外圆柱面的加工

2.2　外圆柱面的加工

在模具零件中，有许多都是圆柱面，例如凸模、型芯、导柱、导套、顶杆等的外形表面都是圆柱面，在加工圆柱面的过程中，除了要保证各加工表面的尺寸精度外，还要保证各相关表面的同轴度、垂直度要求。圆柱面的加工一般采用车削进行粗加工和半精加工，经热处理后，在外圆磨床上进行精加工，再经过研磨达到设计要求。表2-1为常见圆柱面的加工方案、经济精度、表面粗糙度和适用范围，实际加工时可根据具体要求和条件来选择适当的加工方法。

表2-1　圆柱面的加工方案

车削是在车床上用车刀对工件进行的一种切削加工方法。车床的种类很多，常用的有卧式车床、六角车床、立式车床、多刀自动和半自动车床、数控车床。其中以卧式车床应用最广泛。对于形状比较复杂的小零件的成批生产，也可以采用六角车床加工。数控车床由于具有卧式车床、转塔车床、仿形车床、自动和半自动车床的功能，特别适合于复杂零件的高精度加工。车刀按车削对象的不同，分为偏刀、弯头刀、切断刀、镗刀、圆弧刀和螺纹车刀，其中偏刀和弯头刀可用于车削外圆和端面等，如图2-1所示。

在普通车床上车削圆柱面时，工件一般安装在三爪卡盘中。三爪卡盘的特点是可以自动定心，装夹方便而迅速。但对于较长的轴类零件，常采用前后顶尖来支撑工件，此时，工件两端预先钻好顶尖孔，加工时以顶尖孔来确定工件的位置，通过拨盘和鸡心夹头带动工件旋转并承受切削扭矩，如图2-2所示。

图2-1　车削外圆车刀的选择

图2-2　顶尖、拨盘和鸡心夹头

1—螺钉；2—顶尖；3—拨盘；4—鸡心夹头；5—后顶尖

当工件尺寸较大或形状比较复杂时，常采用四爪卡盘或花盘来安装工件，其结构如图2-3所示。此时安装工件必须反复校正，对于不对称零件还需要注意平衡，因此，此法生产效率较低，但经过努力可以获得较高精度。

图2-3　四爪卡盘和花盘

1—调整螺钉；2—卡爪；3—压板；4—螺栓；5—T形槽；6—工件；7—平衡铁

对于同轴度要求较高的模具零件（如导套等），可采用芯轴进行安装加工，其结构如图2-4所示。用芯轴安装工件时，应先将工件的孔进行精加工（IT7～IT9），然后以孔定位，将工件安装在芯轴上，再把芯轴安装在前后顶尖之间。

图2-4　用芯轴安装工件

（1）当工件的厚度尺寸小于孔径尺寸时，一般采用圆柱体芯轴安装工件，工件安装在带台阶的芯轴上并用螺母压紧，工件孔与芯轴的配合采用H6/H7，见图2-4（a）。

（2）当工件的厚度尺寸大于孔径尺寸时，可采用带有锥度为1/1000～1/5000的小锥度的芯轴安装工件。工件孔与芯轴配合时，靠接触面间过盈产生的弹性变形来夹紧工件，故切削力不能太大，以防止工件在芯轴上滑动而影响正常切削。小锥度芯轴的定心精度较高，可达0.01～0.05mm，多用于精车，见图2-4（b）。

圆柱面的精加工是在磨床上磨削完成的。其加工方式是以高速旋转的砂轮对低速旋转的工件进行磨削，工件相对于砂轮作纵向往复运动。外圆磨削的尺寸精度可达IT5～IT6，表面粗糙度R_a=0.8～0.2μm。在外圆磨床上加工圆柱面的磨削工艺要点见表2-2。

表2-2　外圆磨削工艺要点

（续表）

为了进一步提高工件的表面质量，可以增加研磨工序。在生产批量大的情况下，研磨加工在专用研磨机上进行。在单件或小批量生产中，可采用研磨工具进行手工研磨。研磨精度可达IT4～IT6，表面粗糙度R_a=0.1～0.012μm。