深孔内球面车削加工

　　工件材料强度虽然不高，但塑性和韧性大，切削加工性差，加工硬化趋势强烈，切削负荷大，导热性差，加工时热量易集中在切削刃上，产生积屑瘤，使刀具磨损加剧。加工的主要难点是工件精度要求高，薄壁，刚性差，容易引起装夹变形。工件孔深且为盲孔，孔底部为球面，工件如图1所示，材料为1Cr18Ni9Ti，焊接结构件。工件材料强度虽然不高，但塑性和韧性大，切削加工性差，加工硬化趋势强烈，切削负荷大，导热性差，加工时热量易集中在切削刃上，产生积屑瘤，使刀具磨损加剧。加工的主要难点是工件精度要求高，薄壁，刚性差，容易引起装夹变形。工件孔深且为盲孔，孔底部为球面，刀杆细长，车削时易产生振动。加工质量不易保证。

　　工艺分析

　　工件原来是在数控车床上加工，精加工时要求一次完成内孔及内球面的车削，在加工过程中不允许换刀。根据数控机床的加工特点，刀杆直径只能做到f60mm。由于刀杆细长，刚性不足，强度低，在加工中刀杆产生振动较大，产生让刀现象，并使孔壁的粗糙度值增大，不但生产效率低，而且加工质量难以保证。

　　如果将刀杆直径增大，则在加工内孔时，刀杆与孔壁间隙太小，引起排屑不畅，造成堵塞，冷却润滑液进入困难，刀具磨损加剧，从而影响加工精度。为了满足生产的需要，使工件加工质量保持稳定，提高生产效率，解决数控车床加工深孔的不足，设计了一种车削深孔内球面的专用刀具，可在普通车床上进行深孔内球面的加工。

　　刀具设计

　　设计专用刀具应在能使切屑顺利排出的前提下，尽量提高刀杆的强度和刚度，避免加工过程中刀杆的振动，确保加工精度，并实现刀具的旋转，达到车削内球面的功能。

　　按照工件的深度和内孔直径，根据曲柄连杆机构的原理，设计的车削深孔内球面专用刀具如图2所示。刀杆直径110mm，长度约2000mm。

　　车削深孔内球面的专用刀具主要由刀杆、刀座、封板、拉杆轴、连杆、旋转体等组成。刀杆、刀座、封板焊接成刚性体，拉杆轴可以在刀座与封板的内孔中自由滑动。拉杆轴与连杆，连杆与旋转体通过销轴连接，旋转体与刀座通过定位轴、轴套进行连接。各连接件之间均采用滑动配合。

　　为避免在车削内球面过程中，连杆机构出现死点，在组装专用刀具时应将旋转体向前偏斜一个角度。

　　加工方法

　　工件焊接后进行消除内应力处理。经粗车内孔、外圆后，在工件两端法兰上建立找正基准。为解决工件刚性差的问题，避免装夹变形，工件通过定位工装和中心架进行固定。

　　用卡盘将定位工装卡住，按工件法兰外圆配车定位止口后，利用止口定位将工件用螺栓固定在定位工装内，并用两个中心架支承工件。

　　将专用刀具装在刀杆安装座内，利用刀杆安装座的开口槽将专用刀具固定。并将刀杆安装座固定在车床的刀架上。连接座固定在尾座轴的端面上，拉杆轴通过定位销与连接座铰接。

　　车削内球面时，转动车床尾座的操作手柄，利用尾座套筒的轴向运动，通过固定在尾座套筒上的连接座使拉杆轴沿轴向移动，拉杆轴推动连杆，连杆带动旋转体上的车刀绕定位轴转动，从而完成车削深孔内球面。

　　车削时，在工件孔口进行对刀，可以控制内孔及内球面的尺寸。深度尺寸是通过测量内深并用车床大拖板的刻度值来进行控制。

　　冷却润滑液采用硫化切削液。冷却液的输送管通过刀杆并固定在刀座上，使冷却润滑液直接从刀座喷向车刀，并将切屑从工件内孔冲出。

　　为避免切屑成带状缠绕在车刀上，拉伤孔壁，根据精车时的切削用量在车刀上磨出合适的断屑槽，控制断屑效果。

　　精车时刀片材料选用YW1，主轴速度20r/min，进给量0.15mm/r，吃刀深度0.25mm。要保持车刀锋利，增强刀头的强度，改善散热条件，减小摩擦和由此而引起的加工硬化趋势，车刀还应具有合理的切削角度。

　　加工时随时观察切屑的形状和颜色，注意排屑的情况，以及加工时刀具在深孔中发出的声响，用手触摸刀杆观察其振动情况。如出现反常现象，应立即进行检查，并采取措施予以解决。

　　结论

　　在普通车床上通过专用刀具，实现了深孔内球面的车削。不仅生产效率高，加工成本降低，而且加工质量可以得到保证。

　　加工深孔内球面的专用刀具结构简单，使用方便，加工尺寸可以调节，适用范围较大。可为解决类似问题提供参考。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。