机械制造技术第三章

第4章车削加工,概述,一、概述车削类机床是既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、扩孔铰刀、丝锥、板牙、滚花刀等对工件进行加工的一类机床。在所有车床中，卧式车床的应用最为广泛。它的工艺范围广，加工尺寸范围大(由机床主参数决定)，既可以对工件进行粗加工、半精加工，也可以进行精加工。1工艺范围（1）车削主要用于加工各种回转表面：外圆（含外圆转槽），内圆（含内圆转槽），平面（含台阶端面），锥面，螺纹和滚花面等。（见下页图）（2）特殊加工：非圆零件表面。如凸轮、端面螺纹等。2工艺特点易于保证各加工面的位置精度切削过程比较平稳适用于有色金属零件的精加工刀具简单,4-1车削加工概述,概述,车削加工工艺系统,二、车削加工工艺系统1、CA6140普通车床的结构及组成1、主轴箱：车床的主要部件，其主要功能是支撑主轴，并实现其开，停换向，制动和变速；把进给运动及主轴传向进给系统。2、进给箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向或正，反向机动走刀或快速移动.3、床身：用作车床的其它部件的安装基础，保证其它部件相互之间的正确位置和正确的相对运动轨迹。4、溜板箱：其作用是实现纵横向进给运动的变换，带动拖板、刀架实现进给运动。5、刀架和拖板：在溜板箱的带动下沿导轨做纵向运动。6、尾座：用于支承长工件和安装钻头等刀具进行孔加工,车削加工工艺系统,车削加工工艺系统,2、车削工艺系统的组成主要由车床、车刀、车床夹具和工件共同构成的车削工艺系统,车削加工,三、车削运动1、CA6140车床的运动1）车床的表面成型运动主运动：工件的旋转运动进给运动：刀具的进给运动2）车床的辅助运动（1）空行程运动刀架、工作台的快速接近和退出工件等，可节省辅助时间。（2）切入运动为保证被加工面获得所需尺寸，刀具相对于工件表面的深入运动。（3）分度运动使工件或刀具回转到所需要的角度，多用于加工若干个完全相同的沿圆周均匀分布的表面，也有在直线分度机上刻直尺时，工件相对刀具的直线分度运动。（4）操纵及控制运动包括变速、换向、启停及工件的装夹等。,车床的类型,一、车床的类型1、卧式车床：应用最普遍、可加工艺艺最广泛。可完成：圆柱面、圆锥面、成形面、螺纹、端面、钻孔、扩孔、铰孔、滚花等加工。,4-2车床的主要类型、结构及组成,车床的类型,2、落地车床与立式车床,落地车床,车床的类型,立式车床,车床的类型,转塔车床,CA6140普通卧式车床的传动,二、CA6140普通卧式车床的传动1、主运动传动链主轴获得24级正转转速和12级反转转速2、螺纹车削传动链主轴回转与刀具纵向进给必须保持严格的运动关系，即主轴转1转，刀具移动一个螺纹导程。,概述,CA6140普通卧式车床的传动,主运动传动链的传动路线表达式如下：,CA6140普通卧式车床的传动,由传动路线表达式可知，主轴正转转速级数为n=23（1+22）=30级。但轴、轴之间的四种传动比分别为1=1/16、21/4、31/4、41，因而，实际上只有3种不同的传动比。故主轴的实际转速级数是n=23（1+22-1）=24级。同理，反转时主轴的转速级数为12级。%,主轴反转一般不用来进行车削，而是为了在车螺纹时，使刀架在主轴与刀架之间的传动链不脱开的情况下退回至起始位置，以免下次走刀发生“乱扣”现象.同时为了节省退刀时间，主轴反转转速高于正转转速。,CA6140普通卧式车床的传动,主轴的转速可按下列运动平衡式计算：,【例】主轴的转速为：1440130/23051/4322/5863/50r/min460r/min,CA6140普通卧式车床的传动,三、车床的基本操作1、工件和车刀的安装（1）在车床上最常用的是运用三爪卡盘安装工件。对于直径较小的工件可用三爪卡盘的正爪进行安装。将工件安装在三个卡爪的中心部位，用三爪扳手轻轻拧紧，低速开车，看工件端面是否有摆动，如有摆动，则需轻轻敲打工件，进行找正，找正后牢牢拧紧三抓卡盘。,CA6140普通卧式车床的传动,对与直径较大的工件可用三爪卡盘的反爪进行安装。将工件安装在三个反爪的中心部位，用三爪扳手轻轻拧紧，再用小锤轻轻敲打端面，使其贴紧反爪的台阶面，最后夹紧工件。,CA6140普通卧式车床的传动,（2）安装工件需注意的事项a应尽量减少工件的悬伸长度；b工件要装正夹劳；c夹紧后随手取下三爪扳手；d安装大工件要垫木板。（3）车刀安装在四方刀架上，安装时刀面朝上，刀尖要与工件中心线等高。,CA6140普通卧式车床的传动,（4）安装车刀时应注意的事项a垫片必须放置平整b车刀伸出长度合适c应有合适的副偏角d极限位置检查,CA6140普通卧式车床的传动,2、车削步骤与试切（1）车削步骤以车外圆为例第一步开车对零点第二步沿进给反方向退刀第三步进切深第四步走刀切削（手动进给自动进给）第五步退刀（粗加工精加工）,CA6140普通卧式车床的传动,（2）试切因刻度盘和丝杠的螺距均有一定的误差，往往不能满足精车尺寸精度的要求。在单件小批生产时常采用试切的方法来保证加工尺寸。第一步试切前先测量工件的现有尺寸；第二步开车对零点；第三步沿进给反方向退刀；第四步进切深；第五步走刀切削23mm；,CA6140普通卧式车床的传动,第六步退刀并测量尺寸；第七步走刀切削整个表面；第四步到第六步为一个循环，若尺寸合格，则进行第七步。若不合格，则从第七步起，重复第四步到第六步的过程，即重新调整切深，再切一小段后，进行测量。直到尺寸合格后，车削整个表面。（注意：正确使用手柄上的刻度盘）,CA6140普通卧式车床的传动,2、几种基本表面的车削方法（1）车端面常用的车端面方法有：右偏刀车端面和弯头刀车端面两种方法。A右偏刀车端面：从外向中心走刀（直径较小或台阶的端面）从中心向外走刀（中心有孔）B弯头刀车端面：加工方法与右偏刀基本相同注意事项：若工件中心为实心时，刀具中心要与工件中心等高。,CA6140普通卧式车床的传动,（2）车外圆及台阶面A车外圆（前面已讲述）B车台阶面低台阶面：台阶高度低于5mm的台阶面。常常一次走刀完成，刀具主切削刃垂直于工件中心线。刀尖预先在工件留下痕迹，以此作为加工的界限。高台阶面：台阶高度高于5mm的台阶面。常常分几次走刀完成，刀具主切削刃略微倾斜于工件轴线，常呈95，以便最后一刀切削台阶面。,第二节车刀,车刀的类型、应用和特点焊接车刀机夹车刀硬质合金可转位车刀的种类和应用成形车刀,一、车刀的类型、应用和特点,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、端面车刀、切断刀、内孔车刀、圆头刀和螺纹刀等。（图5-18）,图5-18常用车刀a）外圆车刀b）端面车刀c）切断刀d）内孔车刀e）圆头f）螺纹车刀,车刀按结构分类，有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种类型，如图5-19，特点与用途见表5-7。,表5-7车刀结构类型、特点及用途,2.车刀的用途常用车刀的基本用途如图5-20所示。（1）90车刀（偏刀）用来车削工件的外圆、阶台和端面。（2）45车刀（弯头车刀）用来车削工件的外圆、端面和倒角。（3）切断刀用来切断工件或工件上切槽。（4）内孔车刀用来车削工件的内孔。（5）圆头刀用来车削工件的圆弧面或成形面。（6）螺纹车刀用来车削螺纹。,图5-20常用车刀的用途,二、焊接车刀,焊接车刀是由刀片和刀柄通过镶焊连接成一体的车刀。一般刀片选用硬质合金，刀柄用45钢。选用焊接车刀时应具备的原始资料是：被加工零件的材料、工序图、使用机床的型号、规格。选焊接车刀时，应考虑车刀型式、刀片材料与型号、刀柄材料、外形尺寸及刀具参数等。对大刃倾角或特殊几何形状的车刀，用户在重磨时尚需计算刃磨工艺参数，以便刃磨时按其调整机床。,（一）硬质合金焊接刀片的选择选择硬质合金焊接刀片除材料牌号外还应合理选择型号。刀片型式和尺寸由一个字母和三位数字组成。字母和第一位数字代表刀片的型式，后两位数字表示刀片的主要尺寸。刀片形状相同，有不同尺寸规格时，数字后加字母。用于左切刀的型式，再加标字母。国家标准GB524485、GB524585中规定了常用的刀片形状。选择刀片形状主要根据是车刀的用途及主、副偏角的大小。图5-21表示了常用型号的刀片形状。,其适用场合如下：1型直头、弯头外圆、内孔、宽刃车刀2型端面车刀、内孔车刀（盲孔）3型90偏刀、端面车刀4型直头外圆、端面车刀、内孔车刀5型直头外圆车刀、内孔车刀（通孔）6型内孔车刀（通孔）1型燕尾槽刨刀2型圆弧成形车刀1型螺纹车刀3型切断、车槽车刀4型带轮车槽刀1型直头外圆车刀、内孔车刀,图5-21常用焊接刀片型式,（二）刀槽参数的选择选择刀槽的形式应根据车刀型式与刀片型式。常用槽形与使用特点如表5-8所示。,表5-8刀片槽型与使用特点,（三）车刀型式及尺寸选择车刀型式分直头与弯头两大类。直头车刀简单，便于制造。弯头车刀通用性广，既能车外圆又能车端面，最典型的是45弯头车刀。普通车刀外形尺寸主要是高度、宽度和长度。刀柄截面形状为矩形或方形，一般选用矩形，高度h按机床中心高选择，如表5-9所示。当刀柄高度尺寸受限制时，可加宽为方形，以提高其刚性。刀柄的长度一般为其高度的6倍。切断车刀工作部分的长度需大于工件的半径。,内孔车刀用的刀柄，其工作部分截形一般作成圆形，长度需大于工件孔深。螺纹车刀或成形车刀，因工作切削刃较长，可选用特殊的弹性刀柄，以防止切削时扎刀。,表5-9常用车刀刀柄尺寸,三、机夹车刀,机夹车刀指用机械方法定位、夹紧刀片，通过刀片体外刃磨与安装倾斜后，综合形成刀具角度的车刀。使用中刃口磨损后需进行重磨。机夹车刀可用于加工外圆、端面、内孔，特别车槽车刀、螺纹车刀、刨刀方面应用较为广泛。机夹切断车刀、螺纹车刀的结构与尺寸详见国标GB1095389至GB1095589。机夹车刀的优点在于避免焊接引起的缺陷、刀柄能多次使用，刀具几何参数设计选用灵活。如采用集中刃磨，对提高刀具质量、方便管理、降低刀具费用等方面都有利。,刀片夹紧方式如图5-22所示。其中图a为上压式，利用螺钉、压板将刀片压紧在刀槽中，压板上可装挡屑块以控制断屑。图d为立装刀片斜楔侧压式，它适合重切削。图b为靠切削力夹紧的自锁式，它是利用切削合力将刀片夹紧在1:30的斜槽中。这种结构简单，使用方便。但要求刀槽与刀片配合紧密，切削时无冲击振动。切削力夹紧形式也可附加一些简单的夹紧元件，如图e中的削扁楔销等，这些结构可适当降低对刀槽制造精度的要求。图c、f所示为利用刀柄上开的弹性槽夹紧刀片，使刀片装卸调整方便。,图5-22机夹车刀结构形式,a)上压式机夹车刀b）切削力自锁车刀c）弹性夹紧式割刀d）侧压立装式重切车刀e）削扁销机夹螺纹车刀f）弹性夹紧式机夹刨刀,四、硬质合金可转位车刀的种类和应用,硬质合金可转位车刀是近年来国内外大力发展和广泛应用的先进刀具之一。刀片用机械夹固方式装夹在刀杆上。当刀片上一个切削刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即可用新的切削刃继续切削，从而大大缩短了换刀和磨刀的时间，并提高了刀杆的利用率。硬质合金可转位车刀有各种不同形状和角度的刀片，可分别用来车外圆、车端面、切断、车孔和车螺纹等。,硬质合金可转位车刀的结构如图5-23所示，硬质合金转位车刀由刀杆1、刀片3、刀垫4和夹紧机构2组成。（1）刀片图5-23硬质合金可转位车刀可转位刀片的型号表示规则可查阅2076-87“切削刀具用可转位刀片型号表示规则”。（2）刀杆硬质合金可转位车刀的各个主要角度，是由刀片角度和刀片夹装在具有一定角度刀槽的刀杆上综合形成的。刀杆上刀槽的角度所选刀片参数来设计和制造。刀杆材料选用45钢，HRC3540。（3）刀垫采用刀垫可保护刀杆，延长刀杆的使用寿命（防止打刀时损坏刀杆，正常切削时，可防止切屑擦伤刀杆）。刀垫的主要尺寸按相应的刀片尺寸设计，材料选择Gr15、YG8或18r。,按GB2076-87规定，硬质合金可转位刀片形状有：等边等角（如正方形、正五边形、正三角形等）、等边不等角（如菱形）、等角不等边（如矩形）、不等边不等角（如平行四边形）及圆形等五种。刀片上压制有各种形状及规格的断屑槽。国家标准规定，可转位刀片的型号由代表一给定意义的字母和数字代号按一定顺序位置排列而成，共有十个位号。例如：,图5-23硬质合金可转位车刀,2.刀片夹紧形式可转位车刀刀片的定位、夹紧结构种类很多。常用的有：（1）杠杆式如图5-24a所示。这种结构是利用压紧螺钉1压杠杆5，杠杆压着刀片2的固定孔，使之靠近刀片槽。弹簧套4可防止刀片松开后刀垫3移动。这种结构定位精度高，调节余量大，夹紧可靠，拆卸方便。（2）楔块式如图5-24b所示。用螺钉1压楔块2，使刀片3的固定孔压紧在销4上，弹簧垫圈5可防止螺钉松动，并当螺钉松开时抬起楔块。这种结构在刀片尺寸变化较大时也可夹紧，但定位精度不高。（3）螺纹偏心式图5-24c利用螺纹偏心销2的偏心距e将刀片1夹紧。也可使用偏心轴代替偏心螺钉。这种夹紧结构元件少，结构紧凑，但调节余量小，要求制造精度高。另外，在断续切削时容易使偏心销因受冲击与振动而失去自锁能力，导致刀片松动。,a)b)c),图5-24刀片夹紧形式,（4）杠销式图5-25利用加力螺钉1压在杠销3的下端，杠销3和刀杆孔壁的接触点为支点，将刀片夹紧。这种结构的杠销比杠杆制造简单，但杠销刚度较差，夹紧力不大，且调整余量小，装卸刀片不如杠杆方便。,图5-25杠销式夹紧a)直接加力b)切向加力,（5）上压式图5-26用来夹紧无固定孔的刀片。这种夹紧形式夹紧力大，通过两定位侧面能获得稳定可靠的定位，而且元件少，装卸容易。但刀片上的压板使排屑受到一定的影响。,图5-26上压式夹紧,五、成形车刀,1.成形车刀的种类与用途成形车刀最常见的是径向成形车刀，它们在切削时沿零件径向进给，按这类成形车刀刀体形状不同又分为以下三种：（）平体成形车刀（图5-27a）刀体形状与普通车刀相似。它常用于加工简单成形表面，例如铲齿、车螺纹和车圆弧等。（）棱体成形车刀（图5-27b）刀体呈棱柱形，利用燕尾榫装夹在刀杆燕尾槽中，用于加工外成形表面。（）圆形成形车刀（图5-27c）刀体是个带孔回转体，并磨出容屑缺口和前面，利用刀体内孔与刀杆连接。它制造方便。可用于对内、外成形表面加工。此外，还有切向进给成形车刀，它的装夹和进给均切于加工表面。其特点是切削力小，且切削终了位置不影响加工精度。常用于自动车床上对精度较高的小尺寸零件加工。,图5-27径向进给的成形车刀a)平体b)棱体c)圆体,车削夹具,4-4车削夹具,一、车削夹具的分类和用途1