典型内球面零件的车削加工
摘要：内球面零件由于加工表面比较特殊加工起来有一定难度，特别是对于加工精度要求较高的零件，如不采取特殊措施，零件的加工质量很难保证。在实际生产中，只有制定合理的加工工艺并设计夹具才能有效保证零件的加工质量。文章介绍一种简单、实用的内球面车削夹具和车削方法。
在振动压路机中有一些典型的内球面零件，如球铰接头（图1），其内孔形状为半径为r的球面，若采用手动车削，球面的加工精度不高且表面粗糙，与其它零件配合时，不能实现良好的面接触，装配质量难以保证。使用旋风车削工具车削，虽然能够保证加工质量，但工具成本较高，制造较为复杂。我们根据零件的结构特点，制订了合理的加工工艺流程并设计了一套内球面车削夹具，可以保证该类零件的加工质量。
图1球铰接头
1夹具结构和使用原理
如图2所示，该夹具采用连杆可调式结构，由内六角螺钉1、滑杆2、滑杆座3、圆柱销4和10、左螺杆5、螺母6和8、调整螺母7、右螺杆9、莫氏锥柄11、刀杆12和陷入平键13组成。滑杆座3紧固在刀架上，滑杆2可在滑杆座3内移动，并用陷入平键13定位。莫氏锥柄11固定在尾座中。两圆柱销4和10的中心距应等于内球面的加工尺寸r。旋转调整螺母7，使其螺孔内的左螺杆5和右螺杆9作相反方向的移动，从而改变两圆柱销的中心距，以适应加工各类不同尺寸的内球面。具体使用方法是：中拖板自动径向走刀或手动进刀带动刀架上的滑杆2进行车削。
1.内六角螺钉2.借杆3.滑杆座4,10.圆柱梢5.左螺杆6,8.螺母7.调整螺母9.右螺杆11.莫氏锥柄12.刀杆13.陷入平键
图2夹具结构图
1.刀片2.刀杆3.垫圈4.压板5.螺钉
图3刀具的装夹方法
2刀具类型及角度
刀具为机夹式结构，刀片牌号为yt15,型号为3k1002b2;77杆部分选用45号钢，热处理至hrc40～45，刀头的装夹方法如图3所示。刀杆上的刀槽具有10°的安装前角，使刀片在安装后可获得较大的前角，从而使切削轻快。刀片的几何角度见图4。
图4刀具的角度
3加工设备
设备选用c630车床，通过换装不同尺寸的左螺杆5、右螺杆9和调整螺母7，该夹具可加工r为100～1300mm的内球面。
4加工过程
由于内球面的切削余量较大，且分布不匀，因此在加工时分为粗、精车两道工序。加工时，首先要根据零件图纸球面尺寸来计算刀具切入深度和切入角度。已知该零件球面半径sr=80mm，零件内球面的直径d为?110，如图5所示。首先根据公式： sin2a= d
2sr
图4刀具的角度
式中：a——切入角，° d——内球面表面直径，mm sr——内球面半径，mm 可得： sin2a= d = 110 =0.687
2sr 2×80
查表得知：2a=86°，则a=43° 球面切入深度t为: t=sr-srcosa=80-80cos43°=80-58.51=21.49mm 根据计算结果，调节车削深度时，只需要同时移动尾座轴和大拖板同方向、同距离即可。5 切削用量选用粗车时，切削速度v=50～80m/min，走刀量s=0.15～0.40mm/r，切削深度t=0.5～4mm;精车时切削速度v=150～250m/min，走刀量s=0.02～0.03mm/r，切削深度t=0.2mm。6 使用效果该夹具操作简单，装夹方便，有较宽的半径调节范围，通用性强，使用效果好，加工零件的表面粗糙度小于3.2，且能够提高工效，适于批量生产。
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图1球铰接头
1夹具结构和使用原理
如图2所示，该夹具采用连杆可调式结构，由内六角螺钉1、滑杆2、滑杆座3、圆柱销4和10、左螺杆5、螺母6和8、调整螺母7、右螺杆9、莫氏锥柄11、刀杆12和陷入平键13组成。滑杆座3紧固在刀架上，滑杆2可在滑杆座3内移动，并用陷入平键13定位。莫氏锥柄11固定在尾座中。两圆柱销4和10的中心距应等于内球面的加工尺寸r。旋转调整螺母7，使其螺孔内的左螺杆5和右螺杆9作相反方向的移动，从而改变两圆柱销的中心距，以适应加工各类不同尺寸的内球面。具体使用方法是：中拖板自动径向走刀或手动进刀带动刀架上的滑杆2进行车削。
1.内六角螺钉2.借杆3.滑杆座4,10.圆柱梢5.左螺杆6,8.螺母7.调整螺母9.右螺杆11.莫氏锥柄12.刀杆13.陷入平键
图2夹具结构图
1.刀片2.刀杆3.垫圈4.压板5.螺钉
图3刀具的装夹方法
2刀具类型及角度
刀具为机夹式结构，刀片牌号为yt15,型号为3k1002b2;77杆部分选用45号钢，热处理至hrc40～45，刀头的装夹方法如图3所示。刀杆上的刀槽具有10°的安装前角，使刀片在安装后可获得较大的前角，从而使切削轻快。刀片的几何角度见图4。
图4刀具的角度
3加工设备
设备选用c630车床，通过换装不同尺寸的左螺杆5、右螺杆9和调整螺母7，该夹具可加工r为100～1300mm的内球面。
4加工过程
由于内球面的切削余量较大，且分布不匀，因此在加工时分为粗、精车两道工序。加工时，首先要根据零件图纸球面尺寸来计算刀具切入深度和切入角度。已知该零件球面半径sr=80mm，零件内球面的直径d为?110，如图5所示。首先根据公式： sin2a= d
2sr
图4刀具的角度
式中：a——切入角，° d——内球面表面直径，mm sr——内球面半径，mm 可得： sin2a= d = 110 =0.687
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