车削特殊尺寸孔的加工方法与注意事项

1.特大孔的车削

图3-83所示是车削大直径孔的情况，将车孔刀刀柄左端夹紧在自定心卡盘内，右端用尾座顶尖顶好，车孔刀固定在车孔刀刀柄上，工件用压板和螺栓配合V形块（图中未画出）固定在溜板上，通过溜板带动工件移动进行车孔。

图3-83 车削大直径孔

图3-84所示是车削特大直径孔的情况。由于工件的外径很大，不可能将其直接装夹在车床主轴上旋转，可使用压板和螺栓（图中未画出）将它夹紧在角铁上，角铁固定在车床导轨上。在主轴自定心卡盘上装夹一个套筒，套筒内的键槽和车孔刀刀柄上的长键为滑动配合，套筒旋转时，长键带动车孔刀刀柄和刀盘转动，而溜板运动时带动支承体，可使车孔刀刀柄和长键在套筒内轴向移动，以实现走刀和进给。车孔刀刀柄在支承体内只能转动，不能轴向移动，为了防止车孔刀刀柄在支承体内轴向滑动，使用键对其进行限制。车孔刀安装在刀盘上。在工件与角铁的接触处可加一个大垫圈或垫铁，以保证车孔到尽头时有一定的退刀量。

图3-84 在车床上加工特大直径孔

采用如图3-84所示的方法车削特大孔时，为控制车孔刀刀体的伸出量，可采用如图3-85所示的方法。将百分表磁性底座吸在车孔刀刀柄上，百分表触头抵住车孔刀后刀面或刀尖处，拧动调整螺钉，根据百分表上的指针的变化，即可知道车孔刀伸出长度的变化情况。

图3-85 控制车孔刀刀体的伸出量

a）调整情况Ⅰ b）调整情况Ⅱ

大批量加工特大直径孔时，如果采用一般的钻削和车削方法，会把大量的原材料变成切屑而造成浪费。为了节省可利用材料，可将一部分材料从工件中心部分整块地“套”出来（将图3-86中的“d”套出来），这将大大降低劳动强度和提高生产率。

（1）套料装置和加工形式 套料加工时，在实心料上切出一条环形槽，在中部留出一根新料，整个装置安装在车床刀架上使用，如图3-87所示。

图3-86 将工件中心部分的材料套出来

图3-87 套料装置安装在刀架上

图3-88所示是在中型车床上进行套料加工的情况。主轴转速n=18～30r/min，进给量f=0.06～0.1mm/r。加工时，可以不套到头，而是留下20～25mm的长度，然后调头，使用反切刀切断，如图3-89所示。此外，应注意以下事项。

图3-88 在中型车床上进行套料加工

图3-89 留出余量再调头切断

1）刀头、刀体、刀柄和刀尾都必须固紧，以增加套料刀的刚性。

2）可采用车床尾座顶尖对准套料刀刀尾顶尖孔的方法进行找正，并用百分表在刀体上找平行及垂直。

3）车床的中滑板等调整部分必须固定好，套料过程中不能有移动现象。

4）应经常注意切屑排出情况是否正常。如果套料刀由里向外冒烟，就可能是切屑排不出或刀头磨损变钝，必须及时退出检查。

5）要定期用氧化铝磨石研磨切削刃，以延长刀具寿命。

（2）套料刀的结构和使用 用套料刀套料时，需切削出圆环筒槽，因此，刀柄必须做成圆筒状结构。为了顺利地输送切削液和排屑，还必须留有排屑槽及排屑空间；同时，为了保持刀柄的平衡，应使套料刀上的各刀齿沿圆周均匀地分布在刀体上，刀齿的数量一般以4个为宜，特大孔径套料时，可做成6个刀齿。

1）四齿套料刀。图3-90所示为刀头焊接式四齿的外排屑套料刀，相邻刀齿刀尖的高度差为1mm。它在工作时利用刀体的自定心排屑加上压缩空气的作用，在刀具内腔使气压减小，形成压差造成真空。这时，切削液被吸入刀柄尾部形成雾状喷向刀具头部，而由于压缩空气和切削液的作用，使切削下降。这样，切削条件得到了改善，延长了刀具使用寿命，又便于切削和排屑，并且切屑液可在压缩空气的作用下自动排出。

图3-90 刀头焊接式四齿套料刀

套料刀的切削用量与被加工材料和套料直径有关。例如，35CrMo钢调质后硬度为260～290HBW，若套料直径为ϕ30mm，可取转速n=280～315r/min，进给量f=0.25～0.40mm/r，平均切削速度为v_c=28.3m/min。

如图3-91所示的套料刀，其刀头定位后，通过螺钉使用楔块塞紧将刀头固定。刀齿的前角为8°～10°，为了便于断屑，刀齿的前角不开卷屑槽；刀齿的后角不宜过大，一般为3°～5°，以增加切削刃的强度，减少崩刃的可能性。为了使4个刀齿各自所承受的切削力大体相等，应将其切削刃分别磨成如图3-92所示的形状。其中，1号刀头的前端最窄，2号刀头的前端略宽，依次至4号刀头的前端最宽；并且1号刀头的切削刃高度L最高，2号刀头的切削刃高度次之，4号刀头的切削刃高度最低。4个刀头的切削刃高度L依次相差0.8mm左右，即如果4号刀头的切削刃高度L为40mm，则3号刀头的切削刃高度为40.8mm，2号刀头的切削刃高度为41.6mm，1号刀头的切削刃高度为42.4mm。因为4个刀头切削刃前端的宽度及高度各不相同，所以在切削过程中，各刀头所分配的切削力接近相等，形成了如图3-93所示的切削区。这样，套料时能逐步切入，切削平稳。否则，刀柄将容易产生变形和振动，切削刃就会崩裂损坏，或在切削面上出现裂纹。

图3-91 楔块夹紧式四齿套料刀

a）端部结构 b）刀头夹紧方法

图3-92 套料刀刀头形状

图3-93 套料刀各刀齿切削区

套料刀的4个刀头同时装在一个刀柄上，各刀齿切削量的大小只取决于切削刃的高度L。切削刃的高度L越高，则切削量越大；但若切削刃过高，则切削量就会过大，容易造成刀齿切削不平衡，甚至导致刀柄弯曲变形或刀头崩刃。使用该套料刀套料时，4把刀上的切削速度基本相等，应控制在v_c=25～30m/min，若低于15m/min，则不但会影响加工效率，而且刀齿易磨损；进给量一般为f=0.10～0.13mm/r。

套料加工为多刀切削，又是深孔操作，所以保证刀柄的强度和刚度十分重要。刀柄刚度与刀柄的长度、壁厚、材料及热处理有关。当采用未经过热处理的普通无缝钢管做刀柄时，其刀柄长度H与刀柄直径d之比应小于5.5（即H/d＜5.5）；当刀筒的长度与刀筒直径之比大于这个数值时，应在刀柄的根部适当增加一些加强筋，以增加刀柄强度，减少变形的可能性（应注意加强筋不能加得太高，否则会影响排屑）。

图3-94所示套料刀是使用螺钉将刀头固定在刀体上的，其刀头与刀体为燕尾结构配合。相邻切削刃顶部相差0.3mm，这个距离可根据被套料孔径的增大而适当增加。

图3-94 螺钉夹紧式四齿套料刀(www.xing528.com)

当被套料工件为软质材料（如胶木板等）时，可使用如图3-95所示的简易套料刀。它可用普通钢管改磨，在钢管端面等分焊接4个硬质合金刀片，分别对称向里或向外倾斜，形成副偏角，加大了切削宽度，便于容屑。焊好后磨出前角和后角，然后安装在车床尾座上，即可对工件进行套料加工。

图3-95 简易套料刀

2）六齿套料刀。六齿套料刀如图3-96a所示，它由刀头、刀体、刀柄和刀尾组成，使用45钢制造，通过螺纹联接在一起。刀体的头部装有6个高速工具钢（或硬质合金）刀头，刀体头部的展开形状如图3-96b所示。按照图中尺寸制作这种套料刀，可以套出直径为116mm的材料。

安装刀头时，要使第二个刀头比第一个低0.2～0.5mm，其他刀头也依次低0.2～0.5mm。在刀头上要磨出断屑槽，并采用合适的切削用量，以保证切屑的碎断。切屑的排除要靠切削液，所以使用这种套料刀时要有足够的切削液，这样才能具有强制推屑和外排屑的效果。这种套料刀用螺纹联接，可以拆除，使用和制造都较方便。

2.小孔的车削

如图3-97所示的车孔刀刀柄可配上各种不同规格的车孔刀，以适应不同直径小孔的加工需要。这种车孔刀刀柄如果配合开口套筒，还可装夹小尺寸中心钻、钻头、铰刀等进行其他形式的加工。

图3-97a所示是小孔车刀刀柄主体，使用时，将小孔车刀（图3-97b）插入车孔刀刀柄主体的孔内，拧紧车孔刀刀柄螺母（图3-97c），将车孔刀固紧。

安装车孔刀时，用小弯头扳手勾住螺母上的开口槽，由于车孔刀刀柄主体左端为淬火后的弹性体，所以能够很好地将车孔刀夹紧。

图3-96 六齿套料刀

a）套料刀的组成 b）刀体头部的展开形状

图3-97 小孔车孔刀（一）

a）刀柄 b）小孔车孔刀 c）刀柄螺母 d）开口套筒

小孔车孔刀底面与工件内孔面容易产生摩擦，这时可将车孔刀底部磨成R状的圆形，如图3-98所示。

图3-99所示车孔刀的最小加工孔径为2mm，使用时，将带有刀头的小刀柄插入刀柄主体内，通过小压板和螺钉将其固定。

图3-98 刀柄底部磨成R状

图3-99 小孔车孔刀（二）

某厂在车削如图3-100a所示工件的孔时，使用了如图3-100b所示的两面刃车孔刀，其前角为12°，后角为10°。制作时，应注意保证车孔刀安装在刀架上后，刀柄中心线基本对正工件轴线，刀头放入刀柄内后，要使刀头上两刀尖分别对准工件轴线，并将刀头夹紧。加工时，应注意使两面切削刃的切削量均匀。

图3-100 车小孔工件时用的两面刃车孔刀

a）小孔工件 b）两面刃车孔刀

由于该车孔刀两面均有切削刃，可以消除加工过程中背向力对刀柄的影响，防止了切削时因让刀而产生的喇叭孔现象，并有助于防止振动。

3.特大体积工件上孔的车削

图3-101a所示为大型罐体工件，需加工两端的端面和内孔，图3-101b所示是其在车床上的加工情况。将工件固定在支架1和支架2上，支架固定在地基的槽钢上。

图3-101 在车床上加工大型罐体工件

a）罐体工件 b）加工情况

支架与槽钢间可加垫板来调整罐体工件的中心高，使其中心高与车床中心高相一致。罐体上方的固定装置用槽钢做压板，通过压紧螺栓固定罐体。

纵向进给装置如图3-102a所示。将车床尾座拆下，套管和接头焊成一体后，一端夹在自定心卡盘上，另一端由轴支座支承。转动轴通过长键导向并可在套内作纵向滑动。转动轴与定位轴间用销1联接。连动套通过两个螺母1、2固定在定位轴上，连动套与连接杆通过销2联接。连接杆的左端固定在车床刀架上，刀架作进给运动时，就带动连杆装置沿车床导轨作纵向移动。

图3-102 进给装置和刀盘结构

a）纵向进给装置 b）左、右刀盘结构 c）横向走刀装置

左、右刀盘结构如图3-102b所示，通过螺栓1将刀盘固定在图3-102a右端的管上，用压紧螺栓将压板固定在刀盘上。车刀由螺栓2固定。通过螺栓3固定横向走刀装置，实现罐体工件两端内孔的加工。

横向走刀装置如图3-102c所示，该装置用图3-102b中的螺栓3固定在左、右刀盘上。通过手动来完成罐体端面的加工，旋转手轮带动丝杠使刀架横向运动实现走刀。刀架的导向是用导向键来完成的。

加工前，要对轴支座和支架处的各滑动部位进行注润滑油。

另外，在大型卧式车床上加工大型圆形工件（如车削ϕ400mm，长度为1600mm的圆柱工件）的孔和端面时，可使用如图3-103所示的托架装置，其托辊材料为软质铸铁。使用时，将托架装置固定在床身导轨上，然后用扳手松开T形螺栓4，调整两丝杠11，使两个托辊与工件接触好并受托力后，将T形螺栓4固定在架体12的T形槽上，即可进行工件的加工了。

图3-103 托架装置

1—端盖 2—滑动套 3—轴承 4—T形螺栓 5—滑动板 6—托辊 7—上支板 8—下支板 9—筋板 10—螺母 11—丝杠 12—架体 13、16—轴承 14—轴 15—压盖 17—托辊外圈