摘要：內球面零件由于加工表面比較特殊加工起來有一定難度，特別是對于加工精度要求較高的零件，如不采取特殊措施，零件的加工質量很難保證。在實際生產中，只有制定合理的加工工藝并設計專用夾具才能有效保證零件的加工質量。文章介紹一種簡單、實用的內球面車削夾具和車削方法。

圖1 球鉸接頭

1.內六角螺釘 2.借桿 3.滑桿座 4,10.圓柱梢 5.左螺桿 6,8.螺母 7.調整螺母 9.右螺桿 11.莫氏錐柄 12.刀桿 13.陷入平鍵
圖2 夾具結構圖
 

1.刀片 2.刀桿 3.墊圈 4.壓板 5.螺釘
圖3 刀具的裝夾方法
 

圖4 刀具的角度
 

圖5 切入深度的計算簡圖
 

    在振動壓路機中有一些典型的內球面零件，如球鉸接頭(圖1)，其內孔形狀為半徑為R的球面，若采用手動車削，球面的加工精度不高且表面粗糙，與其它零件配合時，不能實現良好的面接觸，裝配質量難以保證。使用旋風車削工具車削，雖然能夠保證加工質量，但工具成本較高，制造較為復雜。我們根據零件的結構特點，制訂了合理的加工工藝流程并設計了一套專用內球面車削夾具，可以保證該類零件的加工質量。

1 夾具結構和使用原理

    如圖2所示，該夾具采用連桿可調式結構，由內六角螺釘1、滑桿2、滑桿座3、圓柱銷4和10、左螺桿5、螺母6和8、調整螺母7、右螺桿9、莫氏錐柄11、刀桿12和陷入平鍵13組成。滑桿座3緊固在刀架上，滑桿2可在滑桿座3內移動，并用陷入平鍵13定位。莫氏錐柄11固定在尾座中。兩圓柱銷4和10的中心距應等于內球面的加工尺寸R。旋轉調整螺母7，使其螺孔內的左螺桿5和右螺桿9作相反方向的移動，從而改變兩圓柱銷的中心距，以適應加工各類不同尺寸的內球面。具體使用方法是：中拖板自動徑向走刀或手動進刀帶動刀架上的滑桿2進行車削。

2 刀具類型及角度

    刀具為機夾式結構，刀片牌號為YT15,型號為3K1002B2; 77桿部分選用45號鋼，熱處理至HRC40～45，刀頭的裝夾方法如圖3所示。刀桿上的刀槽具有10°的安裝前角，使刀片在安裝后可獲得較大的前角，從而使切削輕快。刀片的幾何角度見圖4。

3 加工設備

    設備選用C630車床，通過換裝不同尺寸的左螺桿5、右螺桿9和調整螺母7，該夾具可加工R為100～1300mm的內球面。

4 加工過程

    由于內球面的切削余量較大，且分布不勻，因此在加工時分為粗、精車兩道工序。加工時，首先要根據零件圖紙球面尺寸來計算刀具切入深度和切入角度。已知該零件球面半徑SR=80mm，零件內球面的直徑d為Ø110，如圖5所示。首先根據公式： sin2a= d /2SR
式中：a——切入角，°
d——內球面表面直徑，mm
SR——內球面半徑，mm
可得： sin2a= d/2SR= 110/2*80=0.687 

查表得知：2a=86°，則a=43°
球面切入深度t為:
t=SR-SRcosa=80-80cos43°=80-58.51=21.49mm
根據計算結果，調節車削深度時，只需要同時移動尾座軸和大拖板同方向、同距離即可。

5 切削用量選用
    粗車時，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;精車時切削速度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
    該夾具操作簡單，裝夾方便，有較寬的半徑調節范圍，通用性強，使用效果好，加工零件的表面粗糙度小于3.2，且能夠提高工效，適于批量生產。