第二章-車削工藝與裝備

機(jī)械制造工藝與設(shè)備第二章車削工藝與裝備§2-1車削加工工藝裝備一、車削加工車削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最廣泛的基本加工方法，主要用于旋轉(zhuǎn)體零件的加工?！?-1車削加工工藝裝備§2-1車削加工工藝裝備二、車床1.CA6140型臥式車床（1）CA6140型臥式車床外形1—主軸箱2—卡盤3—刀架部分4—冷卻管5—尾座6—床身7、14—床腳8—絲杠9—光杠10—操縱桿11—快移機(jī)構(gòu)12—溜板箱13—進(jìn)給箱15—交換齒輪箱§2-1車削加工工藝裝備（2）CA6140型臥式車床的主要部件及其功用1）主軸箱。主軸箱固定在床身的左端，箱內(nèi)裝有主軸部件和主運(yùn)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)。2）交換齒輪箱。交換齒輪箱也稱掛輪箱，它將主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給進(jìn)給箱4）溜板箱。溜板箱裝在床鞍的下面，是縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的分配機(jī)構(gòu)。3）進(jìn)給箱。進(jìn)給箱安裝在床身的左前側(cè)，是改變進(jìn)給量、傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)。它把交換齒輪箱傳遞過來的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過變速后傳遞給絲杠或光杠。5）刀架部分。由床鞍、中滑板、小滑板和刀架等組成?！?-1車削加工工藝裝備6）尾座。尾座安裝在床身導(dǎo)軌右端，可沿導(dǎo)軌縱向移動(dòng)。尾座可安裝頂尖，以支撐較長(zhǎng)工件；也可安裝鉆頭或鉸刀進(jìn)行孔加工。7）床身。床身是車床的基礎(chǔ)部件，主要用于支撐和連接車床的各個(gè)部件，并保證各部件在工作時(shí)有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。（3）車削運(yùn)動(dòng)8）照明、冷卻裝置。照明燈使用安全電流，為操作者提供充足的光線，保證明亮清晰的操作環(huán)境。切削液被切削液泵加壓后，通過切削液管噴射到切削區(qū)域。1）主運(yùn)動(dòng)。CA6140臥式車床的主運(yùn)動(dòng)就是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在主軸箱內(nèi)經(jīng)變速、變向機(jī)構(gòu)再傳到主軸，使主軸獲得24級(jí)正向轉(zhuǎn)速和12級(jí)反向轉(zhuǎn)速?！?-1車削加工工藝裝備2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。CA6140臥式車床車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)就是刀具的移動(dòng)。2.其他車床（1）立式車床：立式車床用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)較小的大型和重型工件。立式車床分單柱式和雙柱式兩種，前者加工零件的直徑較小，后者加工零件的直徑較大?！?-1車削加工工藝裝備單立柱立式車床雙立柱立式車床§2-1車削加工工藝裝備自動(dòng)車床（2）自動(dòng)車床：經(jīng)調(diào)整后，不需工人操作便能自動(dòng)地完成一定的切削加工循環(huán)（包括工作行程和空行程），并且可以自動(dòng)地重復(fù)這種工作循環(huán)的車床稱為自動(dòng)車床。§2-1車削加工工藝裝備落地車床（3）落地車床。落地車床又稱花盤車床、端面車床、大頭車床或地坑車床，如圖2-5所示。它適用于車削直徑為800～4000mm的直徑大、長(zhǎng)度短、重量較輕的盤形、環(huán)形工件或薄壁筒形等工件?！?-1車削加工工藝裝備三、車削刀具1.車削刀具的種類§2-1車削加工工藝裝備§2-1車削加工工藝裝備2.車刀的結(jié)構(gòu)（1）切削部分：車刀的切削部分由“三面兩刃一尖”（即前面Aγ、主后面Aα、副后面Aα′、主切削刃S、副切削刃S′、刀尖）組成?！?-1車削加工工藝裝備1）前面（Aγ）。前面是指切屑流出時(shí)所流經(jīng)的面?？蔀槠矫?，也可為曲面，以使切屑順利流出。2）主后面（Aα）。主后面是指與工件上過渡表面相對(duì)的刀面。它傾斜一定角度以減小與工件的摩擦。3）副后面（Aα′）。副后面是指與工件上已加工表面相對(duì)的刀面。它傾斜一定角度以免擦傷已加工表面。4）主切削刃（S）。主切削刃是指前面與主后面相交的部位，擔(dān)負(fù)主要切削工作。5）副切削刃（S′）。副切削刃是指前面與副后面相交的部位，它協(xié)同主切削刃完成金屬的切除工作，以最終形成工件的已加工表面。6）刀尖。刀尖是主、副切削刃連接處的那一小部分切削刃。它并非絕對(duì)尖銳，一般都呈圓弧狀，以保證刀尖有足夠的強(qiáng)度和耐磨性?！?-1車削加工工藝裝備（2）夾持部分（刀柄）：夾持部分用于把車刀裝夾在刀架上，以便將機(jī)床的動(dòng)力傳遞給刀具，完成切削工作。3．刀具角度（1）刀具靜止參考系：刀具靜止參考系的主要基準(zhǔn)坐標(biāo)平面有基面Pr、假定工作平面Pf、主切削平面Ps、副切削平面P′s、正交平面Po。§2-1車削加工工藝裝備1）基面（Pr）?；媸侵竿ㄟ^切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)（切削速度v）方向的平面。2）假定工作平面（Pf）。假定工作平面是指通過切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于基面且平行于假定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面。3）主切削平面（Ps）。主切削平面是指通過主切削刃某一選定點(diǎn)，與主切削刃相切并垂直于基面的平面。4）副切削平面（P′s）。副切削平面是指通過副切削刃某一選定點(diǎn)，與副切削刃相切并垂直于基面的平面（圖中未畫出）。5）正交平面（Po）。正交平面是指通過切削刃某一選定點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面?！?-1車削加工工藝裝備（2）刀具切削部分的主要角度1）前角（γo）。前角是指前面與基面的夾角，在正交平面中測(cè)量。前角表示刀具前面的傾斜程度，它可以是正值、負(fù)值或零。前角根據(jù)工件材料、刀具切削部分材料及加工要求選擇。2）后角（αo）。后角是指后面與切削平面的夾角，在正交平面中測(cè)量。后角表示刀具后面傾斜的程度?！?-1車削加工工藝裝備（2）刀具切削部分的主要角度3）主偏角（κr）。主偏角是指主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測(cè)量。4）副偏角（κ′r）。副偏角是指副切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測(cè)量。5）刃傾角（λs）。刃傾角是指主切削刃與基面間的夾角，在主切削平面中測(cè)量?！?-1車削加工工藝裝備（3）車刀幾何角度對(duì)加工質(zhì)量的影響1）前角（γo）的選擇。前角的大小決定刀刃的強(qiáng)度和鋒利程度。前角增大，刀尖鋒利、易切削、切屑變形小，可降低切削力和切削溫度，提高加工質(zhì)量；但前角過大，使刀尖強(qiáng)度降低，易崩刃、切削力大、切削熱多，增大刀具磨損。所以前角的選擇原則是：在保證刀具壽命的條件下，盡量選擇大的前角?！?-1車削加工工藝裝備2）后角（αo）的選擇。后角的作用是減少刀具后面與工件上過渡表面之間的摩擦，以提高工件的表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。后角過小會(huì)引起刀具和過渡表面之間的劇烈摩擦，使切削區(qū)的溫度急劇升高，其現(xiàn)象是切屑顏色加深，工件因熱膨脹使尺寸加大，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化。3）主偏角（κr）和副偏角（κ′r）的選擇。主偏角選擇原則是：粗加工時(shí)，為了減振、防崩刃，主偏角取較大值；為了減小表面粗糙度，主偏角取較小值；加工強(qiáng)度高、硬度高的材料時(shí)，為提高刀具壽命，應(yīng)選取較小主偏角；工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)，主偏角取較小值，反之取較大值?！?-1車削加工工藝裝備副偏角的選擇原則是：一般刀具的副偏角，在不引起振動(dòng)的情況下可選取較小的數(shù)值；精加工刀具的副偏角應(yīng)取得更小些，必要時(shí)，可磨出一段

r＝0°的修光刃；加工高強(qiáng)度、高硬度材料或斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)取較小的副偏角，以提高刀尖強(qiáng)度；切斷刀為了使刀頭強(qiáng)度和重磨后刀頭寬度變化較小，只能取較小的副偏角?！?-1車削加工工藝裝備4）刃傾角（λs）的選擇。刃傾角的主要作用是控制排屑方向，其排出切屑情況、刀尖強(qiáng)度和沖擊點(diǎn)先接觸車刀的位置見表2－5所示?！?-1車削加工工藝裝備§2-1車削加工工藝裝備四、車床夾具1.通用夾具（1）卡盤：卡盤是應(yīng)用最多的車床夾具，它是利用其背面法蘭盤上的螺紋直接裝在車床主軸上的?？ūP分三爪自定心卡盤和四爪單動(dòng)卡盤。三爪自定心卡盤四爪單動(dòng)卡盤§2-1車削加工工藝裝備（2）花盤§2-1車削加工工藝裝備（3）頂尖、撥盤和雞心夾頭§2-1車削加工工藝裝備（4）中心架與跟刀架§2-1車削加工工藝裝備2.專用夾具§2-2車削方法一、車外圓、端面及槽1.車外圓外圓車削是通過工件旋轉(zhuǎn)和車刀做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，它是最常見、最基本的車削方法。工件常采用卡盤、頂尖等夾具裝夾。常用的外圓車刀有45°彎頭車刀、75°外圓車刀、90°偏刀；典型的外圓車刀有75°強(qiáng)力外圓車刀、90°硬質(zhì)合金粗車刀、90°硬質(zhì)合金精車刀等?！?-2車削方法§2-2車削方法§2-2車削方法2.車端面車端面時(shí)，工件回轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，車刀作垂直于工件軸線的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。車端面常用的刀具有90°偏刀、75°外圓車刀或45°彎頭車刀。車端面時(shí)，刀尖必須保證與工件軸線等高，否則端面中心會(huì)留下凸起的剩余材料。為了防止床鞍因間隙或誤操作發(fā)生縱向位移而影響端面的平面度，應(yīng)鎖定床鞍的位置?！?-2車削方法3.車槽在車床上可以車外槽、內(nèi)槽和端面槽，其工作原理如圖2-22所示。車槽時(shí)工件的裝夾與車外圓相同。切削速度與車外圓相同，進(jìn)給量根據(jù)切削刃寬度和工件剛度適當(dāng)選擇，以不產(chǎn)生振動(dòng)為宜?！?-2車削方法§2-2車削方法二、車圓錐面1.圓錐體的組成D為圓錐大端直徑，d為圓錐體小端直徑，L為錐體部分長(zhǎng)度（最大直徑與最小直徑間的垂直距離），α為圓錐角（圓錐角是在通過圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線的夾角），α/2為圓錐半角，C為錐度（圓錐大、小端直徑之差與長(zhǎng)度之比），錐度一般用比例或分?jǐn)?shù)形式表示，如1∶7或1/7?！?-2車削方法2.車外圓錐體的方法（1）寬刃刀車削法：用寬刃刀車圓錐面，實(shí)質(zhì)上屬于成形法車削，即用成形刀對(duì)工件進(jìn)行加工。它是在裝夾車刀時(shí)，把主切削刃與主軸軸線的夾角調(diào)整到與工件的圓錐半角α/2相等后，采用橫向進(jìn)給的方法加工出外圓錐面。（2）偏置上滑板法：將上滑板沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)等于圓錐半徑α/2的角度，使車刀沿上滑板導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)軌跡與所需加工圓錐在水平軸平面內(nèi)的素線平行，配合雙手不間斷地均勻轉(zhuǎn)動(dòng)上滑板手柄，車出圓錐?！?-2車削方法（3）偏移尾座法：將尾座上層滑板橫向偏移一個(gè)距離S，使前、后兩頂尖連線與車床主軸軸線相交成一個(gè)等于圓錐半角α/2的角度，工件用兩頂尖裝夾，當(dāng)床鞍帶著車刀沿著平行于主軸軸線方向移動(dòng)切削時(shí)，即可車出圓錐角為α的外圓錐?！?-2車削方法（4）仿形（靠模）法：使用靠模裝置，使車刀在縱向進(jìn)給的同時(shí)，相應(yīng)作橫向進(jìn)給，由兩個(gè)方向進(jìn)給的合成運(yùn)動(dòng)使車刀刀尖的軌跡與工件軸線所成的夾角等于圓錐半角α/2，即可車出圓錐。§2-2車削方法三、車成形面用成形車刀或用車刀按成形法或仿形法等車削工件的成形面稱為車成形面。在車床上加工的成形面都是工件表面素線為曲線的回轉(zhuǎn)面。常見的成形面有圓球面、橄欖形曲面等。§2-2車削方法1.單手控制法2.成形法§2-2車削方法3.仿形法§2-2車削方法四、車螺紋1.螺紋車刀§2-2車削方法四、車螺紋1.螺紋車刀§2-2車削方法四、車螺紋1.螺紋車刀§2-2車削方法2.螺紋車刀的裝夾§2-2車削方法3.螺距或?qū)С痰恼{(diào)整為了保證工件每回轉(zhuǎn)一周，車刀沿軸向移動(dòng)一個(gè)螺距P或?qū)С蘌h，必須使車床絲杠的轉(zhuǎn)速n絲與工件的轉(zhuǎn)速n工之比值等于工件的螺距P工（或?qū)С蘌h工）與絲杠螺距P絲的比值。4.車削方法（1）提開合螺母法車螺紋：每次進(jìn)給終了時(shí)，橫向退刀，同時(shí)提起開合螺母，然后手動(dòng)將溜板箱返回起始位置，調(diào)整好背吃刀量后，壓下開合螺母再次進(jìn)給車削螺紋，如此重復(fù)循環(huán)使總背吃刀量等于牙型深度，螺紋符合規(guī)定要求為止?！?-2車削方法（2）開倒順車法車螺紋：每次進(jìn)給終了時(shí)，先快速橫向退刀，隨后開反車使工件和絲杠都反轉(zhuǎn)，絲杠驅(qū)動(dòng)溜板箱返回到起始位置時(shí)，調(diào)整背吃刀量后，改為正車重復(fù)進(jìn)給。五、車孔1．車孔刀的種類§2-2車削方法2.車孔的關(guān)鍵技術(shù)（1）提高車孔刀的剛度1）盡可能增大刀柄的截面積。2）減小刀柄的伸出長(zhǎng)度?！?-2車削方法（2）控制切屑流向§2-2車削方法3.車孔方法車孔刀的裝夾應(yīng)使車孔刀刀柄與工件軸線基本平行，否則在車削到一定深度時(shí)刀柄的后半部容易碰到工件孔口。車通孔和臺(tái)階孔時(shí)，車孔刀的刀尖應(yīng)與工件中心等高或稍高，如果刀尖低于工件中心，切削時(shí)在切削抗力作用下，容易將刀柄壓低而產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，并可造成孔徑擴(kuò)大。車削平底盲孔時(shí)車刀刀尖必須對(duì)準(zhǔn)工件中心，且必須滿足盲孔車刀刀尖到刀柄外側(cè)的距離a

應(yīng)小于孔的半徑R的條件，否則無法車完底平面。車孔方法基本上與車外圓方法相同，只是進(jìn)刀與退刀的方向相反?！?-3車削加工實(shí)例分析一、選擇車削步驟的原則（1）根據(jù)零件數(shù)量和精度要求的不同、機(jī)床條件的差異，可以有兩種不同的加工原則：即工序集中和工序分散原則。（2）車削零件時(shí)，一般分為粗車、半精車和精車三個(gè)階段。（3）對(duì)于精度要求高的零件，為了消除內(nèi)應(yīng)力、改善零件