项目车削加工

项目车削加工 任务一车削加工基础知识任务二车削外圆、台阶、沟槽任务三车削圆柱孔任务四车削圆锥面任务五车削螺纹任务六其它车削加工

任务一车削加工基础知识 一、车削基本知识 • 1、车床概述在机械加工中，车削是最常用的加工方法。用于车削的各类车床约占金属切削机床总数的50％。车削加工的特点是工件作旋转运动，刀具作直线运动，以车刀为主要切削刀具来加工回转体表面。凡具有回转体表面的工件，都可以在车床上用车削的加工方法去完成，普通车床的加工范围是：钻中心孔、车外圆、车端面、车槽或切断、钻孔、车孔、铰孔、车锥体、车螺纹、车成形面、滚花。如表4-1所示为车床的加工范围。普通车床的加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra3.2～1.6。

车床的运动及车削加工范围 表1　车床的运动及车削加工范围

2、车床种类 • 车床种类很多，根据其用途及功能可分为下列几种主要类型。 • ①普通车床普通车床包括落地车床和马鞍车床，其适应面较广，可用于单件小批量生产，也可用于批量流水线生产。 • ②自动车床有单轴自动车床、多轴自动车床及半自动车床，主要用于成批大量生产的小型零件的加工。 • ③立式车床立式车床分单柱式和双柱式，主要用于大型零件的加工及卧式车床不便加工的零件。 • ④六角车床主要用于批量生产的中小型零件的加工。 • ⑤仿形及多刀车床主要用于大批量生产的成形面的加工。 • ⑥专用车床即轮轴、锭、辊及铲齿车床，主要用于专用零件的加工。 • 除上述国家标准规定的车床外，还有数控车床和仪表车床等。

3、车床的型号 机床有国家标准规定编制的型号。在机床编号中应表明机床的类别特性、组系和规格。如普通车床C6140A型号的意义如下。

4、车床结构及其作用 图1　C6132车床的结构和调整手柄1—变速箱　2—主轴变速短手柄　3—主轴变速长手柄　4—挂轮箱　5—进给箱　6、7—进给量调整手柄8—换向手柄　9—主轴箱　10—主轴变速手柄　11—中滑板手柄　12—方刀架锁紧手柄　13—刀架14—小滑板手柄　15—尾座套筒锁紧手柄　16—尾座　17—尾座锁紧手柄　18—尾座手轮19—丝杠　20—光杆　21—床身　22—切削液泵开关　23—床腿　24—总电源开关25—主轴启闭和变向手柄　26—开合螺母手柄　27—横向自动手柄28—纵向自动手柄　29—溜板箱　30—床鞍手轮　31—离合手柄

卧式车床的主要组成部分及作用 1.床身用来支持和安装车床的各个部件。床身上面有两条精确的导轨，床鞍和尾座可沿着导轨移动。 2.变速箱电动机的运动通过变速箱内的变速齿轮，可变化成六种不同的转速从变速箱输出，并传递至主轴箱。车床主轴的变速主要在这里进行。这样的传动方式称为分离传动，其目的在于减小机械传动中产生的振动及热量对主轴的不良影响，提高切削加工质量。 3.主轴箱主轴箱安装在床身的左上端。主轴箱内装有一根空心的主轴及部分变速机构。变速箱传来的六种转速通过变速机构，变成主轴十二种不同的转速。主轴的通孔中可以放入工件棒料。主轴右端(前端)的外锥面用来装夹卡盘等附件，内锥面用来装夹顶尖。车削过程中主轴带动工件实现旋转(主运动)。

4.进给箱 进给箱内装有进给运动的变速齿轮。主轴的运动通过齿轮传入进给箱，经过变速机构带动光杠或丝杠以不同的转速转动，最终通过溜板箱而带动刀具实现直线的进给运动。 5.光杠和丝杠光杠和丝杠将进给箱的运动传给溜板箱。车外圆、车端面等自动进给时，用光杠传动；车螺纹时用丝杠传动。丝杠的传动精度比光杠高。光杠和丝杠不得同时使用。 6.溜板箱溜板箱与床鞍连在一起，它将光杠或丝杠传来的旋转运动通过齿轮、齿条机构(或丝杠、螺母机构)带动刀架上的刀具作直线进给运动。

7.刀架：用来装夹车刀 图2　C6132车床刀架结构1—中滑板　2—方刀架　3—转盘　4—小滑板　5—小滑板手柄6—螺钉　7—床鞍　8—中滑板手柄　9—床鞍手轮

8.尾座 尾座装在床身内侧导轨上，可以沿导轨移动到所需位置。尾座由底座、尾座体、套筒等部分组成。套筒装在尾座体上。套筒前端有莫氏锥孔，用于安装顶尖支承工件或用来装钻头、铰刀、钻夹头。套筒后端有螺母与一轴向固定的丝杠相连接，摇动尾座上的手轮使丝杠旋转，可以带动套筒向前伸或向后退。当套筒退至终点位置时，丝杠的头部可将装在锥孔中的刀具或顶尖顶出。移动尾座及其套筒前，均需松开各自锁紧手柄，移到所需位置后再锁紧。松开尾座体与底座的固定螺钉，用调节螺钉调整尾座体的横向位置，可以使尾座顶尖中心与主轴顶尖中心对正，也可以使它们偏离一定距离，用来车削小锥度长锥面。

5、车床各部分传动关系 • 电动机输出的动力，经皮带传给主轴箱带动主轴、卡盘和工件作旋转运动。此外，主轴的旋转还通过挂轮箱、进给箱、光杠或丝杠到溜板箱，带动床鞍、刀架沿导轨作直线运动。如图4-3。图3 某车床传动系统 a)示意图 b)框图 1-电动机 2-皮带 3-滑移齿轮 4-主轴 5-卡盘 6-挂轮 7-变速齿轮组 8-光杠 9-丝杠 10-齿条 11-溜板箱 12-中滑板 13-小滑板

6、切削运动和切削用量 切削加工时，工件和刀具必须具有一定的相对运动，称为切削运动。切削运动可分为主运动和进给运动两类。主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。进给运动是使工件的被切层连续被切除，从而加工出完整的表面所需要的运动。车外圆时的主运动为工件的转动，进给运动是车刀的移动，如图4-4所示。图4 车外圆时的切削运动

主运动的线速度称为切削减速度υ，单位是米/秒，计算公式为：主运动的线速度称为切削减速度υ，单位是米/秒，计算公式为：米/秒式中D——工件待加工面的直径（毫米），n——工件每分钟转数（转/分）。工件每转一转，车刀沿进给运动方向移动的距离称为进给量s，单位是毫米/转。车刀每次切入工件的深度称为背吃刀量t，单位是毫米，计算公式为：毫米式中D、d—— 分别为工件待加工面和已加工面的直径（毫米）。切削速度、进给量和背吃刀量三者称为切削用量，它们是影响工件加工质量和生产率的重要因素。

二、车工实训安全教育 • 1、文明生产和安全操作技术 • 1)文明生产 • （1）开车前，应检查车床各部分机构是否完好，各传动手柄、变速手柄位置是否正确，以防开车时因突然撞击而损坏机床，启动后，应使主轴低速空转1～2分钟，使润滑油散布到各需要之处（冬天更为重要），等车床运转正常后才能工作。 • （2）工作中需要变速时，必须先停车。变换走刀箱手柄位置要在低速时进行。使用电器开关的车床不准用正、反车作紧急停车，以免打坏齿轮。 • （3）不允许在卡盘上及床身导轨上敲击或校直工件，床面上不准放置工具或工件。 • （4）装夹较重的工件时，应该用木板保护床面，下班时如工件不卸下，应用千斤顶支承。 • （5）车刀磨损后，要及时刃磨，用磨钝的车刀继续切削，会增加车床负荷，甚至损坏机床。 • （6）车削铸铁、气割下料的工件，导轨上润滑油要擦去工件上的型砂杂质应清除干净，以免磨坏床面导轨。 • （7）使用冷却液时，要在车床导轨上涂上润滑油。冷却泵中的冷却液应定期调换。 • （8）下班前，应清除车床上及车床周围的切屑及冷却液，擦净后按规定在加油部位加上润滑油。 • （9）下班前将大拖板摇至床尾一端，各转动手柄放到空档位置，关闭电源。 • （10）每件工具应放在固定位置，不可随便乱放。应当根据工具自身的用途来使用。例如不能用扳手代替榔头，钢尺代替起子等。 • （11）爱护量具，经常保持清洁，用后擦净，涂油，放入盒内并及时归还工具室

2)操作者应注意工、夹、量具放置合理 （1）工作时所使用的工、夹、量具以及工件，应尽可能靠近和集中在操作者的周围。布置物件时，右手拿的放在右面，左手拿的放在左边；常用的放得近些，不常用的放得远些。。物件放置应有固定的位置，使用后要放回原处。（2）工具箱的布置要分类，并保持清洁、整齐。要求小心使用的物体放置稳妥，重的东西放下面，轻的放上面。（3）图样应放在便于阅读的部位，并注意保持清洁和完整。（4）毛坯、半成品和成品应分开，并按次序整齐排列，以便安放或拿取。（5）工作位置周围应经常保持整齐清洁。 3)安全操作技术操作时必须提高执行纪律的自觉性，遵守规章制度，并严格遵守安全技术要求：（1）穿工作服，戴套袖。女同学应戴工作帽，头发或辫子应塞入帽内。（2）戴防护眼镜，注意头部与工件不能靠得太近。

三、车刀 1、普通外圆车刀的组成及主要几何参数 (1)刀尖　主切削刃和副切削刃的相交处，为了增加刀尖强度，实际上刀尖处都磨成一小段圆弧过渡刃或直线。(2) 主切削刃　是前刀面和主后刀面的交线，担负着主要切削任务。(3) 副切削刃　是前刀面和副后刀面的交线，仅在靠刀尖处担负着少量的切削任务，并起一定修光作用。(4) 前面　切屑沿着它流动的刀面，也是车刀的上面。(5) 主后刀面　与工件过渡(加工)表面相对的刀面。(6) 副后刀面　与工件已加工表面相对的刀面。(7) 前角γo　在正交平面中测量的前面与基面的夹角。(8) 后角αo　也是在正交平面中测量主后刀面与切削平面的夹角，其作用是减小车削时主后刀面与工件的摩擦。

1、普通外圆车刀的组成及主要几何参数 (9) 主偏角κr　主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角。(10) 副偏角κ　副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角，它主要影响加工面的表面粗糙度和刀具的强度。 (11) 刃倾角λs　主切削刃与基面在切削平面上投影的夹角，如图4-10所示，它主要影响切屑的流向和刀头强度。

（1）刀尖　主切削刃和副切削刃的相交处，为了增加刀尖强度，实际上刀尖处都磨成一小段圆弧过渡刃或直线。图5 车刀的组成

(2) 主切削刃　是前刀面和主后刀面的交线，担负着主要切削任务。

(3) 副切削刃　是前刀面和副后刀面的交线，仅在靠刀尖处担负着少量的切削任务，并起一定修光作用。

(4) 前面　切屑沿着它流动的刀面，也是车刀的上面。

(5) 主后刀面　与工件过渡(加工)表面相对的刀面。

(6) 副后刀面　与工件已加工表面相对的刀面。图6　车刀的辅助平面

(6) 副后刀面 图7　车刀的主要角度

(7) 前角γo 在正交平面中测量的前面与基面的夹角。前角越大，刀具越锋利，切削力减小，有利于切削，工件表面质量好。但前角太大会降低切削刃强度，容易崩刃。前角一般为5°～20°。加工塑性材料和精加工时选较大值，加工脆性材料和粗加工时选较小值。

(8) 后角αo 也是在正交平面中测量主后刀面与切削平面的夹角，其作用是减小车削时主后刀面与工件的摩擦。

(9) 主偏角κr 图8　主偏角对切削宽度、厚度及背向力的影响a) 对切削宽度和厚度的影响　b) 对背向力的影响

(10) 副偏角κ 图9　副偏角对残留面积的影响

(11) 刃倾角λs 图10　刃倾角对排屑方向的影响

2、车刀的材料和种类 1）车刀的材料（刀头部分）常用的车刀材料，一般有高速钢和硬质合金两类。 2）车刀种类图11　车刀的种类和用途1—切槽镗刀　2—内螺纹车刀　3—盲孔镗刀　4—通孔镗刀　5—弯头外圆车刀　6—偏刀7—外螺纹车刀　8—左刃直头外圆车刀　9—成形车刀　10—右刃偏刀　11—切断刀

图12　车刀的结构类型a) 整体式　b) 焊接式　c) 机夹式　d) 可转位式

四、车刀的刃磨 未经使用的新车刀或用钝后的车刀需要进行刃磨，得到所需的锋利刀刃后才能进行车削。车刀的刃磨一般在砂轮机上进行，也可以在工具磨床上进行，刃磨高速钢车刀应选用白色氧化铝砂轮，刃磨硬质合金车刀应选用绿色碳化硅砂轮

图13　车刀刃磨a) 磨主后刀面　b) 磨副后刀面　c) 磨前刀面d) 磨刀尖圆弧

五、车床操作方法 • 1、刻度盘及刻度盘手柄的使用在车削工件时，要准确、迅速地获得所车削外圆或长度方向的尺寸，必须正确掌握好中滑板和小滑板刻度盘的使用。以中滑板为例，其原理是：刻度盘紧固在丝杠轴头上，中滑板和丝杠螺母紧固在一起，当用手带着刻度盘转动手柄一周时，丝杠也转一周，这时，螺母带着横刀架移动一个螺距。所以，中滑板移动的距离可根据刻度盘上的格数来计算。刻度盘每转一格，横刀架移动的距离=丝杠导程/刻度盘一圈格数。对于C6132车床，丝杠导程4mm，刻度盘每圈等分成200格，则每转一格移动距离为(4÷200)mm=0.02mm。由于是径向进给，所以工件的直径将减小0.04mm。

进刻度时，如果刻度盘手柄转过了头，或试切后发现尺寸不对而需将车刀退回时，由于丝杠与螺母之间有间隙，刻度盘不能直接退回到所需要的位置，应按如图4-14所示的方法纠正。图14　手柄转过头后需退回的方法a) 要求手柄转至30，但摇过头成40　b) 错误：直接退至30c) 正确：反转约一圈后，再转至所需位置30

2、工件的安装及所用的附件 一、三爪自定心卡盘装夹工件二、四爪单动卡盘装夹工件三、顶尖装夹工件四、中心架和跟刀架五、心轴装夹工件六、花盘装夹工件

一、三爪自定心卡盘装夹工件 图15　三爪自定心卡盘构造a) 外形　b) 内部构造　c) 反爪形式1—卡爪　2—大锥齿轮　3—小锥齿轮　4—反爪

一、三爪自定心卡盘装夹工件 图16　三爪自定心卡盘装夹工件举例a)、d) 正爪装夹　b)、c) 正爪装夹，轴向定位　e) 反爪装夹

二、四爪单动卡盘装夹工件 图17　四爪单动卡盘及其找正a) 四爪单动卡盘　b) 划线找正　c) 百分表找正

三、顶尖装夹工件 (1) 车平两端面和钻中心孔　先用车刀将两端面车平，再用中心钻钻中心孔，常用的中心孔有A、B两种类型，如图4-19所示。(2) 顶尖的选用与装夹　常用的顶尖有普通顶尖(死顶尖)和活顶尖两种，如图4-20所示。(3) 工件的装夹　工件靠主轴箱的一端应装上卡箍。

三、顶尖装夹工件 图18　用前、后顶尖装夹工件1—前顶尖　2—后顶尖3—拨盘　4—鸡心夹头

(1) 车平两端面和钻中心孔 图19　中心钻与中心孔a) A型　b) B型

(2) 顶尖的选用与装夹　图20　顶尖a) 普通顶尖　b) 硬质合金顶尖　c) 球头顶尖　d) 反顶尖(用于无法钻孔的小工件)　e) 活顶尖

(3) 工件的装夹　图21　装夹工件1—拧紧卡箍　2—调整套筒伸出长度　3—锁紧套筒　4—调节工件顶尖松紧　5—将尾座固定6—刀架移至车削行程左端，用手转动拨盘，检查是否会碰撞

四、中心架和跟刀架 图22　中心架的使用

四、中心架和跟刀架 图23　跟刀架的使用1—三爪自定心卡盘　2—工件3—跟刀架　4—尾座5—刀架

五、心轴装夹工件 1.圆柱心轴2.锥度心轴3.可胀心轴

1.圆柱心轴 当工件的长度比孔径小时，常用圆柱心轴装夹，如图4-24a所示。工件装入圆柱心轴后，加上垫圈用螺母锁紧，其夹紧力较大，但由于孔与心轴之间有一定的配合间隙，所以对中性比锥度心轴差。减小孔与心轴的配合间隙可提高加工精度。圆柱心轴可一次装夹多个工件，从而实现多件加工。

2.锥度心轴 图24　用心轴装夹工件a) 圆柱心轴　b) 锥度心轴1—工件　2—心轴　3—螺母　4—垫圈

3.可胀心轴 图25　　可胀心轴a) 可胀心轴　b) 可胀轴套1、3—螺母　2—可胀锥套　4—工件

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