在轴向剖视时，呈曲线形的工件表面叫成形面，如球状零件和弧面零件等。

车削成形面的常用方法有以下几种：

1.双手操纵法

数量较少或单件生产球类工件时，可采用双手操纵法车削成形面，即用双手同时移动中、小滑板或中滑板和床鞍，通过纵、横向的合成运动车出成形面的方法。

采用这种方法的操作，应首先计算各部相关尺寸后，再进行切削。下面以图6-92为例阐述球类工件的计算方法。

连OA，在直角三角形OAC中，OA=

图6-92 计算球面长度用图

所以

那么

现介绍车削如图6-93所示的三球手柄时的操作程序。

图6-93 三球手柄

（1）计算相关尺寸 设大、中、小球直径依次为D₁、D₂、D₃，球心分别为O₁、O₂、O₃，手柄端点分别为A_O1、A_O2，总长度为l，各球面连接点分别为A₁、A₂、A₃、A₄，它们相应的直径分别为d₁、d₂、d₃、d₄，其中已知d₁=ϕ18mm，d₄=ϕ12mm，如图6-94所示。

图6-94 计算相关尺寸

1）计算总长度l：根据已知条件，总长度

2）计算大球和小球的球面长度

根据式（6-22）

3）计算圆锥体长度L

4）计算手柄圆锥半角

查表：。

5）计算中球球面长度、及其相对应的直径d₂、d3

以O₂点连接点B，圆锥体连线A₁处连接点平行轴心线，分别相交于球心垂线C点和E点

根据式（6-21）

则：

在直角三角形DCE中

那么

在△BO₂C中，

，15mm

设∠O₂BC=θ，根据正弦定理：

则

查表得θ=31.1°。

在直角三角形()，BA，中

所以

即 在4，处连接面的直径以为

根据同样算法，求出

A₃处直径d₃=2×7.2mm=14.4mm

将有关的计算尺寸，标注在图6-94中待用。

(2)车削步骤见图6-95

1)将qb36mm的圆钢夹在卡盘合适的位置上，打中心孑L，一端用活顶尖顶住。

2)在T件端部车长度大于中心孔深度的台阶。(www.daowen.com)

3)分别车三级球面外圆，留有0.2 mm左右的加工余量，并以台阶端面为基准，分别控制中球和大球的起始位置，形成台阶轴形状，如图6-95a所示。

4)用沟槽刀按各球球面长度的起始位置切槽，其深度按各连接点计算出的尺寸车削。大球的根部不能过细，以防折断。

5)用转动小滑板法车削圆锥体，如图6-95b所示。采用沟槽刀先从大端处进刀，当车至中球的内侧面时，记下中滑板刻度值，车刀横向退出后，将小滑板移动到中球的外侧面，再前移中滑板，使沟槽刀沿着中球内侧面进刀至原刻度值的位置，再摇动小滑板，继续完成圆锥体的切削，以保持圆锥体的连续性。

6)用双手操纵法。分别切削三球球面，如图6-95c所示。在切削球面时，先用车刀划出圆球的顶点中心线，两端用45。车刀对称倒角后，以顶点为起点，先向右半球进刀。进刀时，应根据球面的位置适时控制纵向和横向进给速度的比例，它是遵循圆球的特性，以R₂=X₂+y₂为基本原则，即X、y是平方的反比例关系。设纵向进给方向为X，横向进给方向为y，那么在开始从顶点进刀时，球面变化的坡度较小，使得X方向的变化较大，y方向的变化较小，这时纵向进给应大于横向进给的速度。在球的半径（即45°）处，X和Y的变化相同，所以纵进给和横进给速度相同。之后的区域，则球面坡度逐渐变大，横向进给也逐渐大于纵向进给速度。即从顶点开始至终点位置，纵向进给的相对速度是快→中→慢，横向进给的相对速度是慢→中→快。

7）在粗车和精车球面时，先使用圆头刀成形，再用矩形沟槽刀清理连接处根部。

8）用锉刀和砂布进行表面修整和抛光后切断。

9）修整大球端面，如图6-95d所示，去掉中心孔，如图6-95e所示。装夹的方法为：自制圆锥孔与手柄的圆锥角相同、内径相当的铜夹套，其外径大于大球直径，再对面锯开，套装在三爪自定心卡盘上。

用双手操纵法切削成形表面，其特点是简便灵活，不需要其他辅助工具。但需要有熟练的操作水平，掌握起来有一定难度，而精度低，表面质量极不稳定，只适用于精度要求不高的小批量生产。

图6-95 三球手柄车削步骤

2.成形刀切削法

把车刀刃磨成工件成形面的形状，从纵向或横向进给将成形面加工成形的车削方法，称为成形刀切削法，所以成形刀又叫样板刀。当成形面较大或形状复杂时，也可以将成形面分割成几段，将几把车刀分别按各分段成形面的形状刃磨后，再分别将成形面分段加工成形。

常用的成形刀有整体式、拼装式等。

（1）整体式成形刀 整体式成形刀与普通车刀相似，只是切削刃刃磨成与成形表面相同的曲线形状，如图6-96所示。采用整体式成形刀，质量稳定，生产效率高，适用于形状简单的成形面的批量生产。但由于切削时，切削面积较大，产生较大的切削抗力，容易出现振动现象，所以工件必须装夹牢靠，切削用量也尽量小些。

图6-96 样板刀

（2）菱形成形刀 菱形成形刀由刀头和刀杆两部分组成，刀杆设有缓冲槽，刀头的切削刃按成形面的形状和尺寸磨出后，装夹在刀杆上具有后角α₀的燕尾槽中，如图6-97所示。

图6-97 菱形成形刀

图6-98 双刃成形刀

切削刃在磨损后，只需刃磨前面，相对于切削刃将前面磨出γ₀+α₀的角度，安装时，只要调节好刀头的相对高度，其前角和后角仍保持不变，可继续正常使用。

菱形成形刀调整方便、精度较高，使用寿命长，适用于批量生产。

（3）双刃成形刀 大批量生产如铜等软质材料的圆球类工件时，为提高工作效率，可采用双刃成形刀成形。成形刀有外半球和内半球两个切削刃，如图6-98所示。当外半球成形后，再用右侧的成形刃车削内半球。

双刃刀的切削特点是：球面分两步成形，使切削力分散，又不必改换车刀即可成行，节省了换刀时间，而缓冲槽对突发力起缓冲作用，以保护车刀不受损伤。

（4）球面管刀 车削圆球过程中，在采用成形刀成形后，球面的圆度往往达不到技术要求。在实践中，我们采用球面管刀的修整措施，即将淬硬的管刀安装在刀杆上，可绕心轴作左右摆动，如图6-99所示。在成形刀成形后，留有0.1mm左右的余量，使管刀与球面接触，并在纵向进给和横向进给的配合下，沿球面缓慢移动，做微量切削，从而获得圆度精度较高的球面后，再确定球径尺寸。

有时候，也可右手握住管刀，直接靠近球面施力，对球面进行修整。

图6-99 车球面管刀

球面管刀在磨损后，可用砂轮平行刃磨刃口后，再用磨石鐾光后继续使用。

用球面管刀修整球面，可获得很高的圆度精度，它适宜于对较软材料进行微量切削。

3.仿形法

如图6-100所示，长刀夹2安装在刀架上，可绕心轴左右摆动。将车刀1和靠模杆4安装在长刀夹的对称位置上。再将与成形面的形状和尺寸相同的靠模3安装在尾座套筒上，并固定在合适的位置上。车削时，双手操纵纵、横向进给手柄，使靠模杆4始终紧贴靠模3，并沿着靠模表面跟踪移动，使车刀在工件表面上车出与靠模形状相同的成形面。

为保证成形面精度，靠模杆端点圆弧半径应等于车刀刀尖的圆弧半径，才能准确仿形。这种方法结构简单，在车削大批量的成形面时，在一般车床上均可采用。

4.成形面检测

图6-100 尾座靠模车削成形面

1—车刀 2—长刀夹 3—靠模 4—靠模杆

在一般情况下，成形面没有精密的配合要求，尺寸要求也不十分严格，因此成形面多采用透光检测。当某个尺寸要求较高时，可用千分尺测量。成形面检测的常用方法是：

（1）样板透光检测 一般用半径样板或成形样板对圆弧或成形面进行透光检测。

1）用半径样板检测圆弧。半径样板又叫R规，分凸形样板和凹形样板，分别检测凹形圆弧和凸形圆弧，如图6-101所示。

2）用成形样板检测成形面。将成形样板按成形面的反向做成，检测时，将成形样板与工件成形面的侧母线贴合，透光观察它们的吻合程度，如图6-102所示。

透光检测的操作要点是：

1）样板的基准面必须贴合工件的测量基准面，以确定样板的起始位置。

2）样板成形面应指向工件的中心线，即与被测成形面的母线重合。

3）样板贴合在工件的测量基准面上，沿轴向上下移动，使整个成形面上透光均匀为合格。

（2）检测圆球精度 即检测圆球直径和圆度精度。

1）检测圆球直径。当圆球直

图6-101 半径样板外形及结构

1—凸形样板 2—保护板 3—螺钉或铆钉 4—凹形样板

图6-102 样板透光检测

1—工件 2—样板量规 3—工件测量基准面

径的尺寸精度要求较高时，可将球体在室温状态下，用外径千分尺通过圆球中心，并多次变换测量方向，使各方向上的精度均在允许的范围内。

2）检测圆球圆度。除用球形样板透光检测外，还可用套环观察其间隙透光状况，如用球面管刀的刃口检测等。

（3）对精度要求较高的成形面，如光学镜片等精密零件，可用三坐标测量仪测量成形面若干点坐标的方法测量。