车工工艺学教案1ppt课件

第八章车床,8-1机床型号,机床型号是机床产品的代号,用以简明地表示机床的类型、通用特性和结构特性。我国现行的机床型号是按GB/T15375-1994金属切削机床型号编制方法编制的。它由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成。,一、机床的类代号按照机床的工作原理、结构性能及使用范围，一般可将其分为11类。类代号是用大写的汉语拼音字母表示的。,二、机床的特性代号机床的特性代号包括通用特性代号和结构特性代号，它们位于类代号之后，均用大写汉语拼音字母表示。（1）通用特性代号,（2）结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。例：CA6140型普通车床。当单个字母不够用时，可将两个字母组合起来用。如AD、DA等。结构特性代号在瑾中没有统一的含义，只在同类机床中起区分机床结构、性能不同的作用。结构特性代号应排在通用特性代号之后。三、机床的组、系代号国标规定：每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系。机床的组代号用一位阿拉伯数字表示，位于类代号或特性代号之后。系代号也用一位阿拉伯数字表示在组代号之后。,四、机床的主参数和主轴数代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。五、机床重大改进顺序号用字母“A、B、C”表示，附机床型号末尾，以示区别。,8-2卧式车床的主要部件和机构,一、主轴部件主轴部件是主轴箱最重要的部分，车削时工件装夹在主轴上的夹具中，并由其直接带动作旋转主运动，在工作中要承受很大的切削力。主轴的旋转精度、刚度、抗振性和热变形等对于工件的加工精度和表面粗糙度有直接影响，因此，对主轴及主轴支撑要求较高。CA6140型车床的主轴是一个空心阶梯轴。其内孔是用于通过棒料或卸下顶尖时所用的铁棒，也可用于通过气动、液压或电动夹紧驱动装置的传动杆。主轴前端有精密的莫氏6号锥孔，用来安装顶尖或心轴，利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。主轴后端的锥孔是工艺孔。,CA6140型卧式车床的主轴部件在结构上做了较大改进，由原来的三支承结构改为两支承结构；由前端轴向定位改为后端轴向定位。前轴承为P级精度的双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。后轴承为一个推力球轴承和角接触球轴承，分别用于承受轴向力和径向力。主轴的轴承的润滑都是由润滑油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分润滑，并带走轴承运转所产生的热量。为了避免漏油，前后轴承均采用了油沟式密封装置。主轴旋转时，依靠离心力的作用，把经过轴承向外流出的润滑油甩到轴承端盖的接油槽里，然后经回油孔流回主轴箱。主轴上装有三个齿轮，前端处为斜齿圆柱齿轮，可使主轴传动平稳，传动时齿轮作用在主轴上的轴向力与进给力方向相反，因此可减少主轴前支承所承受的轴向力。主轴前端安装卡盘、拨盘或其它夹具的部分有多种结构形式。,1、4双列短圆柱滚子轴承2、5螺母3双向推力角接触球轴承6轴承端盖7隔套8调整垫圈9轴承端盖10套筒11螺母12端面键,二、离合器离合器用来使同轴线的两轴或轴与轴上的空套传动件随时结合或脱开，以实现车床运动的启动、停止、变速和变向等。,1双联齿轮2齿轮3元宝销4滑套5杠杆6制动带7手把8操纵杆9、11-曲柄10拉杆12-轴13-扇形齿轮14-齿条轴15-拨叉16-拉杆,磨擦式离合器,1外环（齿轮）2星形体3滚子4销5、8弹簧6、7安全离合器,三、制动装置1、功用：是在车床停车的过程中，克服主轴箱内各运动件的旋转惯性，使主轴迅速停止转动，以缩短辅助时间。,1箱体2齿条轴3杠杆支撑轴4杠杆5调节螺钉6制动带7制动轮传动轴,2、制动带的调整方法：1）首先松开螺母；2）旋转调节螺钉，调整制动带的松紧程度；3）在楹紧程度调整合适的情况下，若主轴旋转，制动带能完全松开，在停车时，主轴能迅速停转，调整好后，用螺母锁紧。四、变速机构变速机构用来改变主动轴与从动轴之间的传动比，在主动轴转速固定不变条件下，使从动轴获得多种不同的转速。车床上常用的变速机构有滑移齿轮变速机构和离合器变速机构。五、变向机构变向机构是用来改变车床运动部件的运动方向。常用的变向机构有滑移齿轮变向机构、圆柱齿轮和磨擦离合器组成的变向机构。,六、操纵机构它的作用是改变离合器的工作状态和滑移齿轮的啮合位置，实现主运动和进给运动的起动、停止、变速、变向等动作。在车床上常用采用集中操纵的方式，即用一个手柄操纵几个滑移齿轮或离合器等传动件。这样可以减少手柄的数量，便于操作。,七、主轴变速操纵机构链条的调整主轴箱变速操纵机构的链条松动时，变速位置就不准确，要进行调整。调整的方法：1、松开螺钉；2、转动偏心轴调整链条松紧程度，使主轴箱外的转速手柄指向转速数字中央；3、拧紧螺钉，使钢球压紧将偏心轴紧固在主轴箱箱体上。八、开合螺母机构开合螺母机构的功用是接通和断开从丝杠伟来的运动。间隙调整方法：1、松开螺母；2、用旋具能过螺钉支紧或放松镶条进行调整；3、开合螺母跟燕尾形导轨配合的松紧程度调整好后，用螺线锁紧。九、安全离合器作用是在机动进给过程中，当进给抗力过大或刀架运动受到阻碍时，能自动停止进给运动，避免传动机件损坏。,1拉杆2锁紧螺母3调整螺母4超越离合器星轮5安全离合器左半部6安全离合器右半部7弹簧8圆销9弹簧座10蜗杆,十、床鞍间隙的调整床鞍装在床身导轨上，下部固定着外侧压板、内侧压板，床鞍移动时，压板与导轨下部有一定的间隙。其间隙的调整如下：1）外侧压板间隙调整：拧松紧固螺母，适当调整紧因螺母，减小镶条与导轨底面的间隙，要求床鞍移动平稳、轻便，间隙小于0.04mm。拧紧紧固螺母。2）内侧压板间隙调整：拧松紧固螺钉，将滑板箱、内侧压板拆下，磨压板顶面，减小间隙，适当拧紧螺钉，并检查。十一、中滑板丝杠与螺母间隙的调整将前螺母上的紧固螺钉旋松，拧紧螺钉，将楔块向上拉，依靠斜楔的作用使前螺母向左边推，从而减小丝杠与螺母牙侧之间的间隙，调整后，要求中滑板丝杠手柄摇动灵活，正反转时的空行程在1/20转以内。拧紧螺钉。,C5231,C6132A,C6140A,C6163A,C6232A,CD6140A,CW2000,CW6263B(马鞍),立式车床,落地车床,迷你车床,木工车床,数显车床,转塔车床,桌上车床,第一章车削的基础知识,1-1车床与车削运动,一、车床1、卧式车床的主要结构：,1主轴箱2刀架3尾座4床身5、9床腿6光杠7丝杠8溜板箱10进给箱11挂轮变速机构,1）床身床身固定在左、右床腿上。床身是车床的基本支承件，在床身上安装着车床的各个主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。2）主轴箱它固定在床身的左侧，功用是将电动机输出的回转运动传递给主轴，再通过装在主轴上夹具盘带动工件回转，实现主运动。主轴箱内有变速机构，通过变换箱外手柄的位置，可以改变主轴的转速，以满足不同车削工作的需要。3）进给箱它固定在床身的左前侧，将主轴通过挂轮箱传递来的回转运动传给光杠或丝杠。进给箱内有变速机构，可实现光杠或丝杠的转速变换，以调节进给量或螺距。,4）溜板箱它固定在床鞍的前侧，功用是将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。变换溜板箱外的手柄位置，可以控制刀具纵向或横向进给运动的方向和运动的启动或停止。5）刀架它装在床身的床鞍导轨上，床鞍可沿导轨纵向移动。刀架部分由几层滑板组成。其功用是装夹车刀并使车刀作纵向、横向或斜向运动。6)尾座它装在床身尾部的导轨上，并可沿此导轨纵向调整位置。尾座的功用是用顶尖支承工件，还可安装钻头等孔加工刀具进孔加工。7）挂轮箱它装在主轴箱的左边。它是把主轴的旋转运动传给进给箱的传动部件，挂轮箱内有挂轮装置，配换不同齿数的挂轮（齿轮），可改变进给量或车螺纹时的螺距（或导程）。,2、卧式车床的传动路线,二、车削运动车削时，工件和车刀会产生相对的车削运动，按其作用划分，可分为主运动和进给运动两种。1）主运动：机床的主要运动，它消耗机床的主要动力，车削时工件的旋转运动是主运动。主运动的速度较高。2）进给运动：使工件的多余材料不断被去除的切削运动。在车削运动中，工件上会形成已加工表面、过渡表面和待加工表面三种。,1-2车刀,一、常用车刀1、常用车刀的种类和用途：,a)外圆车刀b)端面车刀c)切断刀d)内孔车刀e)圆头车刀f)螺纹车刀,2、硬质合金可转位车刀：它是近年来国内外大力发展并广泛应用的先进刀具之一。硬质合金可转位车刀的刀柄可以装夹各种不同形状和角度的刀片，分别用来车外圆、车端面、切断、车孔和车螺纹。,二、车刀切削部分的几何要素：,三个刀面：,：刀具上切屑流过的表面：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃,两个刀刃：,：切出过渡表面的切削刃：前刀面与副后面相交形成的切削刃,：主切削刃与副切削刃的连接处,(1)前刀面(2)主后刀面(3)副后刀面,(1)主切削刃(2)副切削刃,一个尖：刀尖,基面pr：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面主切削平面ps：通过主切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面副切削平面ps：通过副切削刃选定点，与副切削刃相切并垂直于基面正交平面po：通过主切削刃选定点，同时垂直于基面和主切削平面,三、测量车刀角度的三个基准坐标平面,基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po,基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po,基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po,四、车刀切削部分的几何角度：,在基面pr内标注的角度.主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（4090）。.副偏角kr:副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。,主偏角kr、副偏角kr越大，残留面积越大,主偏角kr、越大，进给抗力越大，切深抗力越小,在正交平面po标注的角度.前角o:前刀面与基面间夹角（015）。.后角o:主后刀面与主切削平面间夹角,前角的作用,前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热,后角的作用,减小主后刀面与加工表面的摩擦,在主切削平面ps标注的角度,刃倾角s:主切削刃与基面间夹角（-5+5）。,刃倾角对切屑排出方向的影响：前者切屑排向已加工表面，中间切屑基本上沿垂直于主切削刃方向排出，后者切屑排向未加工表面。,从第一到第三部分刃尖强度逐渐提高。,1-3刀具材料和切削用量,一、车刀切削部分应具备的基本性能车刀的切削部分在很高的温度下工作，经受连续强烈的摩擦，承受很大的切削力和冲击。因此对车刀切削部分的基本要求是：（1）较高硬度，常温下60HRC以上；（2）足够的强度和韧性；（3）良好的耐磨性；（4）良好耐热性；（5）较好的导热性；（6）良好工艺性和经济性。二、车刀切削部分的常用材料车刀切削部分的常用材料有高速钢和硬质合金两大类。,1、高速钢：它是含钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢。它制造简单、刃磨方便，容易通过刃磨得到锋利的刃口，而且韧性好，用于承受冲击力较大的场合。一般用于制造各种结构复杂的成形刀具和孔加工刀具。但其耐热性较差，不能用于高速切削。2、硬质合金：它是用钨和钛的碳化物粉末加钴做为黏结剂，高压压制成形后再经高温烧结而成的粉末冶金制品。它的硬度、耐磨性和耐热性都比高速钢好。它的缺点是：韧性较差，不能承受大的冲击力。它是目前应用最广泛的一种车刀材料。切削用硬质合金按其切屑排出形式和加工对象的范围可分为三个主要类别，分别以字母K、P、M表示。,三、切削用量三要素切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数，是背吃刀量、进给量和切削速度三者的总称，因此把这三者称为切削用量三要素。（1）背吃刀量：背吃刀量是指工件上已加工表面与待加工表面间的垂直距离。它是每次进给时车刀切入工件的深度，故又称为切削深度。（2）进给量：进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对于工件或刀具移动的距离,常用每转或每行程的位移量来表示。纵进给量是指沿车床床身导轨方向的进给量，横进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量。,（3）切削速度：切削速度是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。若主运动为旋转运动，切削速度为其最大的线速度。计算公式为:在实际生产中，往往是已知工件直径，根据工件材料、刀具材料和要求等因素选定切削速度，再将切削速度换算成车床主轴的转速，以便调整车床。此时公式可变为：,四、切削用量的选择1、粗车时切削用量的选择：选择切削用量时主要是考虑提高生产率，同时兼顾刀具寿命。加大背吃刀量、进给量和提高切削速度都能提高生产率。但对刀具寿命都会产生不利的影响。因此粗车时选择切削用量首先要选一个尽可能大的背吃刀量，其次选一个较大的进给量，最后根据已选定的背吃刀量和进给量，在工艺系统刚度、刀具寿命和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度。2、半精车、精车时切削用量的选择：半精车、精车时选择切削用量要首先考虑保证加工质量，并注意兼顾生产率和刀具寿命。背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗车后留下的余量确定的。一般来说，数控车床上所留的精车余量,比在卧式车床上的要小一些。半精车时选择0.52.0mm，精车时选择0.10.5mm。由于某种原因背吃刀量较小，产生的切削力不大，所以加大进给量对工艺系统强度和刚度的影响较小。因此进给量的选择主要受表面粗糙度的限制。表面粗糙度越小，进给量选择小些。为了提高工件表面的质量，用硬质合金车刀精车时，一般采用较高的切削速度（vc80m/min）用高速钢车刀精车时，一般选用较低的切削速度（vc5m/min）。而如果是数控车床上切削速度可选择得更高一些。,1-4切削过程与控制,切削过程是指通过切削运动，刀具从工件表面上切下多余的金属层，从而形成切屑和已加工表面的过程。在切削过程中，一般都伴随着切屑的形成、切削力、切削热及刀具摩响等物理现象。而这些对加工质量、生产率和生产成本等都有直接的影响。一、切屑的形成及种类在切削过程中，刀具推挤工件，使工件上的一层金属产生弹性变形，刀具继续进给，在切削力的作用下，金属产生不能恢复原状的滑移。当它超过金属的强度极限时，金属就从工件上断裂开来成为切屑。切屑不断地产生，逐步形成已加工表面。,弹性变形,塑性变形,挤裂,切离,切屑,由于工件材料和切削条件的不同，切削过程中材料变形程度也不同，产生了各种不同的切屑。其中比较理想的是短弧形切屑、短环形螺旋切屑和短锥形螺旋切屑。在生产中最常见的是带状切屑。由于产生带状切屑时，切削过程比较平稳，因此工件表面较光滑、磨损也较慢。但带状切屑如果过长会妨碍工作，并易发生事故。故要采取断屑措施。影响断屑的主要因素有：1、断屑槽的宽度：断屑槽宽度减小，使切屑卷曲半径减小，增大卷曲变形和弯曲应力，容易断屑。2、切削用量：对断屑影响最大的切削用量是进给量，其次是背吃刀量和切削速度。3、刀具角度：主偏角和刃倾角对断屑的影响最明显。,二、切削力切削过程中，刀具施加于工件使工件材料产生变形，并使多余材料变为切屑所需的力，称为切削力。切削力来自于金属切削过程中克服被加工材料的弹、塑性变形抗力和刀具与工件及刀具与切屑之间摩擦阻力。1、切削力的分解：通常将合力F分解为相互垂直的三个分力：主切削力Fc、进给力Ff、背向力Fp。1）主切削力Fc：总切削力在主运动方向的分力，大小约占总切削力的80%90%。Fc消耗的功率最多，约占总功率的90%左右，是计算机床切削功率、选配机床电机、校核机床主轴、设计机床部件及计算刀具强度等必不可少的参数。2）进给力Ff：总切削力在进给方向的分力，进给力也作功，但只占总功的1%5%。是设计、校核机床进给机构，计算机床进给功率不可缺少的参数,3）背向力Fp：总切削力在垂直于工作平面方向的分力，Fp不消耗功率。但容易使工件变形，甚至可能产生振动，影响工件的加工精度。是进行加工精度分析、计算工艺系统刚度以及分析工艺系统振动时，所必须的参数。2、影响切削力的主要因素：,1.工件材料,影响较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高，切削力越大。在强度、硬度相近的情况下，材料的塑性、韧性越大，则刀具前面上的平均摩擦系数越大，切削力也就越大。,2.切削用量,进给量f和背吃刀量ap增加，使切削力Fc增加。,切削速度在520m/min区域内增加时，积屑瘤高度逐渐增加，切削力减小；切削速度继续在2035m/min范围内增加，积屑瘤逐渐消失，切削力增加；在切削速度大于35m/min时，由于切削温度上升，摩擦系数减小，切削力下降。一般切削速度超过90m/min时，切削力无明显变化。在切削脆性金属工件材料时，因塑性变形很小，刀屑界面上的摩擦也很小，所以切削速度c对切削力Fc无明显的影响。在实际生产中，如果刀具材料和机床性能许可，采用高速切削，既能提高生产效率，又能减小切削力。,前角的影响:o切削变形切削力。（塑性材料）主偏角的影响：