工件如圖1所示，材料為1Cr18Ni9Ti，焊接結(jié)構(gòu)件。工件材料強度雖然不高，但塑性和韌性大，切削加工性差，加工硬化趨勢強烈，切削負荷大，導熱性差，加工時熱量易集中在切削刃上，產(chǎn)生積屑瘤，使刀具磨損加劇。加工的主要難點是工件精度要求高，薄壁，剛性差，容易引起裝夾變形。工件孔深且為盲孔，孔底部為球面，刀桿細長，車削時易產(chǎn)生振動。加工質(zhì)量不易保證. 圖1 工件
工藝分析  
   工件原來是在數(shù)控車床上加工，精加工時要求一次完成內(nèi)孔及內(nèi)球面的車削，在加工過程中不允許換刀。根據(jù)數(shù)控機床的加工特點，刀桿直徑只能做到f60mm。由于刀桿細長，剛性不足，強度低，在加工中刀桿產(chǎn)生振動較大，產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，并使孔壁的粗糙度值增大，不但生產(chǎn)效率低，而且加工質(zhì)量難以保證。 
如果將刀桿直徑增大，則在加工內(nèi)孔時，刀桿與孔壁間隙太小，引起排屑不暢，造成堵塞，冷卻潤滑液進入困難，刀具磨損加劇，從而影響加工精度。為了滿足生產(chǎn)的需要，使工件加工質(zhì)量保持穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，解決數(shù)控車床加工深孔的不足，設(shè)計了一種車削深孔內(nèi)球面的專用刀具，可在普通車床上進行深孔內(nèi)球面的加工。  
刀具設(shè)計  
   設(shè)計專用刀具應在能使切屑順利排出的前提下，盡量提高刀桿的強度和剛度，避免加工過程中刀桿的振動，確保加工精度，并實現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)，達到車削內(nèi)球面的功能。 
按照工件的深度和內(nèi)孔直徑，根據(jù)曲柄連桿機構(gòu)的原理，設(shè)計的車削深孔內(nèi)球面專用刀具如圖2所示。刀桿直徑110mm，長度約2000mm。   

 
1.車刀 2.旋轉(zhuǎn)體 3.連桿 4.刀座 5.刀桿 6.拉桿軸  7.封板 8.定位軸、軸套、螺母、墊圈 9.銷軸  圖2
      車削深孔內(nèi)球面的專用刀具主要由刀桿、刀座、封板、拉桿軸、連桿、旋轉(zhuǎn)體等組成。刀桿、刀座、封板焊接成剛性體，拉桿軸可以在刀座與封板的內(nèi)孔中自由滑動。拉桿軸與連桿，連桿與旋轉(zhuǎn)體通過銷軸連接，旋轉(zhuǎn)體與刀座通過定位軸、軸套進行連接。各連接件之間均采用滑動配合。 
為避免在車削內(nèi)球面過程中，連桿機構(gòu)出現(xiàn)死點，在組裝專用刀具時應將旋轉(zhuǎn)體向前偏斜一個角度。 
加工方法  
   工件焊接后進行消除內(nèi)應力處理。經(jīng)粗車內(nèi)孔、外圓后，在工件兩端法蘭上建立找正基準。為解決工件剛性差的問題，避免裝夾變形，工件通過定位工裝和中心架進行固定。 
用卡盤將定位工裝卡住，按工件法蘭外圓配車定位止口后，利用止口定位將工件用螺栓固定在定位工裝內(nèi)，并用兩個中心架支承工件。 
將專用刀具裝在刀桿安裝座內(nèi)，利用刀桿安裝座的開口槽將專用刀具固定。并將刀桿安裝座固定在車床的刀架上。連接座固定在尾座軸的端面上，拉桿軸通過定位銷與連接座鉸接。 
車削內(nèi)球面時，轉(zhuǎn)動車床尾座的操作手柄，利用尾座套筒的軸向運動，通過固定在尾座套筒上的連接座使拉桿軸沿軸向移動，拉桿軸推動連桿，連桿帶動旋轉(zhuǎn)體上的車刀繞定位軸轉(zhuǎn)動，從而完成車削深孔內(nèi)球面。加工示意見圖3。 

          1.機床主軸箱 2.三爪卡盤 3.定位工裝 4.固定螺栓 5.工件 6.專用刀具 
           7.中心架 8.刀桿安裝座 9.機床刀架 10.鏈接座 11.尾座套筒 12.機床尾座 
                                 圖3 加工示意圖
車削時，在工件孔口進行對刀，可以控制內(nèi)孔及內(nèi)球面的尺寸。深度尺寸是通過測量內(nèi)深并用車床大拖板的刻度值來進行控制。 
冷卻潤滑液采用硫化切削液。冷卻液的輸送管通過刀桿并固定在刀座上，使冷卻潤滑液直接從刀座噴向車刀，并將切屑從工件內(nèi)孔沖出。 
為避免切屑成帶狀纏繞在車刀上，拉傷孔壁，根據(jù)精車時的切削用量在車刀上磨出合適的斷屑槽，控制斷屑效果。 
精車時刀片材料選用YW1，主軸速度20r/min，進給量0.15mm/r，吃刀深度0.25mm。要保持車刀鋒利，增強刀頭的強度，改善散熱條件，減小摩擦和由此而引起的加工硬化趨勢，車刀還應具有合理的切削角度。 
加工時隨時觀察切屑的形狀和顏色，注意排屑的情況，以及加工時刀具在深孔中發(fā)出的聲響，用手觸摸刀桿觀察其振動情況。如出現(xiàn)反�，F(xiàn)象，應立即進行檢查，并采取措施予以解決。 
結(jié)論  
   在普通車床上通過專用刀具，實現(xiàn)了深孔內(nèi)球面的車削。不僅生產(chǎn)效率高，加工成本降低，而且加工質(zhì)量可以得到保證。 
加工深孔內(nèi)球面的專用刀具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，加工尺寸可以調(diào)節(jié)，適用范圍較大�？蔀榻鉀Q類似問題提供參考。