般采用軸兩端中心孔作為定位基準(zhǔn)。因?yàn)闂U類零件的各外圓、錐孔、螺紋等表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是中心線，選擇兩端中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，加工時(shí)能達(dá)到較高的相互位置精度，且工件裝夾方便。套類零件加工一般采用互為基準(zhǔn)的原則，即加工內(nèi)圓表面以外圓為基準(zhǔn)，加工外圓表面以內(nèi)圓為基準(zhǔn)。其工件定位的具體方法如下：

1、用兩中心孔定位以兩中心孔為基準(zhǔn)裝夾工件在車床的前、后頂尖上，用雞心夾或撥盤(pán)帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。用中心孔定位的優(yōu)點(diǎn)是：加工過(guò)程不僅基準(zhǔn)重合，而且基準(zhǔn)統(tǒng)一，有利于保證各表面間較高的位置精度。用中心孔定位的缺點(diǎn)是：

1）增加了加工中心孔的工序（或工步）；

2）頂尖孔深度不準(zhǔn)確時(shí)，不易保證軸向尺寸精度，為此可同時(shí)用中心孔及一個(gè)端面定位；

3）需用雞心夾等傳遞扭矩，但不能在一次安裝中加工完軸的全長(zhǎng)。2、用外圓柱表面定位裝夾較短的軸類零件常用三爪自定心卡盤(pán)或四爪單動(dòng)卡盤(pán)定位夾緊；較長(zhǎng)的軸類零件則要在另一端鉆中心孔，利用后頂尖支承，以提高工件剛性。

3、用兩端孔定位裝夾對(duì)于粗加工后的孔用有齒的頂尖（菊花頂尖）裝夾；當(dāng)零件兩端有錐孔或預(yù)先做出工藝錐孔，就可用錐套心軸或錐形堵頭定位裝夾。

軸類零件的裝夾用兩端孔定位裝夾

（四）外圓的車削加工工藝特點(diǎn)車削是回轉(zhuǎn)類零件內(nèi)外表面的主要加工方法。其中包括車外圓、車端面、切槽、鉆孔、鏜孔、車錐面、車螺紋、車成形面、鉆中心孔及滾花等?？蓜澐旨庸るA段如下:1、粗車粗車應(yīng)切除大部分余量。

2、半精車半精加工可作為不重要表面的終加工工序，也可作為磨削加工等其他精加工的預(yù)加工工序。

3、精車精車可作最終加工工序或光整加工的預(yù)加工工序。

4、精細(xì)車使用剛性和精度都很好的車床，用高耐磨的刀具，在高速、小背吃刀量、小進(jìn)給量的條件下，精細(xì)車達(dá)到的尺寸精度、表面粗糙度。適宜加工有色金屬。

（五）外圓車削的工藝要點(diǎn)

1、車削外圓、內(nèi)孔和端面時(shí)，對(duì)于有同軸度、垂直度等位置精度要求的相關(guān)表面，應(yīng)盡量在同一次裝夾中加工完成。

2、精車時(shí)的切削速度應(yīng)避開(kāi)積屑瘤生成的速度范圍，或高速，或低速。一般外圓精加工采用高速，低進(jìn)給速度；螺紋精加工采用低速，進(jìn)給速度與螺紋螺距應(yīng)相吻合。

3、車削圓錐面的常用方法為偏移尾座法、靠模法、寬刀刃法、小溜板轉(zhuǎn)位法。

二、相關(guān)實(shí)踐（一）導(dǎo)柱加工（一）如圖所示為塑料注射模具滑動(dòng)式導(dǎo)柱，材料T8A，熱處理50～55HRC，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表塑料注射模具滑動(dòng)式導(dǎo)柱1、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套是模具中的標(biāo)準(zhǔn)件，導(dǎo)柱、導(dǎo)套主要結(jié)構(gòu)是表面為不同直徑的同軸圓柱表面，材料的選擇可根據(jù)導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸和材料要求，直接選用適當(dāng)尺寸的熱軋圓鋼為毛坯料，滲碳淬火后，再磨削而成。導(dǎo)柱安裝在下模座上，導(dǎo)套安裝在上模座上，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合間隙要求小于凸模、凹模之間的間隙。其技術(shù)要求：

1）導(dǎo)套與上模座采用H7／r6過(guò)盈配合，導(dǎo)柱與下模座也采用H7／r6過(guò)盈配合，同時(shí)，滿足相互之間的同軸度要求；

2）必須保證導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合表面的尺寸精度和形狀精度，導(dǎo)柱、導(dǎo)套工作部分的圓度公差：直徑d≤30mm時(shí)，0.003mm；直徑d＞30～60mm時(shí)，0.005mm；直徑d≥60mm時(shí)，0.008mm。同時(shí)，還應(yīng)保證導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合面之間的同軸度要求；

3）滿足導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合精度要求，I級(jí)精度模架的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度為H6／115，Ⅱ級(jí)精度模架的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度為H7／h6。

對(duì)于要求無(wú)間隙導(dǎo)向、高精度、高壽命的薄材料制件沖裁模、硬質(zhì)合金模、精密沖裁模、高速?zèng)_模等，常采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間裝有鋼球和保持圈的滾動(dòng)導(dǎo)向模架。鋼球直徑一般為3～5mm，鋼球要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選和選配，其直徑誤差小于0.003mm，圓度誤差應(yīng)不大于0.0015mm。鋼球保持圈的材料采用黃銅或硬鋁制作，也可用塑料制作，其內(nèi)、外壁應(yīng)與導(dǎo)柱、導(dǎo)套各保持0.35～0.50mm的雙向間隙。鋼球保持圈上一般設(shè)有數(shù)十個(gè)臺(tái)階孔，將選好的鋼球安裝在臺(tái)階孔內(nèi)，再將孔的四周鉚開(kāi)收口。導(dǎo)套、導(dǎo)柱和鋼球之間采用0.01～0.02mm的過(guò)盈配合，鋼球在保持圈內(nèi)的排列與軸線成10o～20o的傾斜角度，鋼球在保持圈內(nèi)滾動(dòng)的軌跡互不重合，以減少磨損，導(dǎo)套、導(dǎo)柱的加工精度要求更高。2、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工在機(jī)械加工過(guò)程中，除保證導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合表面的尺寸和形狀精度外，還要保證各配合表面之間的同軸度要求。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合表面是容易磨損的表面，應(yīng)有一定的硬度要求，在精加工之前要妥排熱處理工序，以達(dá)到要求的硬度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工工藝過(guò)程為：備料（棒料）一粗加工（車削加工）一半精加工（車削加工）一熱處理（滲碳、淬火）一精加工（磨削）一光整加工（研磨）。導(dǎo)柱的心部要求韌性好，一般選用的材料為20#低碳鋼，下料長(zhǎng)度應(yīng)考慮車削時(shí)的裝夾長(zhǎng)度，外圓留3～4mm的切削余量。車削后的外圓應(yīng)留0.5mm的磨削余量。滲碳層深度為0.8～1.2mm，淬火后表面硬度為50～55HRC。在外圓磨床或萬(wàn)能磨床上磨削外圓。磨削后應(yīng)留研磨余量0.01～0.015mm。進(jìn)行研磨加工的目的是為了進(jìn)一步提高導(dǎo)柱表面質(zhì)量。為了消除熱處理引起的導(dǎo)柱兩端中心孔的變形等缺陷，導(dǎo)柱在熱處理后應(yīng)修正中心孔，以便在一次裝夾中將導(dǎo)柱的兩個(gè)外圓面磨出，以保證兩圓柱面的同軸度。

導(dǎo)套要求與導(dǎo)柱配合面耐磨，一般選用的材料為20#低碳鋼，，導(dǎo)套車削時(shí)，先車削內(nèi)孔，并留有磨削余量0.3～0.5mm，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)，車削外圓。滲碳層深度為0.8～1.2mm，淬火后表面硬度為50～55HRC。在內(nèi)圓磨床上磨削內(nèi)孔，并留有珩磨余量0.0l～0.015mm。為了提高內(nèi)孔的表面質(zhì)量，使導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度得到提高，導(dǎo)套磨削后還要進(jìn)行珩磨。導(dǎo)柱、導(dǎo)套加工工藝過(guò)程中的工序劃分、工藝方法和設(shè)備選用是根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及工廠設(shè)備技術(shù)狀況等條件決定的。不同的生產(chǎn)條件采用的設(shè)備及工序劃分也不盡相同。

（二）車外圓、車端面實(shí)踐

1、刀架極限位置檢查刀架用來(lái)夾持車刀并使其作縱向、橫向或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，拖板與溜板箱相連，帶動(dòng)車刀沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)。切削之前，檢查刀架的極限位置，保證工件在被切削尺寸范圍內(nèi)，車刀切至工件左端極限位置時(shí)，卡盤(pán)或卡爪不會(huì)碰撞刀架或車刀；反向退刀時(shí)拖板不與尾座相碰。車刀切至工件小外圓根部時(shí)，卡爪可能會(huì)撞及小刀架導(dǎo)軌，檢查方法是當(dāng)工件和車刀安裝好之后，手搖刀架將車刀移至工件左端應(yīng)切削的極限位置；用手緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)，檢查卡盤(pán)或卡爪有無(wú)撞及刀架、車刀或刀尖的可能。檢查反向移動(dòng)拖板至工件右極端加工位置時(shí)，有無(wú)刀架與尾座碰撞。若無(wú)撞及，即可開(kāi)始加工；否則，應(yīng)對(duì)工件、小刀架或車刀的位置作適當(dāng)調(diào)整。

2、試切試切可以避免由于機(jī)床本身存在的誤差、切削用量選擇不當(dāng)，或刀具刃磨、安裝等原因造成失誤，使車削操作順利進(jìn)行。車削開(kāi)始先試切，以確定背吃刀量，然后可以合上自動(dòng)進(jìn)給手柄進(jìn)行切削。試切過(guò)程為試切；測(cè)量一調(diào)整一再試切，反復(fù)進(jìn)行直至達(dá)到加工尺寸要求。外圓車削時(shí)的試切方法與步驟，如圖所示。

試切步驟3、車端面車端面時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1）工件裝夾在卡盤(pán)上，必須校正它的平面和外圓，校正時(shí)可用劃針盤(pán)找正。

2）安裝端面車刀時(shí)，刀尖必須準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心，否則將在端面中心處車出凸臺(tái)，并易崩壞刀尖。

3）可用45°、60°、75°、90°車刀加工，加工時(shí)一般由工件外圓向工件中心進(jìn)給，對(duì)于有孔的工件，常用90°右偏刀由中心向外進(jìn)給。

4）粗車切削深度2~4mm，精車時(shí)0.2～1mm。粗車時(shí)進(jìn)給量0.3～0.5mm／r，精車時(shí)0.1～0.2mm／r，切削速度粗車時(shí)低、精車時(shí)高。

5）由于切削速度由外向中心逐漸減小，會(huì)影響端面的表面粗糙度，因此，其切削速度應(yīng)取比車外圓時(shí)略高。

6）車端面時(shí)應(yīng)先倒角，尤其是鑄件表面的硬皮極易損壞刀尖，所以，首次背吃刀量要大于工件的硬皮深度。

7）零件結(jié)構(gòu)不允許用右偏刀車削時(shí)，可用左偏刀車端面。

8）車削大的端面時(shí)，應(yīng)注意防止因刀架移動(dòng)而產(chǎn)生凸凹現(xiàn)象，應(yīng)將方刀架部分與大拖板及床身緊固。其測(cè)量可用鋼直尺或刀口尺。4、車外圓圓柱形表面是構(gòu)成各種零件形狀的最基本表面之一，外圓車削是最基本、最常見(jiàn)的工作。為保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，零件加工應(yīng)分為若干步驟。中等精度的桿類零件，一般按照“粗車一精車”的方案進(jìn)行；精度要求較高的桿類零件，一般按照‘‘粗車一半精車一精車”或按“粗磨一半精磨一精磨”的方案進(jìn)行。

1）粗車為高效地從毛坯上切除大部分加工余量，使工件接近要求的形狀和尺寸，需進(jìn)行粗車，粗車應(yīng)給半精車或精車留有合適的加工余量。粗車后尺寸公差一般為IT14～I(xiàn)T11，表面粗糙度值一般為12.5～6.3μm。為提高生產(chǎn)率和減少刀具磨損，粗車應(yīng)選用較大的背吃刀量，并適當(dāng)增大進(jìn)給量。選用中等或偏低的切削速度。使用硬質(zhì)合金車刀進(jìn)行粗車，推薦背吃刀量：2～4mm；進(jìn)給量：0.15～0.4mm／r；切削速度：0.8～1.2m／s(鋼)；0.7～1.0m／s(鑄鐵)。粗車鑄鐵件時(shí)，因工件表面有硬皮，第一背吃刀量應(yīng)大于硬皮厚度，可以避免刀具損壞。2）精車精車的關(guān)鍵是保證加工精度和表面粗糙度的要求。精車后的尺寸公差等級(jí)一般為IT8～I(xiàn)T6，半精車為IT10～I(xiàn)T9，精車尺寸公差等級(jí)主要靠試切來(lái)保證。精車表面粗糙度為：3.2～0.8μm，半精車為：6.3～3.2μm，為保證精車表面粗糙度值達(dá)到要求，常常采用適當(dāng)減小副偏角或刀尖圓弧半徑以減小殘留面積；或適當(dāng)增大前角，使刀刃更鋒利；用油石細(xì)研刀具前、后刀面，使其達(dá)：0.2～0.1μm，可以有效減少工件表面粗糙度值。選用較小的背吃刀量：0.3～0.5mm(高速精車)或：0.05～0.1mm(低速精車)；進(jìn)給量：0.05～0.2mm／r，也可以減少殘留面積，使值減少。用硬質(zhì)合金車刀高速精車鋼件的切削速度：1.7～3.3m／s。精車鑄鐵件，切削速度比粗車時(shí)稍高即可。切削液的合理選用也是降低表面粗糙度的主要措施，低速精車鋼件使用乳化液，低速精車鑄鐵件使用煤油，高速精車鋼件一般不使用切削液。

（三）模柄與頂桿的加工常用模柄有壓人式、旋入式模柄，凸緣模柄，槽型模柄，浮動(dòng)模柄等，頂桿雖然有各種形狀，但最常用的形式和模柄一樣是臺(tái)階軸形狀，和導(dǎo)柱的加工工藝過(guò)程有類似，此類零件一般采用中心孔作為半精加工和精加工的定位基準(zhǔn)，最終加工采用精磨工藝，并靠磨端面保證端面跳動(dòng)要求。

三、拓展提高（一）模具零件車削加工應(yīng)用在模具零件加工中的主要應(yīng)用如下：

1．圓盤(pán)類、軸類零件的加工圓盤(pán)類、軸類零件指模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、模柄等，通常這些零件的回轉(zhuǎn)表面采用車削完成粗精加工，精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度Ra為1.6～0.8μm，對(duì)要求較高的工作面與配合面尚需磨削加工。

2．局部圓弧面的加工局部圓弧面的分模面在模具中比較常見(jiàn)，為保證模具準(zhǔn)確對(duì)合，必須保證對(duì)合面圓弧半徑尺寸精度?？稍诨ūP(pán)上找正定位后加工，精度由百分表測(cè)量控制。有時(shí)也采用先加工一個(gè)完整圓盤(pán)，再用線切割等方法取出一個(gè)或幾個(gè)模塊。如圖所示。局部圓弧面的加工

3．回轉(zhuǎn)曲面的粗加工或半精加工尺寸大的曲面可采用仿形加工法，如圖所示；尺寸小的曲面可采用成形刀加工法，如圖所示；對(duì)拼型腔在車床上加工時(shí)，為保證型腔尺寸準(zhǔn)確對(duì)合，通常應(yīng)預(yù)先將各鑲件間的接合面磨平，兩板用銷釘定位，螺釘緊固組成一個(gè)整體后才進(jìn)行車削，如圖所示?；剞D(zhuǎn)曲面的車削加工

（二）車削錐面

1、車削錐面的技術(shù)要求加工圓錐面時(shí)，除了尺寸精度、形位精度和表面粗糙度外，還有角度或錐度的精度要求。

1)錐面要與支承軸頸同軸。

2)內(nèi)錐面主要的定心表面，必須與支承軸頸嚴(yán)格同軸，并具有較高的接觸精度。圓錐體主要尺寸2、圓錐面車削方法

1）轉(zhuǎn)動(dòng)小拖板法在車削大角度短小的外圓錐時(shí)，可用轉(zhuǎn)動(dòng)小拖板法。當(dāng)內(nèi)外圓錐面的圓錐角為a時(shí)，將小刀架下的轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針或逆時(shí)針扳轉(zhuǎn)a／2角后再鎖緊。切削時(shí)采用手動(dòng)進(jìn)給，當(dāng)緩慢而均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)小刀架手柄時(shí)，刀尖沿著圓錐面的母線移動(dòng)，使車刀的運(yùn)動(dòng)軌跡和所要車削的圓錐母線平行，從而加工出所需要的圓錐面。用小刀架轉(zhuǎn)位法車圓錐面，操作簡(jiǎn)單，可加工任意錐角的內(nèi)外圓錐面，但錐面母線長(zhǎng)度受小刀架行程的限制。這種方法行程短，只能手動(dòng)進(jìn)給，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出工件的表面粗糙度較差，值為6.3～3.2μm，只適用于單件小批生產(chǎn)中要求精度較低和長(zhǎng)度較短的圓錐面。轉(zhuǎn)動(dòng)小拖板法車圓錐2）偏移尾座法用兩頂尖裝夾工件車削圓柱體時(shí)，大拖板走刀是平行主軸軸線移動(dòng)，當(dāng)尾架橫向移動(dòng)一個(gè)距離s后，工件旋轉(zhuǎn)軸線跟縱向走刀相交成一個(gè)角度a／2，因此，工件就成了外圓錐。為保證頂尖與中心孔有良好的接觸狀態(tài)，最好使用球頂尖。偏移尾座法優(yōu)點(diǎn)（1）任何普通車床都可使用。（2）微量偏移尾座可實(shí)現(xiàn)加工桿類零件或安裝在心軸上的盤(pán)套類零件的圓錐面加工。（3）既可手動(dòng)進(jìn)給又可自動(dòng)進(jìn)給，自動(dòng)進(jìn)給時(shí)，粗糙度值可達(dá)6.3～1.6μm，加工精度較高。（4）能車長(zhǎng)的圓錐(可達(dá)車床規(guī)格規(guī)定的長(zhǎng)度)。偏移尾座法缺點(diǎn)因頂尖在中心孔中歪斜，接觸不良，所以中心孔磨損快；因受尾架偏移量的限制，只適合加工錐度較小(±10°內(nèi))、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件。偏移尾座法車錐面3）后頂尖偏移方法松開(kāi)固定螺釘，擰松(緊)調(diào)節(jié)螺釘，即可使尾座體沿尾座導(dǎo)軌向左(右)移動(dòng)。

4）機(jī)械靠模法對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，精度要求較高的錐體，一般可用靠模法車削?？磕Ｑb置能使車刀縱向進(jìn)給的同時(shí)還橫向進(jìn)給，從而使車刀的移動(dòng)軌跡與被加工零件的圓錐線平行。靠模法加工優(yōu)點(diǎn)：用錐度靠板調(diào)整錐度準(zhǔn)確、方便、自動(dòng)走刀、錐面質(zhì)量好，可加工內(nèi)、外圓錐。靠模法加工缺點(diǎn)：靠模裝置調(diào)節(jié)范圍較小，一般12°以下。機(jī)械靠模法車圓錐5）寬刀法寬刀法適用于加工圓錐面較短、精度要求不高且批量大的零件內(nèi)外圓錐面，但要求工藝系統(tǒng)剛性好，否則容易引起振動(dòng)。刃磨寬刃車刀時(shí)保證刀刃線平直，安裝車刀時(shí)應(yīng)使刀刃與工件回轉(zhuǎn)軸線的夾角為圓錐半角a／2，且到尖與工件軸線等高。工件加工表面粗糙度值較低，可達(dá)3.2～1.6μm。寬刀法3、錐面加工質(zhì)量分析

1）錐度不準(zhǔn)確錐面加工造成錐度不準(zhǔn)確的原因有：計(jì)算上的誤差；小拖板轉(zhuǎn)動(dòng)角度和床尾偏移量偏移不精確；車刀、拖板、床尾沒(méi)有固定好，在車削中移動(dòng)；工件表面粗糙度太大，量規(guī)或工件上有毛刺或沒(méi)有擦干凈，造成檢驗(yàn)和測(cè)量的誤差。

2）錐度準(zhǔn)確而尺寸不準(zhǔn)確錐面加工造成錐度準(zhǔn)確而尺寸不準(zhǔn)確的原因有：粗心大意，測(cè)量不及時(shí)不仔細(xì)，進(jìn)刀量控制不好，尤其是最后一刀沒(méi)有掌握好進(jìn)刀量而造成誤差。3．圓錐母線不直圓錐母線不直是指錐面不是直線，錐面上產(chǎn)生凹凸現(xiàn)象或是中間低、兩頭高。主要原因是車刀安裝沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)中心。

3）表面粗糙度不符合要求配合錐面不但精度要求較高，而且表面粗糙度要求也較高，造成表面粗糙度不符合要求的原因有：切削用量選擇不當(dāng)，車刀磨損或刃磨角度不對(duì)；沒(méi)有進(jìn)行表面拋光或者拋光余量不夠；用小拖板車削錐面時(shí)，手動(dòng)走刀不均勻；另外，機(jī)床的間隙大，工件剛性差也會(huì)影響工件的表面粗糙度。

任務(wù)二桿類零件的磨削加工

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解桿類零件的磨削加工

2.掌握導(dǎo)柱的磨削加工一、相關(guān)知識(shí)（一）磨削加工特點(diǎn)

(1)能經(jīng)濟(jì)地獲得高的加工精度和小的表面粗糙度

(2)砂輪磨料具有很高的硬度和耐熱性

(3)磨削速度大、磨削溫度高

(4)徑向磨削分力較大

(5)砂輪有自銳性

（二）外圓表面的磨削加工

1、工件的裝夾。

1）軸類工件的裝夾方法與車削基本相同，常用頂尖裝夾。但磨床所用死頂尖不隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，主軸、頂尖同軸度誤差就不會(huì)反映到工件上，從而提高零件精度。熱處理后，工件在磨削前要用四棱或三棱硬質(zhì)合金頂尖，在鉆床上擠研頂針孔，以消除頂針孔發(fā)生的變形和表層可能有氧化皮等臟物。

2）盤(pán)套類工件常用心軸和頂尖裝夾，與車削用心軸基本相同。磨削短而又無(wú)頂尖孔的軸類工件時(shí)，可直接使用三爪或四爪卡盤(pán)裝夾

2、磨削用量

1）磨削速度是指砂輪圓周的線速度(m／s)，一般為30～35m／s，高速磨削時(shí)，可達(dá)50m／s以上。

2）橫向進(jìn)給量是指工作臺(tái)每往復(fù)行程內(nèi)工件相對(duì)砂輪徑向移動(dòng)的距離(mm／dstr)，一般粗磨時(shí)為0.01～0.04mm／dstr，精磨時(shí)為0.0025～0.015mm／dstr。3）縱向進(jìn)給量是指工件旋轉(zhuǎn)一周相對(duì)砂輪沿軸向移動(dòng)的距離(mm／r)。一般為(0.3～0.8)B(B為砂輪寬度)，較小值用于精磨。

4）工件圓周速度是指工件圓周的線速度(m／s或m／min)。一般為10～30m／min，粗磨時(shí)取較大值，精磨時(shí)取較小值。

3、外圓磨削的工藝特點(diǎn)磨削加工是外圓表面精加工的主要方式，尤其是淬硬工件的表面加工?？梢苑譃槿缦聨追N方式。

1）粗磨達(dá)到的尺寸精度IT8～I(xiàn)T9，表面粗糙度1.6～6.3μm。

2）精磨達(dá)到的尺寸精度IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度0.2～0.8μm。

3）精細(xì)磨達(dá)到的尺寸精度IT5～I(xiàn)T6，表面粗糙度0.025～0.1μm。

4）鏡面磨削表面粗糙度0.01μm。4、磨削方式根據(jù)工件定位方式不同可分為中心磨削和無(wú)心磨削。

1）中心磨削即普通的外圓磨削，頂尖孔定位，如果頂尖與頂尖孔經(jīng)過(guò)研磨，達(dá)到很高的配合精度時(shí)，外圓磨削后可達(dá)到很高的加工精度，尤其外圓表面問(wèn)的位置精度。

2）無(wú)心磨削是一種高生產(chǎn)率的精加工方法。被磨削的工件由外圓表面本身定位，利用切削力夾緊。加工精度達(dá)到的尺寸精度IT6級(jí)，表面粗糙度0.2～0.8μm。適應(yīng)于大批量流水線，但難以保證各外圓表面的相互位置要求，不能加工帶鍵槽和縱向平面的外圓面。磨削方式

（三）外圓表面的精密加工精密加工適應(yīng)于一些表面質(zhì)量要求高且要求特殊加工的精密元件。通常精密加工的尺寸精度IT6級(jí)以上，表面粗糙度0.2μm以下。主要有以下幾種方式。

1、細(xì)粗糙度磨削是通過(guò)磨削使表面粗糙度達(dá)到0.2μm以下的加工工藝。包括精密磨削(0.05～0.1μm)、超精密磨削(＜0.04μm)和鏡面磨削(0.01μm)。

2、超精加工是用細(xì)粒度的磨條以較低的壓力和切削速度對(duì)工件表面進(jìn)行精密加工的方法。加工中有三種運(yùn)動(dòng)：工件低速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、磨頭軸向慢速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、磨條高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

加工過(guò)程經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：強(qiáng)烈切削階段、正常切削階段、微弱切削階段、自動(dòng)停止切削階段。超精加工修正尺寸、形狀誤差的能力很差。主要用于加工精密零件或特殊輪廓的加工。

3、研磨是一種既簡(jiǎn)單又可靠的精密加工方法。外圓研磨可以采用機(jī)械研磨也可以采用研磨套手工進(jìn)行。研具是由比工件軟的材料(如鑄鐵、銅、硬木)制成。加工時(shí)工件作低速(20～40r／min)旋轉(zhuǎn)，研具套在工件上，在研具與工件之問(wèn)加入研磨劑，研具作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。研磨劑受到擠壓，在工件與研具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)下，對(duì)工件進(jìn)行研磨。研磨不僅有機(jī)械切削作用還有物理作用，在壓力和摩擦作用下接觸處的材料產(chǎn)生塑性變形。研磨劑能使被加工表面形成氧化層，加速研磨過(guò)程。研磨的尺寸與形狀誤差可達(dá)1～3μm，表面粗糙度0.012～0.025μm。不能改善位置精度，主要作為精密元件尤其是精密配合零件的加工方法。

（四）磨床磨削加工在機(jī)械制造中是一種使用非常廣泛的加工方法，它以磨料磨具(如砂輪、砂帶、油石、研磨劑等)為工具在磨床上進(jìn)行切削加工。磨床加工的工藝范圍很廣，可加工各種表面，如內(nèi)外圓柱面和圓錐面、平面、齒輪齒廓面、螺旋面以及各種成型面等，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等。磨床加工時(shí)的工作運(yùn)動(dòng)，隨所用磨具形式、工藝方法和工件加工表面形狀不同而異。對(duì)于用砂輪進(jìn)行加工的磨床，其主運(yùn)動(dòng)一律為砂輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的形式與數(shù)目則取決于被加工表面的形狀以及所采用的磨削方法，它可以由工件或砂輪來(lái)完成，也可以由兩者共同完成。磨床的種類很多。根據(jù)用途和采用的工藝方法不同，大致可分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨床及各種專門(mén)化磨床等；還有以柔性砂帶為磨削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑等為磨削工具的精磨機(jī)床。1、萬(wàn)能外圓磨床

1)萬(wàn)能外圓磨床的磨削方法如圖所示為萬(wàn)能外圓磨床磨削內(nèi)外圓柱面、圓錐面的加工示意圖，其基本磨削方法有縱磨法和橫磨法兩種。萬(wàn)能外圓磨床典型加工方法

（1）縱磨法主要用于磨削軸向尺寸大于砂輪寬度的工件，如圖4-51(a)、圖4-51(b)和圖4-51(d)所示。縱磨時(shí)除了砂輪的主運(yùn)動(dòng)和工件的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，工件還要隨工作臺(tái)一起做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，每一縱向行程或往復(fù)行程終了時(shí)，砂輪周期性地做一次橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如此反復(fù)直至加工余量被全部磨光為止。最后在無(wú)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的情況下，再光磨幾次，以提高工件的磨削精度和表面質(zhì)量。（2）橫磨法主要用于磨削軸向尺寸小于砂輪寬度的工件，如圖4-51(c)所示。橫磨與縱磨相比，工件只做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而無(wú)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪則連續(xù)地做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到所要求的磨削尺寸為止。橫磨生產(chǎn)率高，但磨削熱集中、磨削溫度高，勢(shì)必影響工件的加工精度和表面質(zhì)量，必須給予充分的切削液來(lái)降低磨削溫度。

（3）綜合磨削法綜合磨削法是橫磨法和縱磨法的綜合應(yīng)用，即先用橫磨法將工件分段粗磨，相鄰兩段間有一定量的重疊，如圖所示，各段留精磨余量，然后，用縱磨法進(jìn)行精磨。這種方法綜合了橫磨法生產(chǎn)率高、縱磨法加工質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，適于磨削表面長(zhǎng)度約為砂輪寬度2～3倍的軸類零件。綜合磨法

（4）深磨法深磨法的特點(diǎn)是全部磨削余量(0.3～0.5mm)在一次縱向進(jìn)給中磨去。磨削時(shí)，工件的圓周進(jìn)給速度和縱向進(jìn)給速度都很慢，砂輪修整成具有前錐部分或階梯形。這種方法的生產(chǎn)效率比縱磨法高，但修整砂輪比較復(fù)雜，而且工件的結(jié)構(gòu)必須保證砂輪有足夠的切入和切出長(zhǎng)度時(shí)才能采用。深磨法2、無(wú)心外圓磨床無(wú)心外圓磨床的基本磨削方法有兩種：貫穿磨削法(縱磨法)和切入磨削法(橫磨法)。（1）貫穿磨削法調(diào)整導(dǎo)輪架的轉(zhuǎn)動(dòng)體，使導(dǎo)輪軸線在垂直平面內(nèi)傾斜一個(gè)角度，把工件從機(jī)床前面推入砂輪和導(dǎo)輪之間，砂輪除了做圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以外，還由于導(dǎo)輪與工件間水平摩擦力的作用，同時(shí)沿軸向移動(dòng)，完成縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工件穿過(guò)磨削區(qū)，從機(jī)床后部出去時(shí)，便完成一次走刀，切去一定余量。工件的全部余量需經(jīng)多次走刀逐步切除。導(dǎo)輪偏轉(zhuǎn)角的大小直接影工件的縱向進(jìn)給速度。越大，進(jìn)給速度越大，磨削表面粗糙度值越高。通常粗磨時(shí)取=2°～6°，精磨時(shí)取=1°～2°。貫穿磨削法適用于磨削不帶凸臺(tái)的圓柱形工件，磨削表面長(zhǎng)度可大于或小于磨削輪寬度。磨削加工時(shí)一個(gè)接一個(gè)地連續(xù)進(jìn)行，生產(chǎn)率較高。

（2）切入磨削法先將工件置入砂輪和導(dǎo)輪之間，然后使砂輪橫向切入進(jìn)給來(lái)磨削工件表面，直至磨到要求的尺寸為止。之后工件與導(dǎo)輪快速退回至原位，從裝料方向取下工件。由于工件不需縱向進(jìn)給，故導(dǎo)輪中心線僅需偏轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度(約)，其目的是使工件在不大的軸向力作用下穩(wěn)定地頂緊在定程擋銷上，實(shí)現(xiàn)可靠的軸向定位，這在磨削圓錐面、成型面等時(shí)尤為必要。切入磨削法適用于磨削帶凸臺(tái)和階梯形的工件，以及磨削圓錐面和回轉(zhuǎn)成型面等，磨削表面長(zhǎng)度不能大于磨削輪寬度。無(wú)心外圓磨床工作原理

（五）外圓磨削時(shí)工件的裝夾外圓磨床上常用裝夾工件的方法有以下幾種：

1、用前、后頂尖裝夾這是最常用的裝夾方法。裝夾時(shí)，利用工件兩端的頂尖孔，把工件支承在磨床的頭架及尾座頂尖上，由頭架上的撥盤(pán)經(jīng)夾緊在工件上的夾頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這種裝夾方法的特點(diǎn)是裝夾迅速方便，加工精度高。此時(shí)磨床上的頂尖都是固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的，磨削時(shí)，工件以頂尖孔為定位基準(zhǔn)在頂尖上轉(zhuǎn)動(dòng)，遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，因此可以獲得高的精度。由于工件是以頂尖孔為基準(zhǔn)在頂尖上轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此頂尖孔的優(yōu)劣直接影響著工件的磨削質(zhì)量。所以，磨削加工前，一般要先對(duì)頂尖孔進(jìn)行修整。加工質(zhì)量要求高的工件，要在不同的磨削階段多次修整頂尖孔。前后頂尖裝夾

精度要求不高的頂尖孔，可以用多棱硬質(zhì)合金頂尖刮研。刮研可以在頂尖孔研磨機(jī)上進(jìn)行，也可以在車床上進(jìn)行。精度要求較高的頂尖孔，可以在車床上用修整成頂尖狀的油石或橡膠砂輪研磨。對(duì)尺寸較大或精度要求高的頂尖孔，可以用鑄鐵頂尖研磨。用前、后頂尖裝夾工件磨削外圓時(shí)，工件需用夾頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。常用的夾頭如圖所示。

磨削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)，使磨出的工件呈腰鼓形，表面有振紋，為減少工件的變形和振動(dòng)，可使用中心架，如圖所示。中心架有開(kāi)式和閉式兩種，如圖所示，開(kāi)式中心架與車床跟刀架相似，只有兩個(gè)支承塊，磨削時(shí)以便砂輪通過(guò)。閉式用于臺(tái)階軸或不能用尾頂尖支承的軸類零件磨削時(shí)的支承。2、用心軸裝夾磨削套類零件外圓時(shí)，經(jīng)常采用心軸裝夾。常用心軸有以下幾種。

1)小錐度心軸這種心軸的定位面是錐度很小的(1／1000~1／8000)圓錐面，如圖所示依靠主軸與工件內(nèi)孔表面的彈性變形，使工件均勻地脹緊在心軸圓錐面上。這種裝夾方法的工件內(nèi)外圓的同軸度誤差在0.005mm以內(nèi)。但由于工件內(nèi)孔有公差，工件在心軸上的軸向位置變動(dòng)較大，磨削時(shí)控制軸向尺寸不便。如果工件內(nèi)孔公差較大，則必須把心軸做得很長(zhǎng)，從而使得心軸的剛性很差，如果工件定位面長(zhǎng)度很短，則工件不穩(wěn)固。所以這種心軸只適用于內(nèi)孔精度較高、尺寸不大、定位長(zhǎng)度大于內(nèi)孔直徑的零件。2)臺(tái)肩心軸這種心軸是以其外圓柱面和臺(tái)肩端面定位，便于控制工件的軸向位置。由于工件內(nèi)孔和心軸外圓均有制造誤差，二者間的間隙會(huì)造成工件安裝時(shí)的偏心，導(dǎo)致磨削后的外圓與內(nèi)孔不同軸。因此，帶臺(tái)肩圓柱心軸只能用于內(nèi)孔和外圓同軸度要求不太高的零件的磨削。

3、用卡盤(pán)裝夾磨削端面上不能打頂尖孔的短工件(如套筒)時(shí)，可用三爪自定心或四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾。如果要求磨削平面與其他表面有位置精度要求時(shí)，必須找正后才能磨削。由于卡盤(pán)爪回轉(zhuǎn)時(shí)的徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)等誤差都會(huì)反映到被磨削的工件表面上。因此，用卡盤(pán)裝夾工件獲得的磨削精度低于用前、后頂尖裝夾的情況。

4、用卡盤(pán)和頂尖裝夾工件當(dāng)工件較長(zhǎng)，且有一端不能打機(jī)頂尖孔時(shí)，可用卡盤(pán)和頂尖裝夾工件。裝夾時(shí)，除需找正卡盤(pán)端工件的徑向圓跳動(dòng)外，還必須校正頭架主軸中心與尾座中心同軸并與縱向進(jìn)給方向在同一垂直平面內(nèi)。

（六）中心孔的研磨在外圓柱面進(jìn)行車削和磨削之前總是先加工中心孔，以便為后繼工序提供可靠的定位基準(zhǔn)。若中心孔有較大的同軸度誤差，將使中心孔和頂尖不能良好接觸，影響加工精度。尤其當(dāng)中心孔出現(xiàn)圓度誤差時(shí)，將直接反映到工件上，使工件也產(chǎn)生圓度誤差，如圖所示。導(dǎo)套在熱處理后修正中心孔，目的在于消除中心孔在熱處理過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形和其他缺陷，使磨削外圓柱面時(shí)能獲得精確定位，以保證外圓柱面的形狀精度要求。修正中心孔可以采用磨、研磨和擠壓等方法，可以在車床、鉆床或?qū)Ｓ脵C(jī)床上進(jìn)行。

中心孔圓度誤差1、精度要求不高的中心孔修正方法如圖所示為擠壓中心孔的硬質(zhì)合金多棱頂尖。擠壓時(shí)多棱頂尖裝在車床主軸的錐孔內(nèi)，其操作和磨中心孔相類似，利用車床的尾頂尖將工件壓向多棱頂尖，通過(guò)多棱頂尖的擠壓作用，修正中心孔的幾何誤差。此法生產(chǎn)率極高(只需幾秒鐘)，但質(zhì)量稍差，一般用于修正精度要求不高的中心孔。材料可用20鋼，熱處理滲碳深度為0.8～l.2mm，硬度為58～62HRC。多棱頂尖2、精度要求高的中心孔修正方法如圖所示為在車床上用磨削方法修正中心孔。在被磨削的中心孔處，加入少量煤油或機(jī)油，手