车削沟槽内、外侧端面装刀技巧

1.端面车削形式

车削普通工件端面时，将工件装夹在自定心卡盘上，如图2-72所示。使用千分表或划线盘将工件找正后，即可进行车削，如图2-73所示。

图2-72 普通工件端面

a）装夹工件 b）将工件找正

图2-73 车端面的进给形式

a）由里向外进给 b）由外向里进给

对于厚度不大的端面，为了防止加工中工件变形和提高加工效率，可采用对刀法。

（1）对刀法同步加工板形工件上端面 由于板形工件厚度很小，加工刚性差，所以若用常规方法加工，往往达不到几何公差要求和表面结构要求。

对刀法所使用的对刀杆刀具如图2-74所示，通过锁紧螺钉将两个切削刀片固定在刀体上，根据加工需要，两个切削刀片可以调整伸出长短，以保证两刀片间的距离。

加工时，将板形工件安装在心轴上（图2-75），通过螺母将其固定，将对刀杆刀具安装在刀架上，对正切削位置后，即可进行加工。该方法同时使用两把车刀进行车削，进给力大部分相互抵消，有效地提高了加工刚性和生产率，也可降低表面粗糙度值。

图2-74 对刀杆刀具

1、4—紧固螺钉 2、3—刀片 5—刀体

图2-75 装夹板形工件

1—心轴 2—工件 3—垫圈 4—螺母

当被加工板形工件直径较大又很薄（图2-76a），且只需要切削一个端面时，可采用图2-76b所示的特制刀杆，在车刀刀杆上安装刀头切削工件，滚压刀杆上装有滚珠，和切削刀头相对应，在工件另一端面支承工件。刀杆的悬伸长度L可进行调整，通过调整螺栓可控制工件端面的加工尺寸。

图2-76 加工薄板件

a）薄形板件 b）加工方法

1—工件 2—刀架 3—销轴 4—车刀 5—滚压轮 6—调整螺钉

图2-77 带凸肩台工件

加工图2-77所示工件的左面和凸肩台小端面时，也可利用上述原理进行车削。两把车刀同时安装在刀体上（图2-78），其间距等于凸肩台宽度。侧面螺钉可以微调车刀位置，上螺钉将车刀位置固定。

加工时，将原刀架卸掉，将该工具装上，调整好两车刀间距离后，即可进行加工。

图2-78 双刀加工凸肩台工件

1—侧螺钉 2—侧板 3—上螺钉 4—刀体 5—车刀一 6—车刀二

图2-79 车两内侧台阶端面的工件

图2-80 对刀法同步加工沟槽端面装置

1—右偏刀 2、7—连接块 3—斜块 4—斜铁 5—中间板 6—左偏刀 8—压紧螺钉 9—支架螺母 10—螺杆 11—刀架体

（2）对刀法同步加工沟槽端面 图2-79所示工件两内侧台阶端面的精度要求较高，若用常规方法进行加工，不仅效率低，也很难保证技术要求，而若采用图2-80所示的装置，则简化了切削工步，提高了加工效率。

图2-80中，带内螺纹的斜块3既和支架螺母9组成差动螺旋微调机构，又与斜铁4组成斜面微调机构。斜块3将差动螺旋微调机构和斜面微调机构连为一体。使用时，右偏刀1固定不动，只调整左偏刀6的相对位置。调整时，先松开压紧螺钉8，当旋转螺杆10时，螺杆10的大端在固定支架螺母9中转动，而小端则在可横向移动的斜块3中转动。由于斜铁4两头夹在刀架体11上，只可在刀架体上沿纵向滑移，这样斜铁4就产生了与斜块3运动方向相垂直的移动，从而达到使左偏刀6位置得到调整的目的。调整后旋紧压紧螺钉8，微调机构便可牢固定位。

螺杆10上大、小端螺纹的旋向相同，大端导程为P_h大，小端导程为P_h小，则当螺杆10转动角ϕ时，斜块3移动的距离S₁用下式计算：

若斜块3与斜铁4的配合斜度为M，则斜铁4移动的距离S₂用下式计算：

S₂=MS₁

S₂即为左、右两把偏刀间距的调节位移S。

图2-80所示为车削沟槽内端面时的装刀情况，车削外侧端面时，只需将左、右偏刀交换位置即可。

2.车削端面时的工件定位和特殊装夹形式

（1）保证薄形工件平行度的装夹 车削薄形工件端面时，在自定心卡盘上不容易夹正工件，可承受的切削力也小。单件加工时，一般是将薄形工件在卡盘上轻轻夹住，用刀架上装夹的铜棒在旋转的工件端面轻轻靠一下，再加力夹紧。批量加工时，也往往采用在卡爪的圆弧面上车一止口，将工件在止口小端面上靠平进行车削。这样虽能保证工件的平行度，但会破坏卡爪，且对薄厚尺寸不同的工件难以得到合理的夹持。

如何保证工件的平行度要求和夹持位置的准确是车削薄形工件中不可忽视的问题。图2-81所示是将一个Y形平行垫放在卡盘和工件之间，使工件端面紧贴Y形垫的定位面，这样将工件夹紧后，车出的两端面是平行的。

图2-81 使用平行垫定位装夹工件

a）Y形平行垫 b）利用Y形平行垫装夹工件

图2-82所示是将锥度心轴插入主轴锥孔内，使工件靠紧心轴的定位端面，然后将工件夹紧进行车削。

以上介绍的两种定位装夹工具，虽给车削薄形工件端面时的装夹和保证其平行度带来一定方便，但不能适应所有薄形工件的装夹要求。图2-83所示是一种可调式定位装夹工具，它由带内螺纹的可调定位件和带外螺纹的主体组成，使用时将其放在自定心卡盘和工件之间。转动可调定位件，即可改变整个定位工具的厚度，适应不同厚度工件的装夹需要。

图2-82 使用锥度心轴定位装夹工件

a）锥度心轴 b）工件端面靠紧心轴

1—锥度心轴 2—工件

制造该工具时要保证螺纹轴线的垂直度，根据工件不同批量和精度，螺纹配合应选择合理的精度，以保证端面A和端面B间的平行度要求。

图2-84和图2-85所示的两种定位装夹工具都是通过螺纹改变其伸出距离的。在装夹薄形工件时，通过调整定位件的位置，就能起到好的限位作用，保证两端面的平行度要求。使用这两种定位工具装夹轴类工件时，还可起到防止工件轴向窜动的作用。

图2-83 可调式定位装夹工具（一）

1—主体 2—可调定位件 3—定位平面

图2-84 可调式定位装夹工具（二）

图2-85 可调式定位装夹工具（三）

（2）防止薄形工件变形的装夹 图2-86所示是对平行度和平面度都有要求的薄形工件，由于它的刚性差，变形可能性大，所以装夹有一定难度。

加工该工件时，采用了704硅橡胶，将工件粘结在心轴上。粘结的面积不宜过大，以保证工件的绝大部分处于不受外力作用的自然状态下。经固化12～24h后，将粘有工件的心轴装入弹簧套中。采用该方法，可使薄形工件的变形量降到最低程度，这是使用机械夹紧方法所难以达到的。

图2-87中，轴套1可装夹在车床卡盘上，当旋紧压帽2时，压挤弹簧套3向左收缩，而将心轴4夹紧，并以厚呢布6作靠面进行精加工。用厚呢布作靠面主要是起消振作用，使工件受力均衡。加工完毕后，将工件粘结部分浸泡在汽油中，1h后工件就能脱胶。

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图2-86 有几何公差要求的薄形工件

图2-87 防止薄形工件变形的装夹方法

1—轴套 2—压帽 3—弹簧套 4—心轴 5—垫 6—厚呢布 7—工件

为了保证加工效果，车削时可选用大主偏角的车刀（图2-88），以使分布在工件上的进给力和背向力越小越好。

图2-89所示是在车床上加工铜瓦工件端面时的装夹情况。将铜瓦工件安装在单动卡盘上，调整卡爪的位置，使工件外圆柱面贴紧在四个卡爪上，并使用顶尖通过顶块将工件内表面压住，进行找正后即可车削端面。采用该装夹方法不仅简便，更防止了工件加工中产生变形。

图2-90所示是一个端盖工件，需要加工端面等处，由于壁薄容易变形，装夹比较困难。

图2-91所示为加工端盖工件时使用的夹具，将其固定在单动卡盘的卡爪6上（每个卡爪上固定一个），将卡爪向中心移动，可将工件夹紧。夹紧时，卡板2两端与工件接触，它本身又可以绕销轴7摆动，这时，工件要受到4个卡爪上8个卡紧点的均衡作用，工件与卡板2的接触面积增加，因此在承受相同切削力的情况下，工件平均受力比原来要小，从而减小了工件变形的可能性。

图2-88 车削薄板工件使用的车刀

图2-89 车削铜瓦工件端面时的装夹

1—卡爪 2—铜瓦工件 3—顶块 4—顶尖 5—平刀

图2-90 端盖工件

图2-91 端盖工件装夹

1—端盖工件 2—卡板 3—弹簧 4—螺栓 5—压板 6—卡爪 7—销轴

（3）车削异形工件时的装夹 图2-92所示是车削角钢工件端面时的装夹情况。将两个角铁工件对准，包在圆柱心轴上，在外面扣一套钢板夹，拧动螺栓即可将角钢工件夹紧。车削时，将其安装在车床前后两顶尖之间或采用一夹一顶的方法。采用这样的装夹形式车削角钢两端面非常方便。

图2-93所示是车削斜端面时使用弹性夹具安装工件的情况。夹具上有个斜孔，由于斜孔的角度与端面所要求的斜度相同，所以工件插进孔内后，不用进行找正并可直接夹紧，将斜端面车削出来。该夹具在单动卡盘上要按照图2-93所示的位置安放。制作该夹具时要注意进行热处理，使其弹性块能保持一定的弹性。

图2-92 车削角钢工件的端面

1—顶尖 2—角钢工件 3—钢板夹 4—圆柱心轴 5—尾座顶尖

图2-94所示的装夹方法与图2-93相似。夹具体安装在自定心卡盘内，将工件插入夹具体的斜孔中，拧紧螺杆3将工件固定，即可以车削斜端面了。

图2-93 车削斜端面夹具（一）

a）带斜面工件 b）装夹情况

图2-94 车削斜端面夹具（二）

1—自定心卡盘 2—夹具体 3—螺杆 4—弹簧 5—定位销

（4）车端面时提高效率的装夹 加工端面时，为了提高装夹效率，常采用多件装夹法和不停机快装夹具。

1）多件装夹法。图2-95所示是车端面时在自定心卡盘上一次装夹三个工件的情况。在车削时，三个工件的回转中心是空的，从而还避免了端面中间留下小凸台的弊病。

2）使用不停机快装夹具。工件如图2-96a所示，需要车削其端面。图2-96b所示为该工件车削时的装夹情况，定位心轴2装入车床主轴1的锥孔内，将装工件轴4装在回转夹头6内，当工件被顶紧到旋转的定位心轴2的端面上时，工件3也随之旋转，即可车削端面。车削完毕后，不需要停机，只需使尾座上的套筒退后，工件便自动掉下，然后将待车削的下一个工件套在装工件轴4上即可继续加工。

图2-95 车端面多件装夹法

图2-96 利用不停机快装夹具车端面

a）工件 b）装夹情况

1—车床主轴 2—定位心轴 3—工件 4—装工件轴 5—车刀 6—回转夹头 7—尾座套筒

3.车端面时的质量缺陷及其分析

（1）端面出现内凹或外凸 端面车出后，当用钢直尺进行检查时，发现有图2-97所示的凹心现象，产生这种缺陷的主要原因是在车削过程中，从外向中心进给时，溜板上的固定螺钉（图2-98）没有旋紧，使车刀渐渐扎入工件内，如图2-99所示。

图2-97 车出的端面呈凹心状

1—工件 2—钢直尺

图2-98 溜板上的固定螺钉

工件端面出现凹心的另一个原因是车床中滑板进给方向与主轴回转中心线间的夹角β＞90°（中滑板导轨逆时针方向偏斜）。

若中滑板进给方向与主轴回转中心线间的夹角β＜90°（中滑板导轨顺时针方向倾斜），则车出的端面会出现凸心现象，如图2-100所示。

另外，车刀切削刃不锋利、小滑板太松或车刀在刀架上没有压紧等都会致使车刀在加工过程中受切削力的作用下让刀，而出现凸心现象。

图2-99 车刀刀尖扎入工件

图2-100 车出的端面呈凸心状

利用前后两顶尖装夹工件车端面时，若后顶尖中心线与前顶尖中心偏离，则车出的端面也会产生凹心或凸心，如图2-101所示。

图2-101 前后顶尖互相偏离对车端面的影响

a）端面出现凹心 b）端面出现凸心

精确检测端面平面度误差时可使用百分表。如图2-102所示，将带磁性表座的百分表吸附在中滑板上，使百分表的测量杆与被测端面垂直，百分表测头与车床主轴的轴线等高，横向移动中滑板，在工件端面的全直径范围内（不应只在半径范围内）进行检测。百分表的最大读数差就是该端面平面度误差。采用该方法时，要注意防止和消除中滑板横向移动对主轴轴线出现的垂直度误差的影响。

图2-102 精确检测端面平面度误差

（2）越接近端面中心，被切削表面越粗糙 车端面时，通过中滑板横向进给，车刀按一定大小的进给量向前送进，这时刀尖在端面上走出的路径不是一个圆，而是一条阿基米德螺旋线，因此，实际切削过程中所形成的切削平面与理论上的切削平面并不重合，它们之间相交成一个角度ω，这时，引起车刀几何角度的变化为：切削时的实际后角α_o实=α_o-ω（α_o为车刀后角）；而切削时的实际前角γ_o实=γ_o+ω（γ_o为车刀前角）。并且，车刀越靠近工件中心，螺旋线越倾斜，弯曲半径越小，切削时的实际后角α_o实变化越大，所以，车刀后面与已加工表面的摩擦大，使表面粗糙度值变大。

鉴于以上情况，在磨刀时，可适当加大车刀的后角，以抵消车削过程中后角变化对工件表面的影响，与此同时，车削时实际前角的变大对车端面反倒有利，因为前角增大了，切削起来更省力。

图2-103 90°偏刀由外向里进给车端面

车端面中车刀越接近中心，被切削直径越小，在主轴转速不变的情况下，切削速度越低。这时，随着车刀由外向里的径向进给，而切削速度的逐渐降低，增大了被加工表面的表面粗糙度值。

另外使用90°偏刀由外向里进给车端面时，实际上是副切削刃在切削，如图2-103所示；当90°偏刀上主切削刃处的前角和刃倾角为正值，而采用图2-103所示由端面圆周向中心方向进给时，前角和刃倾角却都是在负值下进行切削，显然，车出的端面不会光洁，并且越接近中心越粗糙，加工效率也会受到影响。