摘要：內(nèi)球面零件由于加工表面比較特殊加工起來有一定難度，特別是對(duì)于加工精度要求較高的零件，如不采取特殊措施，零件的加工質(zhì)量很難保證。在實(shí)際生產(chǎn)中，只有制定合理的加工工藝并設(shè)計(jì)專用夾具才能有效保證零件的加工質(zhì)量。文章介紹一種簡單、實(shí)用的內(nèi)球面車削夾具和車削方法。

     在振動(dòng)壓路機(jī)中有一些典型的內(nèi)球面零件，如球鉸接頭(圖1)，其內(nèi)孔形狀為半徑為R的球面，若采用手動(dòng)車削，球面的加工精度不高且表面粗糙，與其它零件配合時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)良好的面接觸，裝配質(zhì)量難以保證。使用旋風(fēng)車削工具車削，雖然能夠保證加工質(zhì)量，但工具成本較高，制造較為復(fù)雜。我們根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制訂了合理的加工工藝流程并設(shè)計(jì)了一套專用內(nèi)球面車削夾具，可以保證該類零件的加工質(zhì)量。 

                     

                               圖1 球鉸接頭
1 夾具結(jié)構(gòu)和使用原理
如圖2所示，該夾具采用連桿可調(diào)式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)六角螺釘1、滑桿2、滑桿座3、圓柱銷4和10、左螺桿5、螺母6和8、調(diào)整螺母7、右螺桿9、莫氏錐柄11、刀桿12和陷入平鍵13組成�；瑮U座3緊固在刀架上，滑桿2可在滑桿座3內(nèi)移動(dòng)，并用陷入平鍵13定位。莫氏錐柄11固定在尾座中。兩圓柱銷4和10的中心距應(yīng)等于內(nèi)球面的加工尺寸R。旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母7，使其螺孔內(nèi)的左螺桿5和右螺桿9作相反方向的移動(dòng)，從而改變兩圓柱銷的中心距，以適應(yīng)加工各類不同尺寸的內(nèi)球面。具體使用方法是：中拖板自動(dòng)徑向走刀或手動(dòng)進(jìn)刀帶動(dòng)刀架上的滑桿2進(jìn)行車削。 

                  

        1.內(nèi)六角螺釘 2.借桿 3.滑桿座 4,10.圓柱梢 5.左螺桿 6,8.螺母 7.調(diào)整螺母 9.右螺桿 11.莫氏錐柄 12.刀桿 13.陷入平鍵
                                圖2 夾具結(jié)構(gòu)圖

               

                      1.刀片 2.刀桿 3.墊圈 4.壓板 5.螺釘
                           圖3 刀具的裝夾方法
2 刀具類型及角度
刀具為機(jī)夾式結(jié)構(gòu)，刀片牌號(hào)為YT15,型號(hào)為3K1002B2; 77桿部分選用45號(hào)鋼，熱處理至HRC40～45，刀頭的裝夾方法如圖3所示。刀桿上的刀槽具有10°的安裝前角，使刀片在安裝后可獲得較大的前角，從而使切削輕快。刀片的幾何角度見圖4。

                  

                                    圖4 刀具的角度
3 加工設(shè)備
設(shè)備選用C630車床，通過換裝不同尺寸的左螺桿5、右螺桿9和調(diào)整螺母7，該夾具可加工R為100～1300mm的內(nèi)球面。 
4 加工過程
由于內(nèi)球面的切削余量較大，且分布不勻，因此在加工時(shí)分為粗、精車兩道工序。加工時(shí)，首先要根據(jù)零件圖紙球面尺寸來計(jì)算刀具切入深度和切入角度。已知該零件球面半徑SR=80mm，零件內(nèi)球面的直徑d為Ø110，如圖5所示。首先根據(jù)公式： 

sin2a=	d
	2SR

 
                               

                                         圖4 刀具的角度                

式中：a——切入角，°

d——內(nèi)球面表面直徑，mm

SR——內(nèi)球面半徑，mm

可得：

sin2a=	d	=	110	=0.687
	2SR		2×80

查表得知：2a=86°，則a=43°

球面切入深度t為:

t=SR-SRcosa=80-80cos43°=80-58.51=21.49mm

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，調(diào)節(jié)車削深度時(shí)，只需要同時(shí)移動(dòng)尾座軸和大拖板同方向、同距離即可。

5 切削用量選用

粗車時(shí)，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;精車時(shí)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

該夾具操作簡單，裝夾方便，有較寬的半徑調(diào)節(jié)范圍，通用性強(qiáng)，使用效果好，加工零件的表面粗糙度小于3.2，且能夠提高工效，適于批量生產(chǎn)。