任务一  工艺知识讲解

一、相关工艺知识

有些机器零件表面向剖面呈曲线，如摇手柄，圆球手柄等。具有这些特征的表面叫做成形面，也叫特形面，如图8-1所示。在机床上加工这些成形面，应根据这些工件的表面特征、精度要求和批量大小等不同情况，一般采用双手控制法、成形法、靠模法等加工方法。

             （a）单球手柄           （b）三球手柄                     （c）摇手柄

 

图8-1 成形面零件

 

图8-2 双手控制法车削手柄      

 

1．双手控制法车削成形面

在单件加工时，用双手同时摇动中滑板和小滑板手柄，或者是同时摇动中滑板与大滑板的手柄，通过双手的协调配合，使刀尖走过的轨迹与成形面曲线相符，车出所要求的成形面，如图8-2所示。双手控制法成形面的特点是灵活、方便，不需要其他辅助的加工工具，但需较高的技术水平。

（1）车圆球时刀尖轨迹分析。

车刀刀尖在各位置上的横向、纵向进给速度是不相同的，如图8-3a所示。车削a点时，中滑板横向进给速度V_ay要比大滑板纵向进给速度V_ax慢；车削b点时，中滑板横向进给速度V_by和大滑板纵向进给速度V_bx相等；车削c点时，中滑板横向进给速度V_cy要比大滑板纵向进给速度V_cx快。即纵向进给的移动速度为快→中→慢，横向进给速度为慢→中→快。关键是要年看双手配合要协调、熟练。一般在车削时是采用圆头车刀，如图8-3b所示。

                        （a）刀尖轨迹分析                           （b）圆头车刀

 

图8-3  车刀刀尖轨迹分析

 

（2）计算球面部分的长度L  

L 可依下列公式计算，如图8-3a所示，在直角三角形AOB中

     

式中        L：球状部分长度，mm；

D：圆球直径，mm；

d：柄部直径，mm。

（3）圆头车刀的几何角度

双手控制法车削成形面时经常采用的车刀是圆头车刀，它是由切槽刀刃磨而成的，几何角度如图8-4所示。

图8-4 圆头车刀几何角度

 

（4）球面的测量方法

成形面零件在车削过程中一般都是用样板、R规、外径千分尺等来测量，如图8-5所示。用样板测量时应对准工件中心，通过观察样板与工件之间的间隙大小来修整工件，如图8-5a所示；R规测量时也是通过其间隙透光情况并修整；用外径千分尺测量球面时应通过工件中心，并多次变换测量方向，使其测量精度在尺寸要求范围内，如图8-5b所示。

2．成形法

将刀刃磨成与成形面曲线相同的形状，刀具只作纵向或横向进给即可，如图8-6所示。操作简单，适合于加工刚性较好的工件。

3．靠模仿形法

将刀头磨成圆弧形，使刀架与成形导轨相连，保证刀架按成形轨道移动，如图8-7所示。由于要在车床上安装特殊附件，所以常用于工厂生产。

                                         （a）样板检测成形面

（b）外径千分尺测检测成形面

 

图8-5 检测成形面的方法

 

          图8-6 成形车刀

 

                    （a）用仿形法车手柄                           （b）用尾座仿形法车手柄

 

图8-7 用仿形法车削成形面

 

二、表面修饰

当用双手控制法车削成形面时，往往由于手动进给不均匀，在工件表面上留下刀痕，抛光的目的就在于去除这些刀痕、降低表面粗糙度值，提高表面质量。通常采用锉刀修光和砂布抛光两种方法，如图8-8所示。

1．锉刀修光 

在车床上修整成形面时，一般选用平锉或半圆锉，应以左手握锉刀柄，右手握锉刀前端，以免卡盘勾衣伤人。工件的余量一般在0.1 mm左右。在锉削时为保证安全，用左手握柄，右手扶住锉刀前端锉削，如图8-8c所示。推锉的速度要慢（一般每分钟40次左右）压力要均匀，缓慢移动前进，否则会把工件锉扁或呈节状。锉削时的转速要先得合理，转速太高，容易磨钝锉齿；转速太低，容易把工件锉扁。

2．砂布抛光 

砂布抛光时主轴转速应比车削时高些，手在移动砂布时要均匀缓慢，修整过程中，衣袖口纽扣要系好，保证安全，如图8-8b所示。在车床上抛光用的砂布，一般用金刚砂制成。常用的型号有“00”号、“0”号、“1”号、“1.5号”、“2”号等。其号数越小，砂布越细，抛光后的表面粗糙度值越低。使用砂布抛光工件时，移动速度要均匀，转速就取高些。一般将砂布垫在锉刀下面进行，如余量较少时也可直接用手捏住砂布进行抛光，但注意安全。成批抛光最好用抛光夹抛光，如图8-8a所示。也可在细砂布上加机油抛光。砂布抛光内孔时要选取尺寸小于孔径的木棒，一端开槽。将撕成条状的砂布一头插进槽内，以顺时针方向把砂布绕在木棒上，然后放进孔内进行抛光，如图8-8d所示。

（a）用抛光夹抛光工件                             （b）用砂布抛光工作

（c）在车床上锉削的姿势                         （d）用抛光棒抛光工作

 

图8-8 抛光方法

 

三、车削单球手柄的方法

1．计算球体长度L。

2．车端面及外圆到尺寸D（留精车余量0.2 ~ 0.3 mm )。

3．车槽，车准槽底尺寸d，并车准球状部分长度L，如图8-9a所示。

4．用R3 mm的圆头车刀从a点向左右方向（a→c点及a →b点）逐步把余量车去而形成球头，并在c处用切断刀修清角，如图8-9b所示。

（a）步骤1、2                              （b）步骤3

 

图8-9 单球手柄的车削

5．修整。由于手动进给车削，工件表面往往留下高低不平的刀痕，因此必须用细板锉修光，再用1 号或0 号砂布并加机油进行表面修光。

 

四、容易产生的问题和注意事项

1．双手控制法操作关键是双手配合要协调、熟练。要求准确控制车刀切入深度，防止将工件局部车小。

2．车削时须经过多次合成进给运动，才能使车刀刀尖逐渐逼近图样所要求的曲面。

3．装夹工件时，伸出长度应尽量短，以增强其刚性。若工件较长，可采用一夹一顶的方法装夹。

4．车削曲面时，车刀最好从曲面高处向低处送进。为了增加工件刚性，先车离卡盘远的一段曲面，后车离卡盘近的曲面。

5．用双手控制法车削复杂成形面时，应将整个形面分解成几个简单的形面逐一加工。同时注意：无论分解成多少个简单的形面，其测量基准都应保持一致，并与整体形面的基准重合；对于既有直线又有圆弧的形面曲线，应先车直线部分，后车圆弧部分。

6．锉削修整时，用力不能过猛，不准用无柄锉刀，应注意操作安全。

7．初次车削球面时要经常用半径样板测量，培养目测能力及协调双手控制进给的能力，防止将球面车成扁球或是橄榄球形。

8．用锉刀和砂布修光球形表面时要注意安全操作。圆弧车刀要对准工件中心，且要保持锋利。