典型内球面零件的车削加工

在振动压路机中有一些典型的内球面零件，如球铰接头(图1)，其内孔形状为半径为R的球面，若采用手动车削，球面的加工精度不高且表面粗糙，与其它零件配合时，不能实现良好的面接触，装配质量难以保证。使用旋风车削工具车削，虽然能够保证加工质量，但工具成本较高，制造较为复杂。我们根据零件的结构特点，制订了合理的加工工艺流程并设计了一套专用内球面车削夹具，可以保证该类零件的加工质量。

图1 球铰接头

1 夹具结构和使用原理
如图2所示，该夹具采用连杆可调式结构，由内六角螺钉1、滑杆2、滑杆座3、圆柱销4和10、左螺杆5、螺母6和8、调整螺母7、右螺杆9、莫氏锥柄11、刀杆12和陷入平键13组成。滑杆座3紧固在刀架上，滑杆2可在滑杆座3内移动，并用陷入平键13定位。莫氏锥柄11固定在尾座中。两圆柱销4和10的中心距应等于内球面的加工尺寸R。旋转调整螺母7，使其螺孔内的左螺杆5和右螺杆9作相反方向的移动，从而改变两圆柱销的中心距，以适应加工各类不同尺寸的内球面。具体使用方法是：中拖板自动径向走刀或手动进刀带动刀架上的滑杆2进行车削。

1.内六角螺钉 2.借杆 3.滑杆座 4,10.圆柱梢 5.左螺杆

6,8.螺母 7.调整螺母 9.右螺杆 11.莫氏锥柄 12.刀杆 13.陷入平键
图2 夹具结构图

2 刀具类型及角度
刀具为机夹式结构，刀片牌号为YT15,型号为3K1002B2;77杆部分选用45号钢，热处理至HRC40～45，刀头的装夹方法如图3所示。刀杆上的刀槽具有10°的安装前角，使刀片在安装后可获得较大的前角，从而使切削轻快。刀片的几何角度见图4。

1.刀片 2.刀杆 3.垫圈 4.压板 5.螺钉
图3 刀具的装夹方法

图4 刀具的角度

3 加工设备
设备选用C630车床，通过换装不同尺寸的左螺杆5、右螺杆9和调整螺母7，该夹具可加工R为100～1300mm的内球面。
4 加工过程
由于内球面的切削余量较大，且分布不匀，因此在加工时分为粗、精车两道工序。加工时，首先要根据零件图纸球面尺寸来计算刀具切入深度和切入角度。已知该零件球面半径SR=80mm，零件内球面的直径d为Ø110，如图5所示。首先根据公式： sin2a= d

图5 切入深度的计算简图

2SR
式中：a——切入角，°
d——内球面表面直径，mm
SR——内球面半径，mm
可得： sin2a= d = 110 =0.687
2SR 2×80
查表得知：2a=86°，则a=43°
球面切入深度t为：
t=SR-SRcosa=80-80cos43°=80-58.51=21.49mm
根据计算结果，调节车削深度时，只需要同时移动尾座轴和大拖板同方向、同距离即可。
5 切削用量选用
粗车时，切削速度V=50～80m/min，走刀量S=0.15～0.40mm/r，切削深度t=0.5～4mm;精车时切削速度V=150～250m/min，走刀量S=0.02～0.03mm/r，切削深度t=0.2mm。
6 使用效果
该夹具操作简单，装夹方便，有较宽的半径调节范围，通用性强，使用效果好，加工零件的表面粗糙度小于3.2，且能够提高工效，适于批量生产。

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