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一、浅解密绕弹簧是如何卷制的

　　拉伸弹簧和扭转弹簧一般为密绕弹簧。这类弹簧由于不需要“开档”，因此，其卷制方法较为简单。

　　卷制前，将芯轴夹紧在卡盘上（多用三爪卡盘自动定心卡紧），如果芯轴较长，另一端需用尾座顶住。卷制时，先将弹簧材料卡在“咬嘴”上，然后开动车床，芯轴旋转，弹簧材料绕在芯轴上。导料装置固定在车床的拖板上（一般用车床的刀架夹紧），已卷好的簧圈通过弹簧材料，推动带导料装置的溜板向前运动。当弹簧材料的直径较小时，往往推不动拖板，这时可以由操作者对溜板施以一定的力量，也可以用一钢丝绳，挂一重物。

　　一般，以加重量后，既拖不动溜板，又稍加力后，溜板能轻快地向前运动为宜，有条件时，也可以采用气垫溜板，通以压缩空气，让溜板于导轨之间产生气垫，使溜板运动所需的力就很小。

二、细长丝杠怎么车?

细长丝杠螺纹的大径与其长度之比为1∶30及其以上时，称为细长丝杠。丝杠是机械设备中传递运动的构件，是将旋转运动变为直线运动零件之一，不仅能传递一定的动力，准确地传递运动，而且可作精密的直线分度元件。由于其长径比较大，在机械加工过程中，机床、刀具等整个工艺系统极易弯曲和振动，加工后不能获得满意的表面粗糙度和几何精度，还常常由于翘曲、锥度过大、鼓肚或圆度达不到等原因造成工件报废。此外，由于细长丝杠散热性能差，切削过程中切削热使其产生相当大的线膨胀，也使工作产生变形和弯曲。由此可见，车削细长丝杠不仅生产效率很低，而且质量不易保证。为此提出下列方法，以解决细长丝杠的车削难题。

　　一、提高系统的刚性

　　由于细长丝杠加工过程的工艺系统刚性较差而影响生产效率和质量，因此必须对机床、工件和刀具作改进。这里主要从工件的装夹方面提出一些改进措施，以达到改善细长丝杠加工的切削条件，提高工件的刚性。

　　在卡盘装夹工件加工中使用后顶尖支承，比不用后顶尖而形成悬臂时，工件刚性提高很多。在车削细长丝杠时，使用了中心架，使支承间的距离缩短了一半，可提高工件的刚性。采用跟刀架车削细长丝杠时，缩短切削作用点和支承点之间的距离，工件的刚性得到很大的提高，切削作用点和支承点之间的距离约为5～10mm。

　　二、使用跟刀架

　　在车床上加工细长丝杠时，一来容易产生振动，不利于切削；二来不易保证零件的质量精度。解决这个难题的方法大致有两方面：其一是在切削时改善刀具的切削角度，选合理的切削用量；其二是增设辅具，即装上跟刀架，用以消除振动，以保证零件的质量和精度。车速也可以相应提高，进给量也可以增大，振动小，车出的零件弯曲度小，提高了生产率，同时也提高了零件的加工精度。

　　三、装夹方法的改进

　　在加工细长丝杠时，普遍存在的问题是质量差、效率低。前面已经介绍过提高刚性的方法，但由于切削热的影响，丝杠必然产生热伸长。而此时卡盘和顶尖之间的距离是固定的，则工作轴向就没有伸缩的余地，使丝杠产生弯曲变形。为了减少或消除这种变形，可采用如下方法：

　　1.在卡盘的每只卡爪与工件之间垫入Φ4mm×10mm的钢丝，夹入长度为15～20mm。垫入钢丝后，使工作件与卡爪之间成线接触，从而使工件与卡爪之间可以有稍许相对运动。避免工作件被卡爪卡死，起到方向调节的作用，减少工件的弯曲变形。

　　2.将机床尾座顶尖改为带弹簧的弹性顶尖。弹力大小由顶尖顶紧的程度决定。当工作件受切削热产生膨胀而伸长时，推动顶尖压缩弹簧作轴后移，避免了工件产生弯曲变形，从而保证加工精度。

　　3.采用缩颈法。在丝杠卡盘一头车出一个缩颈部分，缩颈部分的直径d=D/2（D为丝杠的坯料外径）。由于丝杠的缩颈部分直径减小了，其柔性增加，减少和消除由于丝杠本身的弯曲而在卡盘强制夹持下轴心线歪斜的影响，也起到了万向接头一样的作用。

　　四、工作的校直

　　细长丝杠料的弯曲，对加工会产生很大的影响，尤其是在高速回转下，由于离心力的惯性作用，加剧了坯料的弯曲变形，并引起振动，造成加工困难，质量降低。因此，细长丝杠在加工过程中的校直工作也是一项必不可少的内容。校直一般分冷校和热校两种，视工艺要求和坯料情况而定。

　　1.热校。通常在两种情况下采用热校直。一是在热处理后进行（丝杠一般进行调质处理），以消除粗加工和热处理中所产生的弯曲变形。其方法是在工作件热处理后，当工作件冷却到一定程度时，检查工件变形大小，如超过图样技术要求，需进行校直，一般在手压床上进行，校到工艺要求以内。这样校直，工件不易回弹，保证工作精加工之后的质量。

　　另一种热校方法是在半精加工后进行，其方法是将半精加工后的工件校直后，在一定温度的油池内浸泡，使工件校直过程中的应力得到消除，工件内部组织稳定，精加工之后不易再变回去（恢复到校直前的状态），使工件精加工后的精度得以长期保持。此方法一般用于精度要求较高的丝杠。

　　2.冷校。冷校也存在以下两种情况：一是在粗车前丝杠毛坯料的校直，以保证粗车后车圆；一是螺纹粗车后，在半精车或精车螺纹前进行。其作用和热校直相同，保证加工顺利进行和提高丝杠加工后的几何精度。

　　冷校直的方法有两种，通常采取的方法是在手压床上进行，毛坯料校直是在手压床工作台上垫两个等高的V形铁支承工件。半成品校直则用手压床的两顶尖顶住丝杠的中心孔支承。这种方法是用百分表找到丝杠弯曲部分的最高点，用压床的压头直接压最高点（压半成品时中间需垫木板），使工件产生塑性变形，使变曲度控制在工艺要求范围内。这种方法校直的工件，在经过精加工或热处理后，工件有可能会反弹回去，即全部或部分恢复到校直前的状态，造成工件精加工后的精度丧失，影响产品质量。

　　五、切削方式的改变

　　在车削加工中，一般走刀方向都是从尾座向床头方向，俗称正走向走刀。车削细长杠时需改用反向走刀，走刀的抗力方向使工件受拉应力。反向切削使工件受到拉伸作用，能消除振颤，使切削平稳，尤其是在车削丝杠外圆和粗切螺纹工序中，由于切削力大，更需要采用反向切削，尾座需装可伸缩的活顶尖。

　　值得一提的是，在安装刀具时，刀尖应稍高于工件中心线0.1～0.15mm，使切削过程中刀具的切削前角增大，减少切削力，也就减少切削力对工件的压缩。同时，在切削过程中，刀尖还起着托起工件的作用，用以抵消跟刀架支承块对工件的反作用力，相当于跟刀架的第四个支承块。

　　为了减少跟刀架支承块与工件的摩擦而造成支承块严重磨损，减少工件温度升高，同时冷却刀刃，在随时注意调整跟刀架松紧程度的同时，还需在切削过程中进行充分冷却和润滑，使切削顺利进行，保证粗车后螺纹的表面粗糙度。

　　六、合理选择车刀的几何形状

　　车削细长轴时，由于工件刚性差，刀具几何形状对工件产生的振动非常敏感。如果车刀的几何形状选择不当，也不可能得到良好的效果。选择时主要考虑以下几点：

　　1.为了减少切削力，减少细长轴的弯曲，车刀的主编角取75°～93°。

　　2.为了减小切削力，应该选择较大的前角，取15°～30°。

　　3.车刀前面应该磨有R1.5～3的断屑槽，使切屑卷曲折断。

　　4.选择负的刃倾角，取-3°～－10°，使切屑流向待加工表面。另一方面，车刀也容易切入工件，并可减少切削力。

　　5.刀刃粗糙度要高，并要经常保持锋利。

　　6.为了减少径向切削力，刀尖半径应选得较小（R﹤0.3mm），倒棱的宽度也应选得较小。

　　七、采用双刀架对刀切削

　　利用切削力和工件受力变形相抵消的原理，采用双刀架对中，即不需要使用中心架，也不需要使用跟刀架，只需采用适当刀具几何角度的双刀“对刀”切削，不但大大减小了工件弯曲变形，而且还能用大进给量，提高切削速度，同时进行粗车、半精车或精车，缩短加工时间，保证加工质量。

　　在车床床鞍上装上前后两个中拖板刀架，中拖板的丝杠也改成左右旋螺纹传动。采用前后两把车刀径向相对安装，半精车车刀正装，精车刀反装，沿同一轴向方向走刀，左右旋转丝杠带动两个中拖板刀架同时作径向进刀或退刀，使两刀同时切削，达到切削力相抵消的目的。为了使切削力平衡，精车刀需采用0°后角或小负后角，增加精车刀所产生的切削力，使之与半精车（切削余量大）所产生的切削力相平衡。径向切削力相互抵消，清除了细长丝杠切削容易变形的缺陷。同时精车刀的负后角形成的刀面对工件产生摩擦，使之起到一定的压光作用，改进了表面质量，提高了劳动生产效率。

车床尾座套筒修磨

摘要：车床尾座套筒在磨床上修磨，首先要读懂套筒加工图样中各部分的尺寸、形位公差、技术要求等相关内容，然后考虑加工方法、加工步骤及在加工时应注意哪些问题等。车床尾座套筒在修磨时，因磨削余量少，套筒上有二条槽，必须在加工中采用特殊的装夹和加工方法才能保证零件精度，对车床尾座套筒的图样进行分析，制定出合理加工工艺和切削用量，采取正确检测方法，达到修磨要求，此方法也可以应用其他带键槽主轴的磨削加工，为更多的技术工人学习借鉴。

在日常机械加工，常用车床来加工内外圆柱、圆锥、圆弧、球形、螺纹及偏心等，应用也比较广泛，在加工长度较长要使用尾座顶尖支撑；或在加工内形时，在尾座上要安装中心钻、钻头、铰刀及丝锥等，尾座在实际加工中应用比较多。车床尾座套筒是用来支撑工件，起定位与支撑作用。机床在工作中随着时间延长及加工产品数量的增加，尾座套筒容易与车床尾座发生摩擦，在伸缩运动中加剧了尾座套筒的磨损，当磨损的尾座套筒继续工作，加上在钻孔、铰孔等工作中，铁屑、垃圾等杂物容易嵌入尾座套筒内，未及时清理，使套筒拉毛，会使加工零件达不到加工要求，严重时会使套筒与尾座咬住，造成机床损坏，莫氏4号内锥孔在多次装拆钻头、铰刀等刀具时发生磨损，所以当发现有拉毛或磨损严重时应及时对套筒进行修磨。如何来修磨也是一个关键的问题，现介绍在磨床上修磨车床尾座套筒的方法。

1.主要技术要求和工艺分析（1）如图1所示车床尾座套筒，主要由外圆柱表面和内孔组成，外圆φ550-0.013和莫氏4号内圆锥孔有较高的尺寸精度，加之工件较长，孔较深，形状位置精度要求较高、表面粗糙度值较小，修磨余量极少，一般只有0.01～0.025mm余量（实际上只要修磨拉毛表面），外圆处还有键槽的影响等，要在极少余量中完成车床尾座套筒修磨，难度很大，应想各种方法来磨削达到加工精度要求。其技术要求：①热处理后硬度为45～50HRC。②莫氏4号内圆锥与塞规配合接触面积大于80%。

（2）采用先磨削外圆、再磨削内莫氏圆锥的方法磨削车床尾座套筒。由于其外圆柱面与内圆锥面不但有较高的尺寸精度要求，还有圆度、圆柱度、直线度及同轴度等几何公差要求，因此，准确地选择定位基准是达到精度要求的重要保证。

图1车床尾座套筒

磨外圆柱面时，一端采用60°内圆锥面为基准，另一端采用工艺外莫氏锥柄的中心孔为基准（此外莫氏锥柄的圆锥应与车床尾座套筒的内莫氏圆锥配磨）。用两端顶的方法磨削外圆柱面。再以修磨后的外圆柱面作为定位基准，磨削内莫氏圆锥。

（3）磨削内孔莫氏锥体时辅助套圈，由于外圆柱面有键槽、油槽，无法用中心架支撑。此时可加工一只辅助套圈，其孔与车床尾座套筒外圆约0.002mm的过盈配合，中心架支撑架在辅助套圈的外圆表面。辅助套圈壁厚一般控制在5mm左右、长度为40mm，如图2所示。在设计该套时要考虑过盈量不能太大，要便于拆卸。装上辅助套圈后，在两端顶的前提下精磨外圆，使圆度误差小于0.003mm，表面粗糙度值为Ra＝0.2μm。

图2辅助套圈的安装

（4）磨削莫氏4号内锥体。卡爪垫小紫铜块，用四爪单动卡盘和中心架装夹，如图3所示。校正卡盘处跳动与中心架支撑爪处跳动均应小于0.005mm，使工件轴线与主轴旋转轴线基本重合。用千分表调整中心架支撑爪，使其既起到支撑作用又不会破坏已校好的同轴度。

图3磨削莫氏4号内圆锥时装夹示意

磨内莫氏圆锥时，用涂色法检验接触面应大于80%，并尽量使莫氏量规的大端接触多些，磨削量要少，光出即可。

（5）增强砂轮接长轴的刚度。由于磨削孔径小，接长轴强度较差，可采用W18Cr4V高速钢或CrWMn等工具钢经热处理淬硬，以提高其刚性。磨削过程中要充分冷却、冲洗，使用切削液时，应直接浇注在砂轮与工件接触的部位，切削液量应充分、清洁，喷嘴出水口足够大。

2.加工方法与工序的设计（1）修研右端60°内圆锥面，表面粗糙度值Ra＝0.2μm，60°内圆锥角准确。

（2）选用M1432A万能外圆磨床加工。选择1—400×50×203—WA80L5V35m/sGB2484外圆砂轮。

（3）用砂布抛光车床尾座套筒莫氏4号内圆锥面，并装上莫氏4号外顶尖。鸡心夹头夹在莫氏4号顶尖上，头架主轴顶尖采用莫氏5号内顶尖，如图4所示。注意装夹莫氏4号顶尖时间，要调整套筒外圆的跳动量在0.005mm之内，才能磨削外圆。

图4磨削外圆装夹示意

（4）精磨车床尾座座套筒外圆，在工件外圆上有键槽和油槽的前提下，磨削时因冲击力砂轮容易磨损，造成圆度和圆柱度误差，因此，应勤修砂轮，时刻保持砂轮锐利。因车床尾座套筒属于修磨，外圆已达到图样尺寸，在修磨外圆时只能磨削很少的量，所以，在调整圆锥时不能将外圆整个长度磨出，只能采用对刀法磨削，即：分别在套筒的两端试切，然后根据横向进给刻度盘值与已磨外圆尺寸误差来判断工作台的锥度，尽量在最少磨削余量中调整好工作台的锥度。锥度调整时一定要细心，调整到小于0.003μm，同时也要观察一下外圆的圆度误差是否控制在0.005μm，直线度误差控制在0.002μm，在确认工件的圆度、圆柱度和直线度均符合要求时，将车床套筒总长光出即可。

（5）粗、精磨辅助套圈内孔，使其与车床尾座套筒外圆的配合为过盈配合，过盈量为0.001～0.002mm，表面粗糙度值为Ra＝0.4μm；把辅助套圈装在车床尾座套筒将要架中心架的外圆处（压装时表面涂润滑油）。

（6）按图2所示装夹，粗、精磨已装好的辅助套圈外圆，磨光即可。

（7）按图3所示装夹校正。当辅助套圈外圆磨好后，马上将闭式中心架（见图5）安装在辅助圈上，在二顶尖的支撑下调节中心架比较方便（见图6）。

图5闭式中心架

图6中心架支撑示意

闭式中心架的调整：先将闭式中心架固定在工作台上如图6所示，两顶尖顶住工件，调整中心架支撑，使其与车床尾座套筒辅助套圈外圆接触，千分表压缩值为0.05mm左右，调整垂直支撑块与工件接触，千分表指针作约0.002mm微量偏转，说明垂直支撑块已与工件接触即可；然后将千分表放在水平支撑块对面，同法调整水平支撑块与工件接触，千分表作0.002mm微量偏转；最后翻下中心架压盖，拧紧螺母、调整上压块与工件接触即可，这样中心架的中心位置就调整好了。中心架的中心位置定好后，将左顶尖取下，换上四爪单动卡盘，先用百分表校正工件外圆，再用千分表复检，使校正误差控制在0.002mm之内。此时，四爪单动卡盘夹持的工件中心基本上与主轴的旋转中心重合了。

四爪单动卡盘的四个爪是各自独立运动，装夹工件时必须将外圆轴线校正到与磨床主轴旋转轴线重合才能加工，因此在找正时比较困难，需要仔细调整中心。

四爪单动卡盘装夹车床尾座套筒时，卡爪的夹持长度不宜过长，且应在夹持处垫上紫铜块如图7所示，以便于校正和防止夹伤工件。校正好后，拆卸机床尾座。用四爪单动卡盘装夹校正工件如图8所示。

图7四爪单动卡爪上垫紫铜块

图8四爪单动卡盘装夹校正

四爪单动卡盘装夹车床尾座套筒校正方法：将工件旋转，用百分表找到工件的最高点，调整卡爪。假定1号卡爪最高，则应松开3号卡爪，夹紧1号卡爪，松紧的量应根据百分表上偏移值来确定，一般为偏移量的一半，但松开的量不能太大，不然工件要掉下来的。经过调整后，再来找一下最高点，用同样的方法，将最高点的对面卡爪松开，夹紧最高点，经过几次反复的调整，将圆跳动量控制在0.005mm之内，最后还要将每个卡爪紧一下，防止因松开未夹紧，四个卡爪全部紧一下就可以消除夹紧力不均匀。四爪单动卡盘找正如图9所示。

（8）修磨莫氏4号内圆锥孔。选择短、粗及刚性好的φ18mm×110mm接长杆，砂轮规格为1—25×20×6WA46L5V35m/sGB2484。

磨削莫氏4号内锥孔的方法：根据工件莫氏4号圆锥查表，莫氏锥3号锥角为2o58′31″，半角1o29′16″。将工作台逆时针搬转1o29′16″角度即可。因为是修磨内锥孔，余量很少，因此只能采用试切对刀法试磨削。将砂轮在孔口碰一下，记住横向进给手轮的刻度，然后将砂轮伸至内锥底端，也用横向进给，看到有火花，磨到工件后，记住横向进给手轮的刻度，根据二次进刀手轮的刻度误差来调整工作台的锥度，然后在将工件圆锥长度磨出约1/3时，退出砂轮，擦净内孔，用莫氏4号塞环规涂色法测量圆锥角是否准确。在塞环的圆锥表面顺着圆锥在长度的素线上，均匀涂3条分布约120o、极薄的一层显示剂（红丹粉或蓝油），将环规与锥面配合后，将锥度台阶轴往复转动约1/3转，观察塞规上显示剂被“复印”和工件内圆锥表面显示剂的擦痕的接触面积和分布情况，来判断圆锥角的准确性。若塞规的大端擦去，说明锥度偏小，要将工件台逆时针转动，转动量要根据接触面面积大小来确定；反之，工作台顺时针旋转，调整工作台角度时，应注意调整量一次不要过大。过大后容易使锥反向变化，造成工作台调整时有间隙产生，很难控制。磨削时要注意：磨削过程中要保持砂轮锋利，要勤修整砂轮，这样圆锥面用莫氏4号塞规涂色检验时的素线比较直，保证莫氏4号塞规与内锥孔有接解面积大于80%。

图9四爪单动卡盘找正

内莫氏圆锥与莫氏量规的圆锥接触面积用涂色法检验：因是修磨，尺寸控制是没有要求的，该套筒本身已到尺寸，只要光出即可；若是从毛坯直接加工，要看图样，内圆锥大端直径可通过控制大端直径距莫氏量规通止线的距离来实现，尽量加工至上偏差，便于今后的修磨有余量。磨削过程中应经常为中心架支撑爪加油润滑。

3.结语车床尾座套筒的加工是属于修磨，因此加工余量极少，在磨削锥度的调整比较困难，应根据平时积累的经验采用最合适的方法来加工。

参考文献：

[1]郁枫.高级磨工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

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