一種利（lì）用普通車床加工球麵的車刀（dāo）工裝設（shè）計
2024-8-23 來源：雲南能源職業技術學院 作者：高關勝
［摘 要］普通車床不能自動控製車刀的走刀軌跡，加工球麵難度較大。文章介紹（shào）一種在普通車床上加工球麵的車刀工裝夾具，保證普通車床加工球麵的精度。
［關鍵詞］球麵 ；工裝設計 ；普通車床（chuáng）
0 引言
隨（suí）著社會需求的不斷提高，機械零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，基本上都需要使用數控機床。對於球麵的加（jiā）工（gōng），采用普通車床，可以減少高端設備（bèi）的投入，降低加工成本，但是存在效率、精度低、操作繁瑣等缺（quē）點。為了解決這些問題，設計了一（yī）種利用普通車床加工球麵（miàn）的車刀（dāo）工裝。
1、普通車床加工球麵的方法
（1）手動車削法（fǎ）。兩手配合，搖動車床（chuáng）大（dà）拖板和中拖板的進給手柄（bǐng），車削出圓弧的大致形狀。然後用（yòng）樣板檢驗圓弧，修整不符合尺（chǐ）寸要求的地方，直至達到尺寸要求。該方法（fǎ）加工精度低，加（jiā）工出的球麵圓（yuán）度誤差一（yī）般大於 0.5mm，無法滿足零件質量（liàng）要求（qiú）。同（tóng）時加工質量靠操作人員的技術和手感控製，加工效率低，僅適合單件加工（gōng）。
（2）靠模車削法。車床中拖板的進給由靠（kào）模實現，這種加（jiā）工方法優點是加工精度和效率較高，缺點是半徑較小的圓弧不易（yì）加工，不能加工半球麵以上的球麵。由於產品精度全靠（kào）模板精度來保證，模板在使用過程中，容易磨（mó）損，而且（qiě）磨（mó）損量不均勻，因此產品質量不穩定。同時（shí），模板安裝需改變機床機構。因此，在大批量生（shēng）產時，這（zhè）種方（fāng）法也不宜采用。
（3）成型刀車削法（fǎ）。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（jīng）度。加工半徑較大的球麵時，由（yóu）於成（chéng）型車刀的刀刃較寬，切削抗力較大，易產生振動。因（yīn）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，設計一套加工球麵的專用車（chē）刀工裝。該工（gōng）裝結構簡單，使用和維護（hù）方便，不但能保證產品的加工精度，而且產品的質量也很穩定，能保證了產品的互換性。
2、 普通（tōng）車床使用的球麵（miàn）切削工裝的（de）設計
2.1 設計原理
球（qiú）麵工件的車削運動，可分解為工件以主（zhǔ）軸軸線為中心的旋轉運動和刀具以主軸軸線上一（yī）點為中心的圓周運動。工件的旋轉運動由主（zhǔ）軸帶動，比（bǐ）較容易實現。文章設計（jì）的（de）工裝解決刀具以主（zhǔ）軸軸線上一點（diǎn）為中心的圓周運動（dòng）。
2.2 設計目的
（1）確保加工精（jīng）度。工（gōng）裝（zhuāng）的使用，對加工人員技術要求降低，不（bú）需要通過經驗去控製刀具做圓周運動。通過（guò）工裝即可讓刀具做標準的圓周運動，提高加工精度。
（2）提高加工（gōng）效率。工裝的使用，使加工操作（zuò）簡化，減少加工輔助時間，提高生產力。
（3）增強安全性。工裝的使用，可以使加工球麵時，操作簡單方便，避免因操（cāo）作不（bú）當（dāng）造成的意（yì）外傷害（hài）。
（4）提高經濟效益。工裝的使用，可以減少加工過程的人工（gōng）投入和時間成本，提高經濟效益（yì）。
2.3 設計思路
根據工裝設（shè）計的目的，以及機械零部件（jiàn）設計的理念，工裝的設計要（yào）達到以下（xià）要求 :
①工裝整（zhěng）體結構力求簡單，要求工（gōng）裝零部件加工（gōng）工（gōng）藝性好、工裝整體裝配簡單。②工裝便於調節，能調節刀片位置，加工不同尺寸的球麵。③工裝能安裝在車床刀架（jià）上，減少換刀的操作。
2.4 工裝結構
該車刀工裝采用（yòng）中望3D 繪圖軟件建模，設計（jì）的主體結構，如圖1所示（shì）。
（1）刀杆。刀杆整體呈 L 形，如圖（tú）2所示，材料為不鏽鋼板材，首先在（zài）銑（xǐ）床上加工出 L 形（xíng），根據刀片尺（chǐ）寸在銑床上銑出刀槽，刀槽（cáo）用於安裝刀（dāo）片，通過螺釘緊固（gù）刀片 ；腰槽用於刀杆和刀杆固定座連接，可以根據所加工球麵尺寸調節刀片位置。如（rú）圖1所示（shì），當加工尺寸較大的球麵時可（kě）將刀杆往上調，刀（dāo）片就遠（yuǎn）離（lí）工裝中心，刀片轉動圓周半（bàn）徑變大，反之加工小球麵時，刀杆往下調。
1.鎖緊螺母；2.把手；3.銷釘；4.套筒；5.心軸；6.滾動軸承；7.刀杆固定座；8.刀杆（gǎn）固定螺釘；9.刀杆；10.刀片；11.刀片固定螺釘
圖1 車刀工裝結構
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，材料為不鏽鋼棒材，在銑床（chuáng）上加工出刀杆槽，刀杆槽用於裝刀杆 ；心軸孔用於連接心軸。
1.刀杆槽（cáo）；2.心軸孔
圖3 刀杆固定座
（3）心軸。心軸是一根（gēn）典型的階梯軸，如（rú）圖4所示，材料（liào）為不鏽鋼棒（bàng）材，大端通過過盈配合（hé）與刀杆固定座連接，中段上通過滾動軸（zhóu）承裝（zhuāng）上套（tào）筒。小端上裝（zhuāng）把手，通過鍵限製把手的（de）周（zhōu）向運動，用螺母鎖緊。
1.大端；2.中段；3.鍵（jiàn）槽；4.螺紋
圖4 心軸（zhóu）
（4）套筒。整體呈圓柱形，如（rú）圖5所示，材料為不鏽（xiù）鋼棒材，中心鑽出（chū）通孔，用（yòng）於穿過心軸，兩（liǎng）端有台階（jiē）孔，用（yòng）於安裝軸承（chéng），槽用於安裝固（gù）定板。
1.軸承孔；2.螺釘孔；3.槽（cáo）
圖5 套筒
（5）固定板。整體為長方體，如圖6所示，通（tōng）過螺釘（dìng）和套筒連接為一體，通過固定板和刀架連（lián）接，從而使整個車刀工裝裝夾（jiá）在車床刀架上。
圖6 固定板
（6）把手。如圖（tú）7所示，安裝在心（xīn）軸上，通過鍵和（hé）螺母鎖緊（jǐn），通過轉動把（bǎ）手帶動刀具做圓周運動。
圖7 把手
2.5 工裝運動原（yuán）理
如圖8所示，調節好刀杆位置（zhì），通過（guò）緊固螺釘將車刀工裝安裝在（zài）車床刀架上（shàng），加工球（qiú）麵時，手握、轉動工裝把手。通過（guò）心軸帶動刀（dāo）杆固定座和刀杆轉（zhuǎn）動，此時刀片繞著工（gōng）裝中心線做圓周運（yùn）動，從而加工出球麵形狀（zhuàng）。
1.車床刀架；2.緊固螺釘；3.把（bǎ）手；4.心軸；5.套筒；6.固（gù）定板；7.刀杆固定座（zuò）；8.刀杆；9.刀片；10.工裝中心線
圖8 車刀工裝裝夾圖
3、結束語
此款（kuǎn）車刀（dāo）工裝，可（kě）以在普通車床上加工出球麵（miàn），簡化了加工過程的操作，既能保（bǎo）證加工質（zhì）量，又能提高生產力。工裝結構簡單、加工工（gōng）藝（yì）性好、成本低，可以直接安裝在（zài）車床刀架上，不（bú）需要更換車床其他零部件就能使（shǐ）用，比較實用。
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