车工技师培训教材-第五章车复杂、畸形、精密工件

第五章车复杂、畸形、精密工件培训要点复杂、畸形、精密工件的装夹、加工、测量及保证加工精度的方法：复杂畸形、精密工件的有关计算；典型工件的工艺分析。第一节车圆锥一、圆锥基本术语1．圆锥直径圆锥在垂直轴线截面上的直径，如图5-1所示。常用的圆锥直径有：最大圆锥直径D、最小圆锥直径d和给定截面圆锥直径dx。2．圆锥长度L最大圆锥直径与最小圆锥直径之间的距离，如图5-1所示。3．圆锥角α在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角，如图5-1所示。车削时常用圆锥半角α／2。图5-1圆锥基本术语4．锥度C最大圆锥直径D与最小圆锥直径d之差对圆锥长度L之比LdDC圆锥半角α∕2与锥度C的关系为LdDC222tan当圆锥半角20°时，也可用近似公式计算CK2/式中D——最大圆锥直径(mm)；d——最小圆锥直径(mm)；L——圆锥长度(mm)；C——锥度；α／2——圆锥半角(°)；K——系数，可查表5-1。表5-1计算圆锥半角的K值C≤0.1990.199～0.2890.289～0.3570.357～0.4140.414～0.4640.464～0.51K28.628.528.428.328.228.1C0.51～0.5520.552～0.5930.593～0.6310.631～0.6670.667～0.7020.702～0.736K28.027.927.827.727.627.5二、车圆锥的方法1．常用的车削方法根据工件的精度要求和批量的不同，可分别采用转动小滑板法、偏移尾座法、靠模法、宽刃刀切削法和铰内圆锥。采用转动小滑板法、偏移尾座法、靠模法车圆锥时，车刀运动轨迹与所要车削的圆锥素线平行。当不能直接按图样上标注的角度调整时，必须把图样上标注的角度换算为圆锥素线与车床主轴轴线的夹角α／2。可用试切法逐步校正小滑板或靠模转动的角度；如有样件时，可用百分表校正小滑板或靠模转动的角度。采用偏移尾座法时，尾座偏移量为0022LCsLLdDs或式中s——尾座偏移量(mm)；D——最大圆锥直径(mm)；d——最小圆锥直径(mm)；L——圆锥长度(mm)；L0——工件全长(mm)；C——锥度。2．车配套圆锥的方法单件生产配套的内、外圆锥时，若两次转动小滑板，生产率低，锥面精度较低。可采用图5-2所示的方法车削。先车削外圆锥，将圆锥半角和圆锥直径车正确；车削内圆锥时，不变动小滑板角度，将主轴反转，切削刃向上(或主轴正转，切削刃向下)，刀尖严格对准工件中心，转动中滑板手柄，车刀移向对面车削。由于小滑板的角度没有改变，因此可获得接触面较好的圆锥配合表面。图5-2配套圆锥的车削方法3．车对称圆锥的方法车对称圆锥时，若将工件两次装夹，由于卡盘定位面跳动，使两内圆锥同轴度较差，影响工作性能。可采用图5-3所示的方法车削。先车外端的内锥孔，将圆锥半角车正确，圆锥长度为工件长度的一半；然后不变动小滑板角度，将车刀反装，刀尖严格对准工件中心，主轴正转，转动中滑板手柄，车刀移向对面，车里面一个内锥孔，圆锥长度为工件长度的一半(留0.1～0.2mm的棱边不车)。由于在一次装夹中，未改变小滑板角度，不但使两圆锥孔锥度相等，而且两圆锥孔同轴度较高。图5-3对称圆锥的车削方法三、圆锥的测量1．角度和锥度的测量可用游标万能角度尺、角度样板、圆锥量规和正弦规测量角度和锥度。用圆锥塞规测量内圆锥时，先在圆锥塞规表面沿素线方向用显示剂涂三条间隔120~薄而匀的线，然后把圆锥塞规放人内圆锥中转动半周，取出观察圆锥塞规表面显示剂擦去情况。如果显示剂擦去均匀，说明圆锥接触良好，锥度正确。如果小端擦着，大端未擦去，说明圆锥角大了。反之，就说明圆锥角小了。若用圆锥塞规测量内圆锥时，中间显示剂擦去，两端没有擦去；用圆锥套规测量外圆锥时，两端显示剂擦去，中间未擦去，是车刀刀尖没有严格对准工件中心而形成双曲线误差。必需重新调整垫刀片厚度，使车刀刀尖严格对准工件中心。车实心锥体时，可把车刀刀尖对正端面中心；车圆锥孔时，可采用端面划线的方法。用正弦规测量时，如图5-4所示。首先根据被测工件的基本圆锥角计算量块组高度H，然后将量块组放在乎板上与正弦规圆柱之一相接触，放上被测工件，使锥体轴心线垂直于正弦规两圆柱轴线，再用百分表分别测量被测圆锥上a、b两点，即可计算锥度误差和锥角误差图5-4正弦规测量外锥体lnC/C5102式中△C——锥度误差；△α——锥角误差(〞)；n——a、b两点百分表的读数差(mm)；l——a、b两点间距离(mm)。例1用正弦规测量一米制圆锥，正弦规中心距为200mm，计算量块组高度。若a、b两点间距离为l00mm，百分表读数差为0.02mm，确定锥角误差。解米制圆锥的锥度为1：20，圆锥角为2°51′51″。mm0995.915152sinmm200sinLH50001mm100mm02.0lnC045000110210255C2．圆锥直径的测量最大圆锥直径和最小圆锥直径可用圆锥界限量规测量，当工件端面位于圆锥量规台阶(或刻线)中间时，圆锥直径合格。若圆锥直径还未达到要求时，必须再进刀车削。背吃刀量的控制方法有计算法和移动床鞍法。计算法控制背吃刀量如图5-5所示。背吃刀量可用下式计算图5-5计算背吃刀量控制圆锥直径a)外圆锥b)内圆锥2tanlP或2ClP式中αP——背吃刀量(mm)；l——工件端面与界限量规的距离(mm)；2——圆锥半角(°)；C——锥度。移动床鞍控制圆直径如图5-6所示。先测量工件端面与界限量规的距离l，使车刀刀尖轻轻接触工件端面，然后移动小滑板，刀尖离开工件端面l，床鞍向前移动l，车刀即切入需要的背吃刀量。a)b)图5-6移动床鞍控制圆锥直径a)外圆锥b)内圆锥3．圆锥长度的测量圆锥长度根据精度要求可用钢直尺、深度游标尺、深度千分尺等量具测量。4．圆锥角度和圆锥直径的间接测量(1)外锥体的测量计算用圆柱量棒、量块和千分尺可测量圆锥半角和最小圆锥直径，如图5-7所示。圆锥半角和最小圆锥直径可用下式计算HMM22tan21245cot002ddMd式中α／2——圆锥半角(°)；d——最小圆锥直径(mm)；M1、M2——千分尺测量尺寸(mm)；H——量块高度(m)；d0——圆柱量棒直径(mm)。例2已知：d0=10mm，M1=110.51mm，M2=100.51mm，H=100mm。求圆锥斜角α∕2和最小圆锥直径d。解05.0mm1002mm51.100mm51.11022tan21HMM25286.2mm80286.245cotmm10mm10mm51.100445cot002ddMd(2)小圆锥孔的测量计算用钢球、深度千分尺可测量圆锥半角和最大圆锥直径，如图5-8所示。圆锥半角和最大圆锥直径可用下式计算)()(22sin0000dDhHdD2/tan)2(2/cos00hDDD式中α∕2——圆锥半角(°)；D——最大圆锥直径(mm)；D0、d0——钢球直径(mm)；H——小钢球最高点与工件端面之间的距离(mm)；h——大钢球最高点与工件端面之间的距离(mm)。图5-7外锥体的测量计算图5-8小圆锥孔的测量计算例3已知：D0=16mm，d0=12mm，h=1.60mm，H=23.70mm。求圆锥半角α∕2和最大圆锥直径D。解)()(22sin0000dDhHdD)mm12mm16()mm60.1mm70.23(2mm12mm160995.034571.52/2tan)2(2/cos00hDDD345tan)mm6.12mm16(345cosmm16mm18四、车精密圆锥体精密圆锥体如图5-9所示。1．主要技术要求(1)外圆锥的圆锥半角6°±1′，圆锥长度mm7005.00，最小圆锥直径mm100002.0。(2)内孔mm6003.00。(3)外圆锥面对mm6003.00孔中心圆跳动允差0.01mm。图5-9精密圆锥体(4)右端面对左端面的平行度允差0.01mm。2．工艺分析(1)外径尺寸相差较大，中间孔径mm60，为节约材料，采用45钢锻造毛坯。(2)圆锥半角6°±1′，精度要求高，可采用转动小滑板法车圆锥，用百分表校正小滑板转动的角度，小滑板移动60mm时，百分表读数差mm27.66sinmm60。允许变动量±0.02mm。(3)最小圆锥直径公差为0.02mm，可用图5-10所示的方法测量。若圆柱量棒直径d0=l0mm，测量尺寸M=d+d0+d0cot(45°－α／4)=100mm+l0mm+l0mm×cot(45°－3°)=121.11mm。图5-10测量精密圆锥体最小圆锥直径1－工件2－千分尺3－圆柱量棒4－平铁5－后顶尖3．机械加工工艺过程小批生产精密圆锥体的机械加工工艺过程见表5-2。表5-2精密圆锥体机械加工工艺过程(单位：mm)机械加工工艺过程卡片产品名称图号零件名称精密圆锥体共1页第1页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯尺寸工序工种工步工序内容设备工艺装备1锻锻造毛坯2热正火3车12四爪单动卡盘夹毛坯外圆，找正车右端面车外圆Φ160至Φ162，外锥至Φ118长68车孔至Φ58倒角四爪单动卡盘夹Φ118外圆，找正车左端面至92倒角CA61404热调质5车12四爪单动卡盘夹Φ118外圆，找正车左端面至91.5车外圆Φ160至尺寸倒角四爪单动卡盘夹Φ160外圆，找正车右端面至01.01.90车外锥面，圆锥半角6°±1′，圆锥长度05.0070，小端直径002.0100至要求车孔03.0060至尺寸倒角CA61406磨磨左端面至尺寸90M71307检检验第二节车长丝杠丝杠是将旋转运动转变为直线运动的传动零件之一，不仅能传递一定的动力，准确地传递运动，而且可作精密的直线分度元件。长丝杠是一种l／d较大的细长轴，属于加工难度大、精度要求高的细长工件。一、梯形螺纹计算梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式见表5-3。表5-3梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式(单位：mm)名称代号计算公式牙型角αα=30°螺距P由螺纹标准确定牙顶间隙αcP1.5～56～1214～44αc0.250.51外螺纹大径d公称直径中径d2d2=d－0.5P小径d3d3=d－2h3牙高h3h3=0.5P+αc内螺纹大径D4D4=d+2αc中径D2D2=d2小径D1D1=d－P牙高H4H4=h3牙顶宽f、f′f=f′=0.366P牙槽底宽W、W′W=W′=0.366P－0.536αc二、细长轴装夹方法1．两顶尖间安装细长轴此方法没有安装误差，易保证工件同轴度。但刚性差，易产生振动。用于长度与直径比不是很大，余量较少，需多次安装的工件。2．一夹一顶装夹细长轴为避免重复定位，卡爪夹持部分应较短，或在卡爪与轴之间垫入Φ4mm×20mm的钢丝。一夹一顶比两顶尖刚性好，应用较广泛。在车削长度与直径比较大的细长轴时，可采用反向进给切削法，车刀从卡盘方向往尾座方向进给，如图5-11所示。使工件受轴向拉力，能消除振动，提高加工质量。图5-11反向进给切削法为增加工艺系统刚性，可使用中心架或跟刀架。3．使用中心架支承细长轴(1)中心架直接支承在工件中间当工件可以分段车削时，在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，其表面粗糙度值小，同轴度公差小，保持与车床旋转中心同轴。(2)用过渡套筒支承细长轴中心架支承爪与过渡套筒的外圆接触，过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用螺钉夹住毛坯工件，并调整过渡套筒外圆轴线与车床旋转轴线重合。4．使用跟刀架支承细长轴(1)两爪跟刀架跟刀架跟随车刀移动，车刀给工件的切削抗力，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，减少变形。(2)三爪跟刀架三爪跟刀架如图5—12所示，下面一个支承爪承受工件重力，可克服两爪跟刀架的不足，使车削时稳定，不易产生振