机械加工工艺与实训-第3章

第3章 车削加工 china_54tom.com 第3章 车削加工 车床工作的基本知识 1车刀的选用及刃磨2车床夹具及工件的安装3轴类零件车削方法 4套类零件车削方法5成型面零件车削方法7螺纹零件车削方法8圆锥零件车削方法6本章学习目标v理解车床工作的基本知识 v撑握车刀的选用及刃磨 v撑握车床夹具及工件的安装 v了解轴类零件车削方法 v了解套类零件车削方法 v了解圆锥零件车削方法 v了解成形面零件的车削方法 v了解螺纹零件的车削方法 3.2 知识要点 车削加工：是金属切削加工技术之一，利用其工件的旋转运动和刀具 的直线运动（或曲线运动）来改变毛坯的形状和尺寸，将毛坯加工成符合图 样要求的工件。车削是机械制造业中最基本、最常用的加工方法。在金属切 削机床中，各类车床约占机床总数的一半。3.2.1 车床工作的基本知识1.车床的类型与组成车床主要是用来加工带有旋转表面的零件，其加工范围很广。 1）车床的类型 车床按其用途和结构的不同可分为：普通车床、六角车床、立式车床 、塔式车床、自动和半自动车床、数控车床、车削中心等。 2）车床的组成2.CA6140型车床性能与特点3.车床基本操作（2）进给箱手柄的操作（1）主轴变速手柄的操作 （3）溜板箱手柄的操作 （4）刻度盘手柄的操作3.2.2 车刀的选用及刃磨1.车刀的种类和用途（1）车刀的种类根据不同的车削加工内容，常用的车刀有外圆车刀、内孔车刀、切断刀、端面车刀、螺 纹车刀和成形车刀等。（2）车刀的用途如图所示a) 45°直头车刀 b)45°弯头车刀 c)90°偏刀 d)端面车刀 e)切断刀 f) 内孔车刀 g)螺纹车刀 h)成形刀 i) 宽刃光刀3.2.2 车刀的选用及刃磨2.车刀几何角度的选用合理选择车刀的几何角度，是车削加工中能否保证加工质量，提高生产率的主要应用 问题之一。 （1）车刀几何角度 车刀的主要几何角度包括前角、主后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角，以及刀 具前面的形状和过渡刃的形状，如图所示。车刀的主要几何角度 3.2.2 车刀的选用及刃磨2.车刀几何角度的选用（2）车刀几何角度的选用 v1）前角的选用 v2）主后角和副后角的选用 v3）主偏角的选用 v4）副偏角的选用 v5）刃倾角的选用 v6）过渡刀刃和修光刃的选用（3）典型车刀切削角度综合选择实例 v1）加工特点 v2）刀具特点 v3）使用条件 v4）应用范围3.2.2 车刀的选用及刃磨3.车刀的刃磨刀具的刃磨分为手工刃磨和机械刃磨两种，在一般中小型工厂中普遍采用手工刃磨。手工刃磨是车工必须 掌握的技术。手工刃磨车刀的砂轮主要有两种，一种是氧化铝砂轮（褐色）；另一种是碳化硅砂轮（绿色） 。氧化铝砂轮主要刃磨高速钢车刀。对于硬质合金车刀，刀体部分的碳钢材料可先用氧化铝砂轮粗磨，再用 碳化硅砂轮精磨刀头的硬质合金钢。（1）车刀的刃磨步骤车刀的刃磨步骤 以90°右偏刀为例说明车刀的刃磨操作步骤。 3.2.2 车刀的选用及刃磨（2）刃磨车刀的注意事项：1）刃磨车刀时操作者应站在砂轮的侧面，双手握稳刀具，车刀与砂 轮接触时用力要均匀，压力不宜过大。2）应使用砂轮的圆周面磨刀，并要左右移动刀具，以免砂轮被磨出 沟槽。不可在砂轮的侧面用力粗磨车刀。3）刃磨高速钢刀具时，要经常沾水冷却，以防刀具被退火而变软； 磨硬质合金钢刀具时，不得沾水冷却，否则刀片会碎裂。4）刃磨刀具时，要注意刀具温度的变化，不可用布、棉纱等包着刀 具去磨，以免使手无法正确感觉刀具温度的变化。3.车刀的刃磨3.2.2 车刀的选用及刃磨4.车刀的安装车刀安装得是否正确，直接影响切削的顺利进行和工件的加工质量。如果安装不正确，即使有了 合理的车刀角度，也会使车刀切削时的工作角度发生变化。因此，车刀安装一般有以下几方面的要求： （1）刀头的伸出长度应小于刀体高度的2倍（不包括车内孔），无特殊情况不宜伸出过长，否则会降低 车刀的刚度，加工时容易产生振动，使工件表面粗糙度值增大，甚至使车刀损坏。 （2）刀尖与工件的轴线等高。车外圆时，刀尖过高，会造成后刀面刮擦和挤压现象；刀尖过低，因切 削力方向的变化，会使刀尖强度降低，容易造成崩刃现象。车端面时，无论刀尖过高还是过低，都会出现 车不到中心的现象，且车刀容易崩刃。 （3）安装车刀时，车刀垫铁要放置平整，至少要有两个螺钉将车刀压紧。刀尖高度 3.2.3 车床夹具及工件的安装4.用心轴安装工件 在加工盘套类工件时，为了保证内孔与外圆、端面之间的位置精度，一般用心轴安装工件。心轴的种类很多，常用的心轴有圆柱心轴和锥度心轴。 圆柱心轴，工件用螺母压紧，用该方法安装工件时夹紧力较大，并可同时加工多个零件， 但对中性较差，一般用于加工精度要求较低的工件。 锥度心轴，其锥度很小（一般为1:10001:5000），工件压入心轴后，靠摩擦力传递扭 矩。锥度心轴装卸简便，对中性好，但只能承受较小的切削力，多用于精加工。 1.用三爪卡盘安装工件2.用四爪卡盘安装工件3.用顶尖安装工件3.2.3 车床夹具及工件的安装5.用其他附件安装工件1）中心架、跟刀架的使用 1-刀架 2-中心架 3-工件 4-三爪卡盘 中心架的的使用1-三爪卡盘 2-工件中心架 3-跟刀架 4-尾架 5-刀架 跟刀架的的使用3.2.3 车床夹具及工件的安装5.用其他附件安装工件2）用花盘安装工件 在车床上加工大而平、形状不规则的工件时，可用花盘安装。 1-平衡铁 2-工件 3-花盘 4-弯板 5-压板 6-定位块 在花盘上安装工件3.2.4 轴类零件车削方法 在机械设备中，各种轴是最常见的零件之一。一般轴类零件由圆柱面、台阶、 端面和沟槽构成。 1.轴类零件工艺特点轴类零件的车削过程一般可以分粗车和精车两个阶段。粗车时，主要目的是快 速切除工件的大部分加工余量，使工件接近所需的形状和尺寸。半精车与精车主要 是为了保证工件的尺寸精度和较低的表面粗糙度。 （）粗车的工艺特点粗车主要目的是从毛坯上尽快切去多余的材料，而对零件的尺寸精度、形位精 度和表面粗糙度要求较低。 （2）精车的工艺特点 精车主要是保证零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度达到图样要求。 （3）粗车与精车对刀具角度的要求 由于粗车和精车的加工要求不同，故对车刀的要求也不一样。 1）粗车刀 2）精车刀3.2.4 轴类零件车削方法2.轴类零件车削操作方法（6）钻中心孔中心孔主要起着用顶尖安装工件时的定位、钻孔时的定心引钻作用。 （5）切断与切槽轴类零件加工时，常需对棒类进行切断与切槽。（4）车端面车端面常用弯头刀和90°偏刀二种车刀。车端面时，刀尖高度要求特别严格， 以免在端面留下凸台或造成车刀的崩刃。（3）车直台阶直台阶一般紧接着外圆车出。为了方便直台阶的车削，外圆刀一般选择 90°偏刀 ，并在安装车刀时，把主偏角装成95°左右。（7）倒角与锐边倒钝工件加工后，在端面与回转面相交处，会有锋利的尖角和残余的小毛刺。为 了去除尖角等，方便零件的使用与安装，常采用倒角和锐边倒钝的加工工艺。 （1）车轴类零件的车刀 车轴类零件的车刀主要用来车外圆、台阶和端面。常用的有45°、75°、90°等几种车 刀。（2）车外圆3.2.4 轴类零件车削方法在车削零件前必须对零件工艺特点做全面的分析，以便科学地选择刀具几何 角度、车削步骤和车削用量等工艺参数，提高产品质量和生产率。3.轴类零件车削分析（1）零件图分析 1）零件的名称、材料和毛坯 2）轴的结构 3）轴的技术要求（2）车削步骤的选择1）根据工件的形状、精度和数量，选择加工时的装夹方法、检测方法及 所需的工、夹、量具。2）根据工件的形状、工艺要求来选择刀具的材料、刀具的几何角度和切 削用量范围。3）确定工艺过程和编制加工步骤。在确定车削步骤时，要根据工件的不 同结构和装夹方式来安排。 3.2.4 轴类零件车削方法（3）轴类零件车削实例 3.轴类零件车削分析技术要求： 名 称：传动轴 两端轴颈高频淬火 材 料：45钢 HRC 4050 数 量：50件 传动轴3.2.5 套类零件车削方法套类零件在机械中应用很多，如轴承套、法兰、带轮等，其主要起支承、传递和 导向或在工作中承受径向力、轴向力等作用。 1.套类零件工艺特点（1）套类零件结构类型套类零件的基本结构 （2）套类零件的技术要求l尺寸精度指套的主要内、外回转表面尺寸应达到的规定要求。 l形状精度指套的外圆与内孔表面的圆度、圆柱度等。 l位置精度指套的各表面之间相互位置精度。如径向跳动、端面跳动、垂直度 及同轴度等。 l表面粗糙度指套的各表面应达到设计要求的表面粗糙度。（3）套类零件加工的特点 3.2.5 套类零件车削方法2.钻孔（4）钻头的安装 1）在钻夹头中安装直径小于12mm的钻头，常用钻夹头安装2）尾座套筒中安装直径较大的锥柄钻头，可直接装在尾座套筒中。 3）使用专用工具安装钻头。 （5）车床上钻孔操作方法 1）调节主轴转速 2）用卡盘安装好工件，车出端面，端面应无凸台。 3）装好钻头，拉近尾架并锁紧，转动尾架手轮，进行钻削。 4）钻孔时可用钢尺测量尾架套筒在钻孔前和钻孔时的伸出长度来控制钻孔深度 。（3）钻头的刃磨方法 （2）麻花钻工作部分的几何形状 麻花钻的切削部分如同正反两把车刀，它的几何角度的概念与车刀相似。 在车孔加工之前，必须先用钻头钻孔。（1）麻花钻的组成3.2.5 套类零件车削方法3.扩孔 （1）用麻花钻扩孔 （2）用扩孔钻扩孔扩孔钻与扩孔 扩孔钻的主要特点： 1）扩孔钻的心部没有刀刃，避免了横刃对切削的不良影响。 2）用扩孔钻扩孔时，切削深度3.2.5 套类零件车削方法4.车孔 （2）车孔的关键技术车孔的关键是解决车孔刀的刚性和排屑问题。为此，在车孔前对车孔刀 的几何角度，刀杆尺寸以及车孔刀的安装要充分注意以下几点： l为增加车孔刀的刚度和强度，应尽可能选用截面尺寸较大的刀杆。 l为了增加刀杆刚度，刀杆伸出长度应尽可能短些，只要刀杆伸出长度略大于 孔深即可，以免因刀杆伸出太长，刚度降低而引起振动。 l为了顺利排屑，通过刃倾角的合理选用，控制排屑方向，精车通孔时使切屑 流向待加工表面（前排屑），车不通孔时使切屑从孔口排出（后排屑）。 （1）内孔车刀车孔是常用的孔加工方法之一，可作粗加工，也可作精加工，加工范围很广。 3.2.5 套类零件车削方法5.车内沟槽（1）内槽的种类和作用根据内沟槽的结构形式和断面形状，它可以分矩形、梯形、圆弧形。 （2）内沟槽车刀内沟槽车刀的几何形状与切断刀基本相似，不过是在孔中切槽而已。 （3）内沟槽的车削3.2.5 套类零件车削方法6.铰孔（1）铰孔的工艺特点 对于孔径较小而未淬硬，且精度要求较高的孔，常用铰孔的方法加工。成批 、大量的孔，广泛采用这种加工方法。 （2）铰孔时的注意事项1）铰刀的选择与使用铰孔的精度主要取决于铰刀的尺寸。 2）合理选择铰削用量。 3）合理选用切削液。 4）铰孔前必须经过车孔，铰孔不能修正孔的直线度 3.2.5 套类零件车削方法7.套类工件的测量 （1）孔径尺寸测量 孔径尺寸常用内卡钳、游标卡尺、内径千分尺、塞规、内径千分表等进行测量。1）用内卡尺测量 2）用游标卡尺测量 3）用内径千分尺测量 4）用塞规测量 5）内径百分表测量（2）形状精度的测量1）孔的圆度测量 2）孔的圆柱度误差测量 3）位置精度的测量 套类零件主要加工面是孔、外圆和端面。定位基准是外圆或孔。加工中的主要 问题是保证各表面间位置精度和防止变形。（1）保证各表面相互位置精度的方法（2）防止变形的工艺措施 （3）套类零件车削实例8.套类工件的车削工艺分析3.2.6 圆锥零件车削方法圆锥表面是由一条与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的直线段（母线）， 围绕着该轴线旋转形成的表面。由一定径向和轴向尺寸所限定的圆锥表面组成的几 何体称为圆锥。 1.圆锥