【正文】 第五章 車復(fù)雜、畸形、精密工件 培訓(xùn)要點(diǎn) 復(fù)雜、畸形、精密工件的裝夾、加工、測(cè)量及保證加工精度的方法：復(fù)雜畸形、精密工件的有關(guān)計(jì)算；典型工件的工藝分析。第一節(jié) 車 圓 錐 一、圓錐基本術(shù)語 1．圓錐直徑 圓錐在垂直軸線截面上的直徑，如圖51所示。常用的圓錐直徑有：最大圓錐直徑D、最小圓錐直徑d和給定截面圓錐直徑dx。 2．圓錐長度L 最大圓錐直徑與最小圓錐直徑之間的距離，如圖51所示。 3．圓錐角α 在通過圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線間的夾角，如圖51所示。車削時(shí)常用圓錐半角α／2。圖51 圓錐基本術(shù)語 4．錐度C 最大圓錐直徑D與最小圓錐直徑d之差對(duì)圓錐長度L之比 圓錐半角α∕2與錐度C的關(guān)系為 當(dāng)圓錐半角20176。時(shí)，也可用近似公式計(jì)算式中 D——最大圓錐直徑(mm)； d——最小圓錐直徑(mm)； L——圓錐長度(mm)； C——錐度； α／2——圓錐半角(176。)； K——系數(shù)，可查表51。表51 計(jì)算圓錐半角的K值C≤～～～～～KC～～～～～～K 二、車圓錐的方法 1．常用的車削方法 根據(jù)工件的精度要求和批量的不同，可分別采用轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法、偏移尾座法、靠模法、寬刃刀切削法和鉸內(nèi)圓錐。 采用轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法、偏移尾座法、靠模法車圓錐時(shí)，車刀運(yùn)動(dòng)軌跡與所要車削的圓錐素線平行。當(dāng)不能直接按圖樣上標(biāo)注的角度調(diào)整時(shí)，必須把圖樣上標(biāo)注的角度換算為圓錐素線與車床主軸軸線的夾角α／2。 可用試切法逐步校正小滑板或靠模轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；如有樣件時(shí)，可用百分表校正小滑板或靠模轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 采用偏移尾座法時(shí)，尾座偏移量為式中 s——尾座偏移量(mm)； D——最大圓錐直徑(mm)； d——最小圓錐直徑(mm)； L——圓錐長度(mm)； L0——工件全長(mm)； C——錐度。 2．車配套圓錐的方法 單件生產(chǎn)配套的內(nèi)、外圓錐時(shí)，若兩次轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板，生產(chǎn)率低，錐面精度較低?？刹捎脠D52所示的方法車削。先車削外圓錐，將圓錐半角和圓錐直徑車正確；車削內(nèi)圓錐時(shí)，不變動(dòng)小滑板角度，將主軸反轉(zhuǎn)，切削刃向上(或主軸正轉(zhuǎn)，切削刃向下)，刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件中心，轉(zhuǎn)動(dòng)中滑板手柄，車刀移向?qū)γ孳囅?。由于小滑板的角度沒有改變，因此可獲得接觸面較好的圓錐配合表面。圖52 配套圓錐的車削方法 3．車對(duì)稱圓錐的方法 車對(duì)稱圓錐時(shí)，若將工件兩次裝夾，由于卡盤定位面跳動(dòng)，使兩內(nèi)圓錐同軸度較差，影響工作性能?？刹捎脠D53所示的方法車削。先車外端的內(nèi)錐孔，將圓錐半角車正確，圓錐長度為工件長度的一半；然后不變動(dòng)小滑板角度，將車刀反裝，刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件中心，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)中滑板手柄，車刀移向?qū)γ?，車?yán)锩嬉粋€(gè)內(nèi)錐孔，圓錐長度為工件長度的一半(～)。由于在一次裝夾中，未改變小滑板角度，不但使兩圓錐孔錐度相等，而且兩圓錐孔同軸度較高。圖53 對(duì)稱圓錐的車削方法 三、圓錐的測(cè)量 1．角度和錐度的測(cè)量 可用游標(biāo)萬能角度尺、角度樣板、圓錐量規(guī)和正弦規(guī)測(cè)量角度和錐度。 用圓錐塞規(guī)測(cè)量?jī)?nèi)圓錐時(shí)，先在圓錐塞規(guī)表面沿素線方向用顯示劑涂三條間隔120~薄而勻的線，然后把圓錐塞規(guī)放人內(nèi)圓錐中轉(zhuǎn)動(dòng)半周，取出觀察圓錐塞規(guī)表面顯示劑擦去情況。如果顯示劑擦去均勻，說明圓錐接觸良好，錐度正確。如果小端擦著，大端未擦去，說明圓錐角大了。反之，就說明圓錐角小了。 若用圓錐塞規(guī)測(cè)量?jī)?nèi)圓錐時(shí)，中間顯示劑擦去，兩端沒有擦去；用圓錐套規(guī)測(cè)量外圓錐時(shí)，兩端顯示劑擦去，中間未擦去，是車刀刀尖沒有嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件中心而形成雙曲線誤差。必需重新調(diào)整墊刀片厚度，使車刀刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件中心。車實(shí)心錐體時(shí)，可把車刀刀尖對(duì)正端面中心；車圓錐孔時(shí)，可采用端面劃線的方法。 用正弦規(guī)測(cè)量時(shí)，如圖54所示。首先根據(jù)被測(cè)工件的基本圓錐角計(jì)算量塊組高度H，然后將量塊組放在乎板上與正弦規(guī)圓柱之一相接觸，放上被測(cè)工件，使錐體軸心線垂直于正弦規(guī)兩圓柱軸線，再用百分表分別測(cè)量被測(cè)圓錐上a、b兩點(diǎn)，即可計(jì)算錐度誤差和錐角誤差圖54 正弦規(guī)測(cè)量外錐體式中 △C——錐度誤差； △α——錐角誤差(〞)； n——a、b兩點(diǎn)百分表的讀數(shù)差(mm)； l——a、b兩點(diǎn)間距離(mm)。 例1 用正弦規(guī)測(cè)量一米制圓錐，正弦規(guī)中心距為200mm，計(jì)算量塊組高度。若a、b兩點(diǎn)間距離為l00mm，確定錐角誤差。 解 米制圓錐的錐度為1：20，圓錐角為2176。51′51″。 2．圓錐直徑的測(cè)量 最大圓錐直徑和最小圓錐直徑可用圓錐界限量規(guī)測(cè)量，當(dāng)工件端面位于圓錐量規(guī)臺(tái)階(或刻線)中間時(shí)，圓錐直徑合格。若圓錐直徑還未達(dá)到要求時(shí)，必須再進(jìn)刀車削。背吃刀量的控制方法有計(jì)算法和移動(dòng)床鞍法。 計(jì)算法控制背吃刀量如圖55所示。背吃刀量可用下式計(jì)算圖55 計(jì)算背吃刀量控制圓錐直徑a)外圓錐 b)內(nèi)圓錐或式中 αP——背吃刀量(mm)； l——工件端面與界限量規(guī)的距離(mm)； ——圓錐半角(176。)； C——錐度。 移動(dòng)床鞍控制圓直徑如圖56所示。先測(cè)量工件端面與界限量規(guī)的距離l，使車刀刀尖輕輕接觸工件端面，然后移動(dòng)小滑板，刀尖離開工件端面l，床鞍向前移動(dòng)l，車刀即切入需要的背吃刀量。74 / 74a)b)圖56 移動(dòng)床鞍控制圓錐直徑a)外圓錐 b)內(nèi)圓錐 3．圓錐長度的測(cè)量 圓錐長度根據(jù)精度要求可用鋼直尺、深度游標(biāo)尺、深度千分尺等量具測(cè)量。 4．圓錐角度和圓錐直徑的間接測(cè)量 (1)外錐體的測(cè)量計(jì)算 用圓柱量棒、量塊和千分尺可測(cè)量圓錐半角和最小圓錐直徑，如圖57所示。圓錐半角和最小圓錐直徑可用下式計(jì)算式中 α／2——圓錐半角(176。)； d——最小圓錐直徑(mm)； MM2——千分尺測(cè)量尺寸(mm)； H——量塊高度(m)；
d0——圓柱量棒直徑(mm)。 例2 已知：d0=10mm，M1=，M2=，H=100mm。求圓錐斜角α∕2和最小圓錐直徑d。 解 (2)小圓錐孔的測(cè)量計(jì)算 用鋼球、深度千分尺可測(cè)量圓錐半角和最大圓錐直徑，如圖58所示。圓錐半角和最大圓錐直徑可用下式計(jì)算式中 α∕2——圓錐半角(176。)； D——最大圓錐直徑(mm)； D0、d0——鋼球直徑(mm)； H——小鋼球最高點(diǎn)與工件端面之間的距離(mm)； h——大鋼球最高點(diǎn)與工件端面之間的距離(mm)。圖57 外錐體的測(cè)量計(jì)算圖58 小圓錐孔的測(cè)量計(jì)算 例3 已知：D0=16mm，d0=12mm，h=，H=。求圓錐半角α∕2和最大圓錐直徑D。解 四、車精密圓錐體 精密圓錐體如圖59所示。 1．主要技術(shù)要求 (1)外圓錐的圓錐半角6176。177。1′，圓錐長度，最小圓錐直徑。 (2)內(nèi)孔。 (3)。圖59 精密圓錐體 (4)。 2．工藝分析 (1)外徑尺寸相差較大，中間孔徑，為節(jié)約材料，采用45鋼鍛造毛坯。 (2)圓錐半角6176。177。1′，精度要求高，可采用轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板法車圓錐，用百分表校正小滑板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，小滑板移動(dòng)60mm時(shí)，百分表讀數(shù)差。允許變動(dòng)量177。 (3)，可用圖510所示的方法測(cè)量。若圓柱量棒直徑d0=l0mm，測(cè)量尺寸M=d+d0+d0cot(45176。－α／4)=100mm+l0mm+l0mmcot(45176。－3176。)=。圖510 測(cè)量精密圓錐體最小圓錐直徑1－工件 2－千分尺 3－圓柱量棒 4－平鐵 5－后頂尖 3．機(jī)械加工工藝過程 小批生產(chǎn)精密圓錐體的機(jī)械加工工藝過程見表52。表52 精密圓錐體機(jī)械加工工藝過程 (單位：mm)機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱圖號(hào)零件名稱精密圓錐體共1頁第1頁材料牌號(hào)45鋼毛坯種類鍛件毛坯尺寸工序工種工步工 序 內(nèi) 容設(shè)備工藝裝備1鍛 鍛造毛坯2熱 正火3車12 四爪單動(dòng)卡盤夾毛坯外圓，找正 車右端面 車外圓Φ160至Φ162，外錐至Φ118長68 車孔至Φ58 倒角 四爪單動(dòng)卡盤夾Φ118外圓，找正 車左端面至92 倒角CA61404熱 調(diào)質(zhì)5車12 四爪單動(dòng)卡盤夾Φ118外圓，找正 車外圓Φ160至尺寸 倒角 四爪單動(dòng)卡盤夾Φ160外圓，找正 車右端面至 車外錐面，圓錐半角6176。177。1′，圓錐長度， 小端直徑至要求 車孔至尺寸 倒角CA61406磨 磨左端面至尺寸90M71307檢 檢驗(yàn)第二節(jié) 車長絲杠 絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件之一，不僅能傳遞一定的動(dòng)力，準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，而且可作精密的直線分度元件。長絲杠是一種l／d較大的細(xì)長軸，屬于加工難度大、精度要求高的細(xì)長工件。 一、梯形螺紋計(jì)算 梯形螺紋各部分名稱、代號(hào)及計(jì)算公式見表53。表53 梯形螺紋各部分名稱、代號(hào)及計(jì)算公式(單位：mm)名稱代號(hào)計(jì)算公式牙型角αα=30176。螺距P由螺紋標(biāo)準(zhǔn)確定牙頂間隙αcP～56～1214～44αc1外螺紋大徑d公稱直徑中徑d2d2=d－小徑d3d3=d－2h3牙高h(yuǎn)3h3=+αc內(nèi)螺紋大徑D4D4=d+2αc中徑D2D2=d2小徑D1D1=d－P牙高H4H4=h3牙頂寬f、f′f=f′=牙槽底寬W、W′W=W′=－ 二、細(xì)長軸裝夾方法 1．兩頂尖間安裝細(xì)長軸 此方法沒有安裝誤差，易保證工件同軸度。但剛性差，易產(chǎn)生振動(dòng)。用于長度與直徑比不是很大，余量較少，需多次安裝的工件。 2．一夾一頂裝夾細(xì)長軸 為避免重復(fù)定位，卡爪夾持部分應(yīng)較短，或在卡爪與軸之間墊入Φ4mm20mm的鋼絲。一夾一頂比兩頂尖剛性好，應(yīng)用較廣泛。 在車削長度與直徑比較大的細(xì)長軸時(shí)，可采用反向進(jìn)給切削法，車刀從卡盤方向往尾座方向進(jìn)給，如圖511所示。使工件受軸向拉力，能消除振動(dòng)，提高加工質(zhì)量。圖511 反向進(jìn)給切削法 為增加工藝系統(tǒng)剛性，可使用中心架或跟刀架。 3．使用中心架支承細(xì)長軸 (1)中心架直接支承在工件中間 當(dāng)工件可以分段車削時(shí)，在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，其表面粗糙度值小，同軸度公差小，保持與車床旋轉(zhuǎn)中心同軸。 (2)用過渡套筒支承細(xì)長軸 中心架支承爪與過渡套筒的外圓接觸，過渡套筒的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用螺釘夾住毛坯工件，并調(diào)整過渡套筒外圓軸線與車床旋轉(zhuǎn)軸線重合。 4．使用跟刀架支承細(xì)長軸 (1)兩爪跟刀架 跟刀架跟隨車刀移動(dòng)，車刀給工件的切削抗力，使工件貼在跟刀架的兩個(gè)支承爪上，減少變形。 (2)三爪跟刀架 三爪跟刀架如圖5—12所示，下面一個(gè)支承爪承受工件重力，可克服兩爪跟刀架的不足，使車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。 (3)套圈式跟刀架 套圈安裝在專用的跟刀架里，車刀在兩套圈間進(jìn)行車削。套圈式跟刀架如圖513所示。圖512 三爪跟刀架1－絲杠 3－錐齒輪 4－把手 5－支承爪圖513 套圈式跟刀架 跟刀架的支承爪與工件的接觸壓力要適中，不宜過大或過小，接觸壓力過大，出現(xiàn)竹節(jié)形，接觸壓力過小，跟刀架不起作用，出現(xiàn)多棱形。 三、減少細(xì)長軸熱變形伸長 車細(xì)長軸時(shí)，要考慮熱變形的影響。工件熱變形伸長量可用下式計(jì)算式中 △L——工件熱變形伸長量(mm)； αl——材料線膨脹系數(shù)(1／℃)； L——工件總長(mm)； △t——件升高的溫度(℃)。 常用材料的線膨脹系數(shù)見表54。表54 常用材料的線膨脹系數(shù)材料名稱溫度范圍∕℃αl10－6∕(l∕℃)材料名稱溫度范圍∕℃αl10－6∕(l∕℃)灰鑄鐵球墨鑄鐵45鋼T10A20Cr40Ct65Mn2Crl360Si2Mn1Cr18Ni9TiGCrl538CrMoAlA0～1000～10020～10020～l0020～10025～10025～10020～10020～10020～10010020～100～純銅黃銅鋁青銅錫青銅鋁有機(jī)玻璃夾布膠木聚氯乙烯尼龍硬橡膠20～10020～l0020～1