从毛坯到成品：双头车床的加工流程

• 1
  切削前要先确定的事
• 2
  双头车床与单主轴车床的区别
• 3
  备料与材料选择
• 4
  保证同轴度的工件夹持方案
• 5
  两个主轴上的车削参数与刀具选择
• 6
  从棒料到检验合格件的七个步骤
• 7
  何时该选用双头车床

双头车床在同一床身上装有两个对置主轴。主主轴加工第一端，副主轴在工件另一侧待命。第一道工序完成后，副主轴接住工件，两端都在工件不离开机床加工范围的情况下完成切削。

这一次转移就是全部意义所在。在普通车床上，翻转轴类件意味着重新装夹、重新对零，并接受卡爪带来的跳动。在双头机床上，第二端的位置由主轴轴线决定。主轴对中后，两端同轴度通常落在 0.01 mm 以内。

代价是装夹时间。对中两个主轴比调整一个卡盘更费时。一旦对中稳定，加工节拍就会下降，因为工件不再在工序之间排队等待。

我们在车铣复合中心上加工对置主轴类工件，逻辑相同：一次装夹，两个切削方向。对于 Ø65 mm 以下、400 mm 长的工件，双头车床在成本和同轴度上通常都优于两道独立车削工序。

• 1
  最适合轴、衬套、接头和壳体，且两端同轴度要求严格。
• 2
  不适合需要从第三方向加工的工件，或特征位于工件中段的工件。

毛坯形式决定一个循环里有多少时间在切削、多少时间在等待。棒料穿过主轴内孔送进，无需预加工。铸件和锻件需要预车台阶，副主轴才有同心的夹持部位。

对于车削件，我们主要使用 6061-T6、303 和 316L 不锈钢、1045 和 4140 钢以及 C36000 黄铜。6061-T6 铝用硬质合金刀具以 300–600 m/min 切削，加工节拍短。316L 不锈钢以 120–200 m/min 运行，进给太轻会加工硬化。316L 上进给保持在 0.08 mm/rev 以上，否则下一刀会摩擦而不是切削。

用于弹簧夹头的棒料直径应控制在公称尺寸 0.05 mm 以内。棒料超差会撑开夹头，偏小会打滑。两者都会在成品直径上表现为锥度。

在转移后需要精车的直径上留 0.3–0.5 mm 径向余量。余量再小，第二道工序就没有可去除的材料。

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  铝 6061-T6300–600 m/min，0.15–0.30 mm/rev，大量切削液。
• 2
  316L 不锈钢120–200 m/min，0.08–0.15 mm/rev，刀具不得停留。
• 3
  钢 4140150–250 m/min，0.10–0.25 mm/rev，检查热轧棒料表面氧化皮。

弹簧夹头适用于 Ø65 mm 以下的棒料。5C 或 16C 夹头均匀夹紧棒料，重复精度在 0.01 mm 以内。卡爪卡盘可夹持更大或不规则毛坯，但每套软爪都必须按实际使用的夹紧压力在位镗削。

对于铸件，通常采用三爪卡盘配镗过的软爪。将软爪镗至铸件定位直径加 0.05 mm，然后按生产使用的压力夹紧。夹紧力大于镗爪压力会使工件偏离中心。

当工件有成品内孔时，涨力芯轴以该内孔定位，在所有夹持方式中同轴度最好。它的制作成本更高，因此在几百件以上的批量中才值得采用。

薄壁件上，副主轴夹紧压力应低于主主轴压力。壁厚 2 mm 的衬套在 25 bar 下会变形，在 15 bar 下能保持圆度。

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  弹簧夹头Ø65 mm 以下棒料，重复精度约 0.01 mm。
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  镗过的软爪铸件和锻件，按生产压力夹紧。
• 3
  涨力芯轴带成品内孔的工件，同轴度最好。

第一道工序承担大部分金属去除量。铝件粗车每边切深 2–3 mm，钢件 1.5–2.5 mm，然后留 0.3 mm 给精车。0.4 mm 刀尖圆弧半径的刀片在大多数工件上兼顾两道工序；只有小内圆角迫使时才降到 0.2 mm。

第二道工序切削更轻。因为工件此时由副主轴夹持，切削力作用在更短、更刚性的夹持上。切深取 1–2 mm，进给保持不低于第一道工序，使两端表面质量一致。

车削牌号比品牌更重要。钢件用 PVD 涂层硬质合金刀片，铝件用无涂层或 DLC 涂层刀片，不锈钢用韧性牌号。中途换牌号却不重新检查首件，是常见错误。

深孔加工应采用高压内冷。低于 20 bar 时，切屑会堵塞孔内，镗杆产生颤振。高于 50 bar 时，孔径不超过 8 倍直径的孔排屑可靠。

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  粗加工铝件切深 2–3 mm，钢件 1.5–2.5 mm，进给 0.15–0.30 mm/rev。
• 2
  精加工切深 0.3 mm，进给 0.05–0.12 mm/rev，目标 Ra 0.8–1.6 μm。
• 3
  深孔内冷压力 20–50 bar，确保排屑。