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一種利用普通車床加工球麵的車刀工裝設計

2024-8-23 來源：雲南能（néng）源職業技術學院作者：高關（guān）勝

［摘要（yào）］普通（tōng）車床（chuáng）不能（néng）自動控製車刀的走刀軌跡，加工球麵難度較大。文章介紹一種在普通車床上加工球（qiú）麵的車刀工裝夾具，保證（zhèng）普（pǔ）通車床加工球麵的精（jīng）度。

［關鍵詞］球麵；工裝設計；普通車床

0 引言

隨著社會需求的不（bú）斷提高，機械零（líng）件的結構越來越複雜，加工難度越來越大。特別是複雜曲麵的加工，基本上都（dōu）需要使用數控機床。對於球（qiú）麵的加工，采用普通車床，可以減少高端（duān）設備的投入，降低加工成本，但是存在（zài）效率、精度低（dī）、操作繁瑣等缺點。為了解決這些問題，設計了一種（zhǒng）利用普通車床（chuáng）加（jiā）工（gōng）球麵（miàn）的車刀工裝。

1、普通車床加工球麵的方法

（1）手動（dòng）車削法。兩手配（pèi）合，搖動車床大拖板和（hé）中拖板的進給手柄，車削出圓弧的大致形狀。然後用樣板檢驗圓弧，修整不符合尺寸要求的地方，直至（zhì）達到尺寸要求。該方法加工精度低，加工出的球麵圓度誤差一般大於 0.5mm，無法滿足零件質量要求。同時（shí）加工質量靠操作人員的技（jì）術和手感控製，加工效率低，僅適合單件加工。

（2）靠模車削法。車床中拖板的進給由（yóu）靠模實現，這種加工方（fāng）法優點是加工精（jīng）度和效率（lǜ）較高，缺點是半（bàn）徑較小的圓弧不易加工，不能加工半（bàn）球麵以上（shàng）的球麵（miàn）。由於產品精度全靠模板精度（dù）來保證，模板在（zài）使用過程中，容易磨損，而且磨損量不均勻，因此產品（pǐn）質量不穩定。同時，模板安（ān）裝需改變（biàn）機（jī）床機構。因此，在大批量生產（chǎn）時，這種方法也不宜采用。

（3）成型刀車削法。對於小直徑球麵加工，這種加工方法能保證表麵粗糙度和尺寸精度。加（jiā）工半徑較大的球麵時，由於成型（xíng）車刀的刀刃較寬，切削抗力較大，易產生振（zhèn）動。因此，其加工精度和表麵粗糙度都較低。

針對以（yǐ）上加工方法存在的（de）缺陷，設計一（yī）套加工球麵的專用車刀工裝（zhuāng）。該工裝結構簡單，使用和維護方便，不但能保證產品（pǐn）的加工精度，而且產品的質量也很穩定（dìng），能保證了產（chǎn）品的互換性。

2、普通車床使用（yòng）的球麵切削工裝的（de）設計

2.1　設（shè）計原理

球麵工件的車削運動，可分解為工件以主軸（zhóu）軸線為中心的旋轉運動和刀具以主軸軸線上一點為（wéi）中心的圓周運動。工件的旋轉運動由主軸帶動，比較容（róng）易實現。文章設計的（de）工裝解決刀具以主軸軸線上一（yī）點為中心的圓周運動。

2.2　設計目（mù）的

（1）確保加工精度。工裝（zhuāng）的使用，對加工人員技術要求降低，不需要通過經驗去控製刀具做圓（yuán）周運動。通過工裝即可讓刀具做標準的圓（yuán）周運動，提高加工精（jīng）度。

（2）提高加工（gōng）效率。工裝的使用，使加工操作簡化，減少加工輔助時間，提高（gāo）生（shēng）產力。

（3）增強安全（quán）性。工裝的使用，可（kě）以使加工球麵時，操作簡單方便，避免因操作不當造成的意外傷害。

（4）提高經濟效益。工裝（zhuāng）的使用（yòng），可以減少加（jiā）工過程的人（rén）工投入和時間成本，提高經濟效益。

2.3　設計思路

根據工裝設計的目的，以及機械零部件設計（jì）的理（lǐ）念，工裝的設計要達（dá）到以下要求 :

①工裝整體結（jié）構力求簡單（dān），要求（qiú）工裝零部件加工工藝（yì）性好、工（gōng）裝整體（tǐ）裝配簡單。②工裝（zhuāng）便於調節，能調節刀片位置，加工不同尺寸的球（qiú）麵。③工裝能安裝在車床刀架上，減少換刀的操作。

2.4　工裝結構

該車刀工裝采用中望3D 繪圖軟件建模，設計的主體結構，如圖1所示。

（1）刀杆。刀杆整體呈 L 形，如圖2所示，材料為（wéi）不鏽（xiù）鋼板材，首先在銑床上加工出 L 形，根據刀片（piàn）尺（chǐ）寸在銑床上銑出刀槽，刀槽用於安裝刀片，通過螺釘緊（jǐn）固刀片（piàn）；腰槽用於刀杆（gǎn）和刀杆固定座連接，可以（yǐ）根據所加工球麵尺寸調節刀（dāo）片位置。如圖1所（suǒ）示，當加工（gōng）尺寸較大的球麵時可將刀杆往（wǎng）上（shàng）調，刀片就遠離工裝中心，刀（dāo）片（piàn）轉動（dòng）圓周半徑變（biàn）大，反之加工小（xiǎo）球麵時，刀杆往（wǎng）下調。

1.鎖（suǒ）緊螺母；2.把手；3.銷釘（dìng）；4.套筒；5.心軸；6.滾動軸承（chéng）；7.刀杆（gǎn）固（gù）定座；8.刀杆固定螺釘；9.刀杆；10.刀片；11.刀片固定螺釘

圖1 車刀工裝（zhuāng）結構

1.腰槽；2.刀槽

圖2 刀杆

（2）刀杆固定座。整體呈圓柱形，如圖3所示（shì），材料為不鏽鋼棒材，在銑床上加工出（chū）刀杆槽，刀杆槽用於裝刀杆；心軸（zhóu）孔用於連接（jiē）心軸。

1.刀杆（gǎn）槽；2.心軸孔（kǒng）

圖3 刀杆固定座（zuò）

（3）心軸。心軸（zhóu）是一根典型的階梯軸，如圖4所示，材料為（wéi）不鏽鋼棒材，大端通過過盈配合與刀杆固定座連接，中段上通過滾動（dòng）軸承裝上套筒。小端上（shàng）裝把手，通過鍵限製把手的周向運動，用螺（luó）母鎖緊。

1.大端；2.中段；3.鍵槽；4.螺紋

圖（tú）4 心軸

（4）套筒。整體呈圓柱形，如圖5所（suǒ）示，材料為（wéi）不（bú）鏽鋼棒材，中心鑽（zuàn）出通孔，用於穿過心軸，兩端（duān）有台階孔，用於安裝（zhuāng）軸承，槽用於安（ān）裝固定板。

1.軸（zhóu）承孔；2.螺釘孔；3.槽

圖5 套筒

（5）固定（dìng）板。整體為長方體，如圖6所示，通過螺釘和套筒（tǒng）連接為一體，通過固定板和刀架（jià）連接，從而使整個車刀工裝裝夾在車床刀架上。

圖6 固定板

（6）把手。如圖7所示，安裝在心軸上，通過（guò）鍵和螺母鎖緊，通過轉動把手帶動刀具做圓周（zhōu）運動。

圖（tú）7 把手

2.5　工裝運動原（yuán）理

如圖8所示，調（diào）節好刀杆位置，通過緊（jǐn）固螺釘將車刀工裝安（ān）裝在車（chē）床刀架上，加工球麵時，手握、轉動工裝把手。通過心（xīn）軸帶動（dòng）刀杆固定座和刀杆轉動，此時刀片（piàn）繞著工裝中心線做圓周運動，從而加工出球麵形狀。

1.車床刀架；2.緊固螺釘；3.把手（shǒu）；4.心軸；5.套筒；6.固定板；7.刀杆固定座；8.刀杆；9.刀片；10.工（gōng）裝中心線

圖8 車刀工裝裝（zhuāng）夾（jiá）圖

3、結束（shù）語

此款車刀（dāo）工裝，可以在普通車床上加工出球（qiú）麵，簡化了加工過程的操（cāo）作，既能保證加工質量，又能提高生產力。工裝結構簡單、加工工藝性好、成本低，可以直（zhí）接安裝在車床刀架上，不（bú）需要（yào）更換車床其他零部件就能（néng）使用，比較實用。

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