3.2 外圓的車削操作
外圓車削操作一般可以分為粗車和精車兩個階段。其中：粗車外圓，就是把毛坯上的多余部分（即加工余量）盡快地車去，這時不要求工件達到圖紙要求的尺寸精度和表面粗糙度。但粗車時應留有一定的精車余量；精車外圓，就是把工件上經過粗車后留有的少量余量車去，使工件達到圖紙或工藝上規定的尺寸精度和表面粗糙度。
3.2.1 外圓車刀的結構及安裝
按所用外圓車刀的不同，常用的外圓車削操作形式如圖3-2所示。
圖3-2 車外圓
（1）常用的外圓車刀
①75°硬質合金鋼件粗車刀。結構如圖3-3所示（其中圖3-3中a、b值見3-1表和3-2表），該刀具的特點與應用如下。
圖3-3 75°硬質合金鋼件粗車刀
表3-1 直線型硬質合金車刀斷屑槽尺寸
表3-2 圓弧型硬質合金車刀斷屑槽尺寸
a.刀片采用YT5或YT15。
b.主偏角κr=75°；刃傾角λs=-5°～-10°；主切削刃上磨有倒棱br1=（0.8～1）f；倒棱前角γo1=-5°～-10°。因此，車刀刀頭散熱條件好，刀尖及切削刃強度好。適用于粗車鋼件。
c.一般切削用量可選ap=3～5mm；f=0.4～0.8mm/r；vc=80～120m/min。
②90°硬質合金鋼件精車刀。結構如圖3-4所示（其中圖3-4中a、b值見表3-1和表3-2），該刀具的特點與應用如下。
圖3-4 90°硬質合金鋼件精車刀
a.刀片采用YT15或YI30。
b.前角較大γo=10°～25°，并磨有圓弧形斷屑槽。因此，車刀鋒利并能自行斷屑。適用于精車鋼件。
c.一般切削用量可選ap=0.4～0.75mm；f=0.08～0.15mm/r；vc=130m/min。
③75°硬質合金鑄鐵粗車刀。結構如圖3-5所示，該刀具的特點與應用如下。
圖3-5 硬質合金鑄鐵粗車刀
a.刀片采用YG6。
b.主偏角κr=75°，副偏角
；前角γo=15°；斜向負倒棱（0.2～0.4）f至（1～1.5）f；刃傾角λs=-3°；刀尖圓弧γε=1.5mm。因此，車刀刀頭散熱條件好，刀尖及切削刃強度好。適用于粗車鑄鐵件。
c.一般切削用量可選ap=5～10mm；f=0.75～1.5mm/r；vc=30～50m/min。
④45°硬質合金鑄鐵精車刀。結構如圖3-6所示，該刀具的特點與應用如下。
圖3-6 硬質合金鑄鐵精車刀
a.刀片采用YG6或YG3。
b.前角γo=8°；磨有倒棱
；修光刃
；并有R1的過渡刃。適用于精車鑄鐵件。
c.一般切削用量可選ap=0.2～0.35mm；f=0.2～0.5mm/r；vc=50m/min。
（2）車刀的安裝
車刀安裝的是否正確，直接影響切削的順利進行和工件的加工質量。即使刀具的角度刃磨得非常合理，如果安裝的不正確，也會改變車刀的實際工作角度。所以，在安裝車刀時，應注意以下幾點。
①車刀在刀架上正確安裝[圖3-7（a）]，其伸出長度正確（一般不超過刀桿厚度的2倍），車刀下面的墊片平整，數量少，并與刀架對齊，壓緊牢固。相反，圖3-7（b）及圖3-7（c）中的車刀伸出過長而且墊片也沒對齊，所以，安裝得不正確。
圖3-7 車刀的安裝
②車刀刀尖應裝得與工件中心線等高，其方法有以下幾種。
a.根據車床主軸中心高，用鋼尺測量方法裝刀，如圖3-8所示。
圖3-8 用鋼尺測量中心高對刀
b.根據尾座頂尖的高度裝刀，如圖3-9所示。
圖3-9 按尾座頂尖高度裝刀
c.把車刀靠近工件端面用目測估計車刀的高低，然后緊固車刀將工件端面車一刀，再根據工件端面中心裝準車刀，如圖3-10所示。
圖3-10 按工件端面中心裝刀
③安裝車刀時，刀桿軸線應與走刀方向垂直，若車刀裝得歪斜會使主偏角和副偏角的數值發生變化，見圖3-11。
圖3-11 車刀裝得歪斜對車刀偏角的影響
a.當刀桿裝得與工件軸線垂直時，主偏角與副偏角不改變，如圖3-11（a）所示。
b.當刀桿裝得向右歪斜時，則主偏角增大，副偏角減小，如圖3-11（b）所示。
c.當刀桿裝得向左歪斜時，則主偏角減小，副偏角增大，如圖3-11（c）所示。
④車刀至少要用兩個螺釘壓緊在刀架上。
3.2.2 軸類零件的裝夾
不同結構的軸類零件，其采用的裝夾方法也不同，生產中，軸類零件常用的裝夾方法主要有以下幾方面。
（1）用四爪單動卡盤裝夾
四爪單動卡盤的結構如圖3-12所示，裝夾時通過卡爪的向卡盤中心的移動實現夾緊，使用時，卡爪可裝成正爪或反爪使用。卡盤后面配有連接盤（法蘭盤），連接盤的內螺紋與車床主軸螺紋相配合。
圖3-12 四爪單動卡盤
1～4—卡爪；5—絲桿
采用四爪單動卡盤裝夾具有夾緊力大的優點，因此四爪單動卡盤裝夾適用于裝夾大型或形狀不規則的工件。但因四爪單動卡盤的四個爪是各自獨立運動的，因此，工件裝夾時必須將加工部分的旋轉軸線找正到與車床主軸旋轉軸線重合后才可車削，找正的方法如下。
①用劃針盤校正外圓時，先使劃針稍離工件外圓，如圖3-13所示，然后慢慢轉動卡盤，觀察工件表面與針尖之間的間隙的大小。根據間隙大小調整卡爪位置，直到工件轉動一周，針尖與工件表面距離均等為止。
圖3-13 用劃針盤校正外圓
在加工較長的工件時，必須校正工件的前、后端面外圓。
②用劃針盤校正短工件時，除校正外圓外，還必須校正端面。校正時，把劃針尖放在工件端面近邊緣處，見圖3-14，慢慢轉動工件，觀察工件端面與針尖之間的間隙的大小。根據間隙大小，用銅錘或木錘輕輕敲擊，直到端面各處與針尖距離相等為止。在校正工件時，端面和外圓必須同時兼顧。
圖3-14 用劃針盤校正端面
③在四爪卡盤上校正精度較高的工件時，可用百分表來代替劃針盤，見圖3-15。
圖3-15 用百分表校正工件
④用劃針盤校正“十字線”方法。如圖3-16所示。
圖3-16 方形工件
在加工方形工件對稱中心圓臺時為保證工件的對稱，必須校正工件上的AB與CD兩條中心線（俗稱十字線）。校正時，先將劃針盤放在中拖板上（見圖3-17），搖動中拖板移動劃針，使針尖在水平位置上對準AB線。劃針不動，將工件旋轉180°，再用中拖板移動劃針，看劃針尖是否對準AB線，如劃針尖高于或低于AB線，則應調整卡爪（其調整量為劃針尖與AB線間距的1/2）。然后再將工件旋轉180°重復前面的動作，直到工件兩次旋轉180°，AB線與劃針尖移動的線完全重合為止。校正CD線的方法與校正AB線相同。
圖3-17 十字線校正方法
（2）用三爪自定心卡盤裝夾
三爪自定心卡盤的結構如圖3-18所示，三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的。當扳手方榫插入小錐齒輪2的方孔1轉動時，小錐齒輪2就帶動大錐齒輪3轉動。大錐齒輪3的背面是一平面螺紋4，三個卡爪5背面的螺紋與平面螺紋嚙合，因此當平面螺紋轉動時，就帶動三個卡爪同時作向心或離心移動。三爪卡盤三個卡爪背面的平面螺紋起始距離不同，安裝時需將卡爪上的號碼1、2、3和卡盤上的號碼1、2、3對好，按順序安裝。
圖3-18 三爪自定心卡盤
1—方孔；2—小錐齒輪；3—大錐齒輪；4—平面螺紋；5—卡爪
三爪卡盤也可裝成正爪和反爪，一般卡爪伸出卡盤圓周不超過卡爪長度的1/3，否則卡爪與平面螺紋只有1～2牙嚙合，受力時容易使卡爪上的牙齒碎裂。所以裝夾大直徑工件時，盡量采用反爪裝夾。
三爪自定心卡盤能自動定心，工件裝夾后一般不需找正，但在加工同軸度要求較高的工件時，也需逐件校正。它適用于裝夾外形規則的零件如圖柱形、正三邊形、正六邊形等工件。
卡盤旋緊后應裝上并擰緊主軸卡盤上的保險裝置，如圖3-19所示，以防卡盤脫落。
圖3-19 卡盤保險裝置
（3）用兩頂尖裝夾
對于較長的或必須經過多次裝夾才能完成的工件（如細長軸等），或工序較多，在車削后還要進行磨削加工的工件，為了使每次裝夾都能保持其安裝精度（保證同軸度），多采用兩頂尖裝夾工件。用兩頂尖裝夾方便，不需校正，安裝精度高。但必須先在工件兩端鉆出中心孔。
①中心孔的類型及用途
a.A型中心孔。A型中心孔用于不需要重復使用的中心孔，且精度一般的軸類零件，其形狀、尺寸見表3-3。
表3-3 A型中心孔
注：1.尺寸l取決于中心鉆的長度，此值不應小于t值。
2.當在圖樣上標注中心孔時，必須注明中心孔的標準代號。
b.B型中心孔。B型中心孔用于精度要求高、工序較多、需多次使用中心孔的軸類零件。其形狀、尺寸見表3-4。
表3-4 B型中心孔
注：尺寸l取決于中心鉆的長度，此值不應小于t值。
c.C型中心孔。C型中心孔用于需在軸向固定其他零件的工件。其形狀、尺寸見表3-5。
表3-5 C型中心孔
d.R型中心孔。R型中心孔與A型中心孔相似，都是為圓弧面與頂尖接觸，配合變成線接觸，可自動糾正少量的位置偏差，適用于定位精度要求高的軸類零件，但R型中心孔極少使用。其形狀、尺寸見表3-6。
表3-6 R型中心孔
②中心鉆的類型及用途
a.不帶護錐中心鉆（A型），見圖3-20，適用于加工A型中心孔。
圖3-20 不帶護錐中心鉆（A型）
b.帶護錐中心鉆（B型），見圖3-21，適用于加工B型中心孔。
圖3-21 帶護錐中心鉆（B型）
c.弧形中心鉆（R型），見圖3-22，適用于加工R型中心孔。
圖3-22 弧形中心鉆（R型）
③中心孔的加工。鉆中心孔前必須將尾座嚴格地校正，如圖3-23所示，使其對準主軸中心，見圖3-24。中心孔的加工通常按以下方法進行。
圖3-23 尾座橫向位置調整
圖3-24 校正尾座與主軸對中心
a.對于直徑6mm以下的中心孔通常用中心鉆直接鉆出。在直徑較小的工件上鉆中心孔時，應把工件夾緊在卡盤上，盡可能伸出短些，校正后，端面車平，不允許留有凸頭。然后把中心鉆裝在鉆夾頭中夾緊，并直接或用錐形套柄過渡插入車床尾座套筒的錐孔中。然后緩慢均勻地搖動尾座手輪，當中心鉆鉆入工件端面時（見圖3-25），速度要減慢，并保持均勻，加切削液，還應勤退刀，及時清除切屑。當中心孔鉆到尺寸時，先停止進給，再停機，利用主軸慣性使中心孔表面修圓整后再退出。
圖3-25 在車床上鉆中心孔
b.在直徑大而又長的工件上鉆中心孔。如果工件直徑較大，而且又長，不能通過車床主軸孔內，這時采用卡盤夾持及中心架支承的方法鉆中心孔，見圖3-26。
圖3-26 在中心架上鉆中心孔
c.鉆C型中心孔。用兩個不同直徑的鉆頭鉆螺紋底孔和短圓柱孔，如圖3-27（a）、圖3-27（b）所示，內螺紋用絲錐攻出，見圖3-27（c），60°及120°錐面可用60°及120°锪鉆锪出，如圖3-27（d）、圖3-27（e）所示，或用改制的B型中心鉆鉆出[見圖3-27（f）]。
圖3-27 C型中心孔的加工
④中心孔質量分析。正確的中心孔形狀如圖3-28（a）所示；當中心孔鉆得過深時，將使頂尖跟中心孔不能錐面配合，接觸不好，如圖3-28（b）所示；若工件直徑很小，但中心孔鉆得很大，將使工件因沒有端面而形成廢品，如圖3-28（c）所示；圖3-28（d）、圖3-28（e）為中心孔鉆偏，使工件毛坯車不到規定尺寸而造成廢品的情形；圖3-28（f）所示為兩端中心孔連線與工件軸線不重合，造成工件余量不夠而成廢品的情形；圖3-28（g）所示為中心鉆磨損以后，圓柱部分修磨得太短，造成頂尖與中心孔的底相碰，使60°錐面不接觸而影響加工精度的情形。
圖3-28 中心孔質量分析
⑤用兩頂尖安裝工件示例。頂尖有前頂尖和后頂尖兩種。它用來定位，并承受工件的重力和切削力。
插在主軸錐孔內與主軸一起旋轉的叫前頂尖[圖3-29（a）]。有時為了準確和方便，也可以在三爪卡盤上夾一段鋼料，車成60°頂尖來代替前頂尖[圖3-29（b）]。該頂尖在卡盤上拆下后，當再次使用時，應重新車削錐面，以保證頂尖錐面旋轉軸線與車床主軸旋轉軸線重合。
圖3-29 前頂尖
插入車床尾座套筒內的叫后頂尖。后頂尖又分固定頂尖和回轉頂尖兩種，具體參見本書“2.3.4車床典型夾具”的相關內容。
采用兩頂尖定位，通常采用以下幾種方式來傳遞車床主軸的旋轉運動。
a.撥盤和彎頭雞心夾頭帶動工件旋轉。如圖3-30所示，通過撥盤盤面上帶有的U形槽與彎頭雞心夾頭配合，實現對所裝夾工件的旋轉運動的傳遞。
圖3-30 用彎頭雞心夾頭裝夾工件
b.撥盤和直尾雞心夾頭帶動工件旋轉。如圖3-31所示，通過撥盤盤面帶有撥桿與直尾雞心夾頭配合，實現對所裝夾工件的旋轉運動的傳遞。
圖3-31 用直尾雞心夾頭裝夾工件
c.三爪卡盤帶動工件旋轉。如圖3-32所示，通過用三爪卡盤代替撥盤，實現對所裝夾工件的旋轉運動的傳遞。
圖3-32 用三爪卡盤代替撥盤裝夾工件
d.外撥頂尖帶動工件旋轉。如圖3-33所示，是通過外撥頂尖和回轉頂尖頂緊時的摩擦力來帶動零件旋轉的，適用于一端有中心孔且余量較小的軸類工件。
圖3-33 外撥頂尖撥頂裝夾
e.內撥頂尖帶動工件旋轉。如圖3-34所示，是通過兩個內撥頂尖配合裝夾，實現對所裝夾工件的旋轉運動的傳遞，適用于兩端有孔的軸類工件。
圖3-34 內撥頂尖撥頂裝夾
f.傘形回轉頂尖帶動工件旋轉。如圖3-35所示，是通過傘形回轉頂尖與回轉頂尖配合裝夾，通過傘形回轉頂尖對所裝夾工件的旋轉運動的傳遞，適用于兩端有孔，余量較小的軸類工件。
圖3-35 傘形回轉頂尖裝夾
（4）用一夾一頂裝夾
一夾一頂裝夾是一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖頂住的方法。這種方法裝夾牢固，安全、剛性好。為防止工件軸向竄動，在卡盤內裝一個限位支承，或用工件臺階進行限位，如圖3-36所示。
圖3-36 一夾一頂安裝工件