3.2 外圆的车削操作
外圆车削操作一般可以分为粗车和精车两个阶段。其中：粗车外圆，就是把毛坯上的多余部分（即加工余量）尽快地车去，这时不要求工件达到图纸要求的尺寸精度和表面粗糙度。但粗车时应留有一定的精车余量；精车外圆，就是把工件上经过粗车后留有的少量余量车去，使工件达到图纸或工艺上规定的尺寸精度和表面粗糙度。
3.2.1 外圆车刀的结构及安装
按所用外圆车刀的不同，常用的外圆车削操作形式如图3-2所示。
图3-2 车外圆
（1）常用的外圆车刀
①75°硬质合金钢件粗车刀。结构如图3-3所示（其中图3-3中a、b值见3-1表和3-2表），该刀具的特点与应用如下。
图3-3 75°硬质合金钢件粗车刀
表3-1 直线型硬质合金车刀断屑槽尺寸
表3-2 圆弧型硬质合金车刀断屑槽尺寸
a.刀片采用YT5或YT15。
b.主偏角κr=75°；刃倾角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，车刀刀头散热条件好，刀尖及切削刃强度好。适用于粗车钢件。
c.一般切削用量可选ap=3～5mm；f=0.4～0.8mm/r；vc=80～120m/min。
②90°硬质合金钢件精车刀。结构如图3-4所示（其中图3-4中a、b值见表3-1和表3-2），该刀具的特点与应用如下。
图3-4 90°硬质合金钢件精车刀
a.刀片采用YT15或YI30。
b.前角较大γo=10°～25°，并磨有圆弧形断屑槽。因此，车刀锋利并能自行断屑。适用于精车钢件。
c.一般切削用量可选ap=0.4～0.75mm；f=0.08～0.15mm/r；vc=130m/min。
③75°硬质合金铸铁粗车刀。结构如图3-5所示，该刀具的特点与应用如下。
图3-5 硬质合金铸铁粗车刀
a.刀片采用YG6。
b.主偏角κr=75°，副偏角
；前角γo=15°；斜向负倒棱（0.2～0.4）f至（1～1.5）f；刃倾角λs=-3°；刀尖圆弧γε=1.5mm。因此，车刀刀头散热条件好，刀尖及切削刃强度好。适用于粗车铸铁件。
c.一般切削用量可选ap=5～10mm；f=0.75～1.5mm/r；vc=30～50m/min。
④45°硬质合金铸铁精车刀。结构如图3-6所示，该刀具的特点与应用如下。
图3-6 硬质合金铸铁精车刀
a.刀片采用YG6或YG3。
b.前角γo=8°；磨有倒棱
；修光刃
；并有R1的过渡刃。适用于精车铸铁件。
c.一般切削用量可选ap=0.2～0.35mm；f=0.2～0.5mm/r；vc=50m/min。
（2）车刀的安装
车刀安装的是否正确，直接影响切削的顺利进行和工件的加工质量。即使刀具的角度刃磨得非常合理，如果安装的不正确，也会改变车刀的实际工作角度。所以，在安装车刀时，应注意以下几点。
①车刀在刀架上正确安装[图3-7（a）]，其伸出长度正确（一般不超过刀杆厚度的2倍），车刀下面的垫片平整，数量少，并与刀架对齐，压紧牢固。相反，图3-7（b）及图3-7（c）中的车刀伸出过长而且垫片也没对齐，所以，安装得不正确。
图3-7 车刀的安装
②车刀刀尖应装得与工件中心线等高，其方法有以下几种。
a.根据车床主轴中心高，用钢尺测量方法装刀，如图3-8所示。
图3-8 用钢尺测量中心高对刀
b.根据尾座顶尖的高度装刀，如图3-9所示。
图3-9 按尾座顶尖高度装刀
c.把车刀靠近工件端面用目测估计车刀的高低，然后紧固车刀将工件端面车一刀，再根据工件端面中心装准车刀，如图3-10所示。
图3-10 按工件端面中心装刀
③安装车刀时，刀杆轴线应与走刀方向垂直，若车刀装得歪斜会使主偏角和副偏角的数值发生变化，见图3-11。
图3-11 车刀装得歪斜对车刀偏角的影响
a.当刀杆装得与工件轴线垂直时，主偏角与副偏角不改变，如图3-11（a）所示。
b.当刀杆装得向右歪斜时，则主偏角增大，副偏角减小，如图3-11（b）所示。
c.当刀杆装得向左歪斜时，则主偏角减小，副偏角增大，如图3-11（c）所示。
④车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上。
3.2.2 轴类零件的装夹
不同结构的轴类零件，其采用的装夹方法也不同，生产中，轴类零件常用的装夹方法主要有以下几方面。
（1）用四爪单动卡盘装夹
四爪单动卡盘的结构如图3-12所示，装夹时通过卡爪的向卡盘中心的移动实现夹紧，使用时，卡爪可装成正爪或反爪使用。卡盘后面配有连接盘（法兰盘），连接盘的内螺纹与车床主轴螺纹相配合。
图3-12 四爪单动卡盘
1～4—卡爪；5—丝杆
采用四爪单动卡盘装夹具有夹紧力大的优点，因此四爪单动卡盘装夹适用于装夹大型或形状不规则的工件。但因四爪单动卡盘的四个爪是各自独立运动的，因此，工件装夹时必须将加工部分的旋转轴线找正到与车床主轴旋转轴线重合后才可车削，找正的方法如下。
①用划针盘校正外圆时，先使划针稍离工件外圆，如图3-13所示，然后慢慢转动卡盘，观察工件表面与针尖之间的间隙的大小。根据间隙大小调整卡爪位置，直到工件转动一周，针尖与工件表面距离均等为止。
图3-13 用划针盘校正外圆
在加工较长的工件时，必须校正工件的前、后端面外圆。
②用划针盘校正短工件时，除校正外圆外，还必须校正端面。校正时，把划针尖放在工件端面近边缘处，见图3-14，慢慢转动工件，观察工件端面与针尖之间的间隙的大小。根据间隙大小，用铜锤或木锤轻轻敲击，直到端面各处与针尖距离相等为止。在校正工件时，端面和外圆必须同时兼顾。
图3-14 用划针盘校正端面
③在四爪卡盘上校正精度较高的工件时，可用百分表来代替划针盘，见图3-15。
图3-15 用百分表校正工件
④用划针盘校正“十字线”方法。如图3-16所示。
图3-16 方形工件
在加工方形工件对称中心圆台时为保证工件的对称，必须校正工件上的AB与CD两条中心线（俗称十字线）。校正时，先将划针盘放在中拖板上（见图3-17），摇动中拖板移动划针，使针尖在水平位置上对准AB线。划针不动，将工件旋转180°，再用中拖板移动划针，看划针尖是否对准AB线，如划针尖高于或低于AB线，则应调整卡爪（其调整量为划针尖与AB线间距的1/2）。然后再将工件旋转180°重复前面的动作，直到工件两次旋转180°，AB线与划针尖移动的线完全重合为止。校正CD线的方法与校正AB线相同。
图3-17 十字线校正方法
（2）用三爪自定心卡盘装夹
三爪自定心卡盘的结构如图3-18所示，三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的。当扳手方榫插入小锥齿轮2的方孔1转动时，小锥齿轮2就带动大锥齿轮3转动。大锥齿轮3的背面是一平面螺纹4，三个卡爪5背面的螺纹与平面螺纹啮合，因此当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪同时作向心或离心移动。三爪卡盘三个卡爪背面的平面螺纹起始距离不同，安装时需将卡爪上的号码1、2、3和卡盘上的号码1、2、3对好，按顺序安装。
图3-18 三爪自定心卡盘
1—方孔；2—小锥齿轮；3—大锥齿轮；4—平面螺纹；5—卡爪
三爪卡盘也可装成正爪和反爪，一般卡爪伸出卡盘圆周不超过卡爪长度的1/3，否则卡爪与平面螺纹只有1～2牙啮合，受力时容易使卡爪上的牙齿碎裂。所以装夹大直径工件时，尽量采用反爪装夹。
三爪自定心卡盘能自动定心，工件装夹后一般不需找正，但在加工同轴度要求较高的工件时，也需逐件校正。它适用于装夹外形规则的零件如图柱形、正三边形、正六边形等工件。
卡盘旋紧后应装上并拧紧主轴卡盘上的保险装置，如图3-19所示，以防卡盘脱落。
图3-19 卡盘保险装置
（3）用两顶尖装夹
对于较长的或必须经过多次装夹才能完成的工件（如细长轴等），或工序较多，在车削后还要进行磨削加工的工件，为了使每次装夹都能保持其安装精度（保证同轴度），多采用两顶尖装夹工件。用两顶尖装夹方便，不需校正，安装精度高。但必须先在工件两端钻出中心孔。
①中心孔的类型及用途
a.A型中心孔。A型中心孔用于不需要重复使用的中心孔，且精度一般的轴类零件，其形状、尺寸见表3-3。
表3-3 A型中心孔
注：1.尺寸l取决于中心钻的长度，此值不应小于t值。
2.当在图样上标注中心孔时，必须注明中心孔的标准代号。
b.B型中心孔。B型中心孔用于精度要求高、工序较多、需多次使用中心孔的轴类零件。其形状、尺寸见表3-4。
表3-4 B型中心孔
注：尺寸l取决于中心钻的长度，此值不应小于t值。
c.C型中心孔。C型中心孔用于需在轴向固定其他零件的工件。其形状、尺寸见表3-5。
表3-5 C型中心孔
d.R型中心孔。R型中心孔与A型中心孔相似，都是为圆弧面与顶尖接触，配合变成线接触，可自动纠正少量的位置偏差，适用于定位精度要求高的轴类零件，但R型中心孔极少使用。其形状、尺寸见表3-6。
表3-6 R型中心孔
②中心钻的类型及用途
a.不带护锥中心钻（A型），见图3-20，适用于加工A型中心孔。
图3-20 不带护锥中心钻（A型）
b.带护锥中心钻（B型），见图3-21，适用于加工B型中心孔。
图3-21 带护锥中心钻（B型）
c.弧形中心钻（R型），见图3-22，适用于加工R型中心孔。
图3-22 弧形中心钻（R型）
③中心孔的加工。钻中心孔前必须将尾座严格地校正，如图3-23所示，使其对准主轴中心，见图3-24。中心孔的加工通常按以下方法进行。
图3-23 尾座横向位置调整
图3-24 校正尾座与主轴对中心
a.对于直径6mm以下的中心孔通常用中心钻直接钻出。在直径较小的工件上钻中心孔时，应把工件夹紧在卡盘上，尽可能伸出短些，校正后，端面车平，不允许留有凸头。然后把中心钻装在钻夹头中夹紧，并直接或用锥形套柄过渡插入车床尾座套筒的锥孔中。然后缓慢均匀地摇动尾座手轮，当中心钻钻入工件端面时（见图3-25），速度要减慢，并保持均匀，加切削液，还应勤退刀，及时清除切屑。当中心孔钻到尺寸时，先停止进给，再停机，利用主轴惯性使中心孔表面修圆整后再退出。
图3-25 在车床上钻中心孔
b.在直径大而又长的工件上钻中心孔。如果工件直径较大，而且又长，不能通过车床主轴孔内，这时采用卡盘夹持及中心架支承的方法钻中心孔，见图3-26。
图3-26 在中心架上钻中心孔
c.钻C型中心孔。用两个不同直径的钻头钻螺纹底孔和短圆柱孔，如图3-27（a）、图3-27（b）所示，内螺纹用丝锥攻出，见图3-27（c），60°及120°锥面可用60°及120°锪钻锪出，如图3-27（d）、图3-27（e）所示，或用改制的B型中心钻钻出[见图3-27（f）]。
图3-27 C型中心孔的加工
④中心孔质量分析。正确的中心孔形状如图3-28（a）所示；当中心孔钻得过深时，将使顶尖跟中心孔不能锥面配合，接触不好，如图3-28（b）所示；若工件直径很小，但中心孔钻得很大，将使工件因没有端面而形成废品，如图3-28（c）所示；图3-28（d）、图3-28（e）为中心孔钻偏，使工件毛坯车不到规定尺寸而造成废品的情形；图3-28（f）所示为两端中心孔连线与工件轴线不重合，造成工件余量不够而成废品的情形；图3-28（g）所示为中心钻磨损以后，圆柱部分修磨得太短，造成顶尖与中心孔的底相碰，使60°锥面不接触而影响加工精度的情形。
图3-28 中心孔质量分析
⑤用两顶尖安装工件示例。顶尖有前顶尖和后顶尖两种。它用来定位，并承受工件的重力和切削力。
插在主轴锥孔内与主轴一起旋转的叫前顶尖[图3-29（a）]。有时为了准确和方便，也可以在三爪卡盘上夹一段钢料，车成60°顶尖来代替前顶尖[图3-29（b）]。该顶尖在卡盘上拆下后，当再次使用时，应重新车削锥面，以保证顶尖锥面旋转轴线与车床主轴旋转轴线重合。
图3-29 前顶尖
插入车床尾座套筒内的叫后顶尖。后顶尖又分固定顶尖和回转顶尖两种，具体参见本书“2.3.4车床典型夹具”的相关内容。
采用两顶尖定位，通常采用以下几种方式来传递车床主轴的旋转运动。
a.拨盘和弯头鸡心夹头带动工件旋转。如图3-30所示，通过拨盘盘面上带有的U形槽与弯头鸡心夹头配合，实现对所装夹工件的旋转运动的传递。
图3-30 用弯头鸡心夹头装夹工件
b.拨盘和直尾鸡心夹头带动工件旋转。如图3-31所示，通过拨盘盘面带有拨杆与直尾鸡心夹头配合，实现对所装夹工件的旋转运动的传递。
图3-31 用直尾鸡心夹头装夹工件
c.三爪卡盘带动工件旋转。如图3-32所示，通过用三爪卡盘代替拨盘，实现对所装夹工件的旋转运动的传递。
图3-32 用三爪卡盘代替拨盘装夹工件
d.外拨顶尖带动工件旋转。如图3-33所示，是通过外拨顶尖和回转顶尖顶紧时的摩擦力来带动零件旋转的，适用于一端有中心孔且余量较小的轴类工件。
图3-33 外拨顶尖拨顶装夹
e.内拨顶尖带动工件旋转。如图3-34所示，是通过两个内拨顶尖配合装夹，实现对所装夹工件的旋转运动的传递，适用于两端有孔的轴类工件。
图3-34 内拨顶尖拨顶装夹
f.伞形回转顶尖带动工件旋转。如图3-35所示，是通过伞形回转顶尖与回转顶尖配合装夹，通过伞形回转顶尖对所装夹工件的旋转运动的传递，适用于两端有孔，余量较小的轴类工件。
图3-35 伞形回转顶尖装夹
（4）用一夹一顶装夹
一夹一顶装夹是一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖顶住的方法。这种方法装夹牢固，安全、刚性好。为防止工件轴向窜动，在卡盘内装一个限位支承，或用工件台阶进行限位，如图3-36所示。
图3-36 一夹一顶安装工件