《车工工艺与技能训练》配套教学课件

《车工工艺与技能训练》项目1

车削的基本知识

项目1车削的基本知识车床基本知识

1.1常用量具1.2切削液知识1.31.1车床基本知识1.1.1车床的用途车床是用车刀进行切削加工的机床,主要用于加工零件的各种回转表面,如内、外圆柱表面，内、外圆锥表面，成形回转表面，以及回转体的端面等。在车床上,除使用车刀进行加工外,还可以使用各种孔加工刀具(如钻头、铰刀等)进行孔加工，或者用镗刀加工较大的内孔表面。

1.1.2车床的运动（1）(1)工件的旋转运动。这是车床的主运动,使工件得到所需要的切削速度,主运动的速度较高,消耗功率最大。(2)刀具的直线移动。这是车床的进给运动。车外圆时,车刀沿平行于工件轴线的方向移动称为纵向进给运动；车端面时,车刀沿垂直于工件轴线方向的移动称为横向进给运动。车削螺纹时,工件的旋转运动和刀具的直线移动形成复合的成形运动——螺旋运动。

1.表面成形运动1.1.2车床的运动（2）车床还有切入(吃刀、进刀)运动,使刀具相对工件切入一定深度,从而达到工件所需的尺寸。此外,有时还有刀架纵、横向的快移运动。

2.辅助运动1.1.3车床的分类（1）1.卧式车床1.1.3车床的分类（2）2.立式车床1.1.3车床的分类（3）3.转塔车床1.1.3车床的分类（4）其他（4）自动车床和半自动车床自动车床调整好后能自动完成预定的工作循环，并能自动重复。半自动车床虽具有自动工作循环，但装卸工件和重新开动机床仍需由人工操作。（5）仿形车床仿形车床能按照样板或样件的轮廓自动车削出形状和尺寸相同的工件。仿形车床适于在大批大量生产中加工圆锥形、阶梯形及成形回转面工件。（6）专门化车床专门化车床是为某类特定零件的加工而专门设计制造的，如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床等。

1.2

常用量具1.2.1游标卡尺（1）游标卡尺又称为游标尺或直游标尺,是一种测量长度和内、外径的仪器。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米(mm)为单位,而游标上则有10、20、50或100个分格,根据分格的不同,游标卡尺可分为10分度游标卡尺、20分度游标卡尺、50分度游标卡尺和100分度游标卡尺等,

1.游标卡尺简介1.2.1游标卡尺（2）2.游标卡尺的结构1.2.1游标卡尺（3）3.游标卡尺的原理以准确到01mm的游标卡尺为例,尺身上的最小分度是1mm,游标尺上有10个小的等分刻度,总长9mm,每一分度为09mm,与主尺上的最小分度相差01mm。量爪并拢时尺身和游标的零刻度线对齐,它们的第一条刻度线相差01mm,第二条刻度线相差02mm,……,第10条刻度线相差1mm,即游标的第10条刻度线恰好与主尺的9mm刻度线对齐。当量爪间所量物体的线度为0.1mm时,游标尺向右应移动0.1mm。这时它的第一条刻度线恰好与尺身的1mm刻度线对齐。同样当游标的第5条刻度线跟尺身的5mm刻度线对齐时,说明两量爪之间有05mm的宽度,依此类推。

1.2.1游标卡尺（4）4.游标卡尺的使用用软布将量爪擦干净,使其并拢,查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。如果对齐就可以进行测量；如果没有对齐则要记录零误差,游标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的称为正零误差,在尺身零刻度线左侧的称为负零误差(这种规定方法与数轴的规定一致,原点以右为正,以左为负)。测量时,右手拿住尺身,大拇指移动游标,左手拿待测外径(或内径)的物体,使待测物位于外测量爪之间,当与量爪紧紧相贴时,即可读数。1.2.1游标卡尺（5）测量外尺寸时,应先把量爪张开得比被测尺寸稍大,再把固定测量爪与被测表面靠上,然后慢慢推动尺框,使活动测量爪轻轻地接触被测表面,并稍微游动一下活动测量爪,以便找出最小尺寸部位,从而可获得正确的测量结果。卡尺的两个测量爪应垂直于被测表面。同样道理,读数之后要先把活动测量爪移开,再从被测件上取下卡尺。在活动测量爪还没松开之前,不允许猛力拉下卡尺。测量内孔直径时,应先把测量爪张开得比被测尺寸稍小,再把固定测量爪靠在孔壁上,然后慢慢拉动尺框,使活动测量爪沿着直径方向轻轻接触孔壁,再把测量爪在孔壁上稍微游动一下,以便找出最大尺寸部位。注意测量爪应放在孔的直径方向。1.2.1游标卡尺（6）5.游标卡尺的读数先读整数——看游标零线的左边,尺身上最靠近的一条刻线的数值,读出被测尺寸的整数部分。再读小数——看游标零线的右边,读出游标第几条刻线与尺身刻线对齐,读出被测尺寸的小数部分(即游标读数值乘以其对齐刻线的顺序数)。得出被测尺寸——把上面两次读数的整数部分和小数部分相加,就是卡尺的所测尺寸。如第6条刻度线与尺身刻度线对齐,则小数部分即0.6mm(若没有正好对齐的线,则取最接近对齐的线进行读数)。1.2.1游标卡尺（7）6.游标卡尺的精度实际工作中常用精度为005mm和002mm的游标卡尺。它们的工作原理和使用方法与本书介绍的精度为0.1mm的游标卡尺相同。精度为005mm的游标卡尺的游标上有20个等分刻度,总长为19mm。测量时如游标上第11根刻度线与主尺对齐,则小数部分的读数为11/20＝055mm,如第12根刻度线与主尺对齐,则小数部分读数为12/20＝0.60mm。1.2.2利用游标卡尺测量深度（1）1.游标卡尺测量深度的原理其原理是利用游标原理对尺框测量面和尺身测量面相对移动分隔的距离进行读数的测量器具，可测孔(阶梯孔、盲孔)和槽的深度、台阶高度及轴肩长度等。1.2.2利用游标卡尺测量深度（2）2.游标卡尺测深度时的方法(1)尺框的测量面比较大,在使用前应检查是否有毛刺、锈蚀等缺陷；要擦干净测量面上的油污、灰尘和切屑等。(2)深度尺可用于绝对测量和相对测量。测量时,要松开紧固螺钉,把尺框测量面靠在被测件的顶面上,左手稍加压力,不要倾斜,右手向下轻推尺身,当尺身下端面与被测底面接触后,就可以读数；或者用紧固螺钉把尺身固定好,取出深度尺进行读数。(3)深度尺使用完毕,要把尺身退回原位,用紧固螺钉固定住,以免脱落。1.2.2利用游标卡尺测量深度（3）3.测量的注意事项(1)测量力要适当,可使用带有微动装置(同时还能控制测量力)的卡尺。(2)选用测量爪适当的部位,测量时应尽量避免使用刀口形测量面，而应使用靠近尺身的平测量面。(3)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体,以免损坏量爪,不用时应置于干燥的地方以防止锈蚀。1.2.2利用游标卡尺测量深度（4）(4)测量时,应先拧松紧固螺钉,移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。(5)读数时,视线应与尺面垂直。如需固定读数,可用紧固螺钉将游标固定在尺身上,防止滑动。(6)实际测量时,对同一长度应多测几次,取其平均值来消除偶然误差。(7)适当增加测量次数,取平均值。1.2.3螺旋测微器（1）1.构造原理1.2.3螺旋测微器（2）2.使用方法(1)旋紧卡脚,检查零点误差(零点误差有正负之分)。不夹被测物而使测杆和砧台相接时,活动套管上的零线应当刚好和固定套管上的横线对齐。(2)用两卡脚刚好接触被测物体。当测杆和被测物相接后的压力达到某一数值时,棘轮将滑动并有咔、咔的响声,活动套管不再转动,测杆也停止前进,这时就可以读数了。(3)测量时,当小砧和测微螺杆并拢时,可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合,旋出测微螺杆,并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端,那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。1.2.3螺旋测微器（3）3.使用螺旋测微器的注意事项（1）测量时,在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮,而改用微调旋钮,避免产生过大的压力,既可使测量结果精确,又能保护螺旋测微器。（2）在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。（3）读数时,千分位有一位估读数字,不能随便舍掉。（4）当小砧和测微螺杆并拢时,可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合,将出现零误差,应加以修正,即在最后一次测长度的读数上去掉零误差的数值。1.2.4百分表（1）1.结构原理与读数方法1.2.4百分表（2）2.使用与注意事项使用前,应检查测量杆活动的灵活性。使用时,必须把百分表固定在可靠的夹持架上。切不可贪图省事,随便夹在不稳固的地方,否则容易造成测量结果不准确或摔坏百分表。测量时,不要使测量杆的行程超过它的测量范围,不要使表头突然撞到工件上,也不要用百分表测量表面粗糙度或有显著凹凸不平的工作面。测量平面时,百分表的测量杆要与平面垂直,测量圆柱形工件时,测量杆要与工件的中心线垂直。否则,将使测量杆活动不灵或测量结果不准确。为方便读数,在测量前一般都让大指针指到刻度盘的零位。百分表不用时,应使测量杆处于自由状态,以免使表内弹簧失去弹性。1.2.5游标万能角度尺（1）1.工作原理与读数方法1）先读度数：被游标尺零刻线所指的主尺上刻线是表示被测工件测量角的度数。2）再读分数：与主尺上刻线重合的游标尺上刻线是被测工件测量角的分数3）相加求得测量值：将被测工件测量角的度数与分数相加即被测角度值。1.2.5游标万能角度尺（2）2.结构与用途游标万能角度尺主要用于测量各种形状的工件与样板的内、外角度以及用于角度划线等。在万能角度上,基尺是固定在尺座上,角尺是用卡块固定在扇形板上,可移动尺是用卡块固定在角尺上。若把角尺拆下,也可把直尺固定在扇形板上。由于角尺和直尺可以移动和拆换,使万能角度尺可以测量0°～320°的任何角度。1.2.5游标万能角度尺（3）3.使用方法和注意事项(1)零值检查：使用前将游标万能角度尺擦拭干净,检查各部分相互作用是否灵活可靠,然后移动直尺使其与基尺的测量面相互接触,直到无光隙可见为止。同时观察主尺零刻线与游标零刻线是否对准；游标尺的尾刻线与主尺相应刻线是否对准。如对准便可使用,不对准则需要调整。(2)测量0°～50°的角度时,被测工件放在基尺和直尺的测量面之间。(3)测量50°～140°的角度时,把角尺取下,将直尺换在角尺位置上,把被测工件放在基尺和直尺的测量面之间。1.2.5游标万能角度尺（4）(4)测量140°～230°的角度时,把直尺取下换上角尺,但要把角尺推进去,直到角尺上短边的90°角尖和基尺的尖端对齐为止,然后把角尺和基尺的测量面靠在被测工件的表面上进行测量。(5)测量230°～320°的角度时,把角尺和卡块全部取下来,直接用基尺和扇形板的测量面去对被测工件进行测量。(6)测量内角时,应注意被测内角的测量值应为360°减去游标万能角度尺上的读数值。(7)游标万能角度尺使用完后,应擦拭干净并涂上防锈油,装入木盒内。1.2.6量规（1）(1)工作量规。指在零件的制造过程中,生产工人检验用的量规。工作量规有通规(用代号T表示)和止规(用代号Z表示)。通规的尺寸等于被检零件的最大实体尺寸MMS,止规的尺寸等于被检零件的最小实体尺寸LMS。(2)验收量规。指检验部门或用户代表在验收产品时所用的量规。验收量规也分为通规和止规。(3)校对量规。指检验工作量规和验收量规用的量规。1.3

切削液知识1.3.1切削液作用（1）切削液的冷却性能和它的导热系数、比热容、汽化热以及流动性(黏度)有关。水基的切削液冷却性能比油基的要好。切削液的浸润性对刀尖切削区的冷却效果有较大影响。浸润性好的切削液能迅速扩散到刀具与工件或刀具与切屑接触的缝隙中,增强冷却效果。加入有效的表面活性剂能使切削液的浸润性大大提高。1.冷却作用1.3.1切削液作用（2）润滑作用是指切削液减小前刀面和切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦,形成部分润滑膜的作用。切削液良好的润滑作用可减小摩擦、功率消耗和刀具磨损,以获得较好的工件表面质量。通常油基切削液的润滑性能比水基的好,而加入油性和极压添加剂的油基切削液润滑性能更好。油性添加剂的主要成分是带有极性基的长链有机化合物(如高级脂肪酸、高级醇等),通过极性基在金属表面上形成一层吸附膜,起到避免刀具与工件、切屑直接接触的作用,从而减小摩擦与切削力。2.润滑作用1.3.1切削液作用（3）切削过程中,切屑、铁粉、磨屑、油污和沙粒等常常黏附在工件、刀具或砂轮的表面及缝隙中,同时沾污机床和工件,使刀具或砂轮的切削刃口变钝,影响到切削效果。所以要求切削液应具有良好的清洗作用。油基切削液黏度越低,清洗能力越强，而含有表面活性剂的水基切削液清洗能力较强(表面活性剂会在工件表面上形成吸附膜,吸附各种污染物粒子,阻止其黏附在工件和刀具上)。3.清洗作用1.3.1切削液作用（4）切削液在切削过程中的润滑作用,可以减小前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦,形成部分润滑膜,从而减小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能。在磨削过程中,加入磨削液后,磨削液渗入砂轮磨粒与工件、磨粒与磨屑之间形成润滑膜,使界面间的摩擦减小,防止磨粒切削刃磨损和黏附切屑,从而减小磨削力和摩擦热,提高砂轮耐用度以及工件表面质量。4.润滑作用1.3.1切削液作用（5）切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具(或砂轮)、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走,从而有效地降低切削温度,减少工件和刀具的热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热容、汽化热以及黏度(或流动性)有关。水的导热系数和比热容均高于油,因此水的冷却性能要优于油。5.冷却作用1.3.1切削液作用（6）在金属切削过程中,要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒,防止机床和工件、刀具的沾污,使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利,不致影响切削效果。对于油基切削油,黏度越低,清洗能力越强,尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油、渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液,清洗效果较好,因为它能在表面上形成吸附膜,阻止粒子和油泥等黏附在工件、刀具及砂轮上,同时它能渗入到粒子和油泥黏附的界面上,把它从界面上分离,随切削液带走,从而保持切削液清洁。6.清洗作用1.3.1切削液作用（7）在金属切削过程中,工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀,与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外,在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时,也要求切削液有一定的防锈能力,防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节,更应注意工序间的防锈措施。7.防锈作用1.3.2切削液的分类（1）水溶性切削液主要有水溶液和乳化液两大类。水溶液是由基础油(或不含基础油)、防锈添加剂、表面活性剂、水及其他添加剂配制而成,使用时根据加工情况用水配成一定浓度的稀释液进行使用。水溶液主要起冷却、清洗等作用。乳化液是油与水的混合液体,根据油和水混合的比例不同,分为普通乳化液、极压乳化液和防锈乳化液。3％～5％的乳化油加水稀释,可以形成低浓度乳化液,即普通乳化液。普通乳化液冷却与清洗作用较强。1.水溶性切削液1.3.2切削液的分类（2）非水溶性切削液主要是指切削油,其中有各种矿物油(如机械油、轻柴油和煤油等)，动植物油(如豆油和猪油等)和加入油性、极压添加剂配制的混合油,不含水,在使用时不用水稀释。它主要起润滑作用。2.非水溶性切削液1.3.2切削液的分类（3）固体润滑剂在攻螺纹时,常在刀具或工件上涂上一些膏状或固体润滑剂。膏状润滑剂主要是含极压添加剂的润滑脂。固体润滑剂主要是二硫化钼蜡笔、石墨、硬脂酸皂和蜡等。用二硫化钼蜡笔涂在砂轮、砂盘、带、丝锥、锯带或圆锯片上,能起到润滑作用并降低工件表面的粗糙度,延长砂轮和刀具的使用寿命,减少毛刺或金属的熔焊。3.固体润滑剂1.3.3根据刀具选择切削液种类（1）其耐热温度在200~300℃之间,只能适用于一般材料的切削,在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性能差,要求冷却液的冷却效果要好,一般采用乳化液为宜。1.工具钢刀具2.高速钢刀具这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢,它们的耐热性明显地比工具钢高,允许的最高温度可达600℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比,高速钢有一系列优点,特别是它有较高的韧性,适用于几何形状复杂的工件和连续的切削加工,而且高速钢具有良好的可加工性和价格上容易被接受。1.3.3根据刀具选择切削液种类（2）用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和5%~10%的钴组成的,它的硬度大大超过高速钢,最高允许工作温度可达1000℃,具有优良的耐磨性能,当加工钢铁材料时,可减少切屑间的黏结现象。3.硬质合金刀具4.陶瓷刀具陶瓷刀具采用氧化铝、金属和碳化物在高温下烧结而成,这种材料的高温耐磨性比硬质合金还要好,一般采用干切削,但考虑到均匀的冷却和避免温度过高,也常使用水基切削液。1.3.3根据刀具选择切削液种类（3）5.金刚石刀具金刚石刀具具有极高的硬度,一般使用于切削。为避免温度过高,也像陶瓷材料一样,许多情况下采用水基切削液。项目2

切削原理和刀具

项目2切削原理和刀具切削加工原理

2.1常用刀具材料和刀具种类2.2切削和切削温度2.3刀具的磨损和耐用度2.4提高切削表面质量的途径2.52.1切削加工原理2.1.1切削运动（1）金属切削加工是机械制造工业中的一种基本加工方法。加工时工件和刀具都安装在机床上并完成一定的相对运动,使刀具在工件毛坯上切去一部分多余的材料,将毛坯加工成具有一定尺寸、形状、精度和表面质量的零件。切削加工必须具备3个条件：刀具与工件之间要有相对运动;刀具具有适当的几何参数,即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能。

2.1.1切削运动（2）切削运动可分为主运动和进给运动。(1)主运动。工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动称为主运动。在切削运动中,主运动只有一个,速度最高且消耗的功率最大。它可以由工件完成,也可以由刀具完成；可以是旋转运动,也可以是直线运动。2.1.1切削运动（3）(2)进给运动。它是一种在切削运动中不断地把切削层投入,使切削工作得以持续下去的运动。一般,进给运动的速度较低,功率消耗也较少。其数量可以是一个,如钻削(钻头轴向进给)；也可以是多个,如外圆磨削(轴向进给、圆周进给和径向进给)。它可以是连续进行的,如钻孔、车外圆和铣平面等；也可以是断续进行的,如刨平面、车外圆时的横向进给等。进给运动可以是工件完成的,如铣削、磨削等；也可以是刀具完成的,如车削、钻削等。2.1.2刀具切削部分的几何参数（1）(1)前刀面Aγ。它是指切屑沿其流出的刀面。(2)主后刀面Aα。它是指与过渡表面相对的刀面。(3)副后刀面Aα′。它是指与工件已加工表面相对的刀面。(4)主刀刃S。它是指前刀面与主后刀面的交线,它负担主要切削工作。(5)副刀刃S′。它是指前刀面与副后刀面的交线,它配合主刀刃最终形成已加工表面。(6)刀尖。它是指主刀刃与副刀刃的交点。

1.刀具切削部分的组成2.1.2刀具切削部分的几何参数（2）要确定刀面和刀刃的空间位置,可用刀具几何角度来表示,而要定义这些角度则需要一系列的参照平面,由这些平面组成的平面系称为参考系。用于确定刀具角度的参考坐标系有两类：一类称为标注坐标系或静态坐标系,它是刀具设计计算、绘图标注、制造刃磨和测量角度时的基准,是定义刀具标注角度的参考系；另一类称为工作坐标系,也称为动态参考系,它是确定刀具在切削运动中角度的基准,用它定义的角度称为工作角度。

2.刀具参考系的确定2.1.2刀具切削部分的几何参数（3）(1)基面Pγ。它是指通过刀刃某选定点,与主运动假定方向相垂直的平面。对车刀、刨刀而言,其基面平行于刀具的底面。对钻头、铣刀而言,则为通过刀刃某选定点且包含刀具轴线的平面。基面是刀具制造、刃磨和测量时的定位基准。(2)切削平面Ps。它是指通过刀刃某选定点x,与刀刃相切且垂直于基面Pγ的平面。(3)主剖面Po。它是指通过刀刃某选定点x,同时垂直于基面与切削平面的平面，故主剖面必然垂直刀刃在基面Pγ上的投影。

2.1.2刀具切削部分的几何参数（4）3.刀具标注角度2.1.2刀具切削部分的几何参数（5）(1)前角γo。它是指在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前刀面的正、负方向按图示规定表示,即刀具前刀面在基面之下时为正前角,前刀面在基面之上时为负前角。(2)后角αo。它是指在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角一般为正值。(3)主偏角κr。它是指在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与假定进给方向的夹角。主偏角一般为正值。

2.1.2刀具切削部分的几何参数（6）(4)副偏角κr′。它是指在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给运动反方向的夹角。副偏角一般也为正值。(5)刃倾角λs。它是指在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时,λs=0；当刀尖为主切削刃上最高点时,λs>0；当刀尖为主切削刃上最低点时,λs<0。刃倾角λs是与排屑方向有关的角度。

2.1.3切削用量和切削层参数（1）(1)切削速度v。切削加工时,刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。由于刀刃上各点的切削速度可能是不同的,一般,切削速度是指刀刃上的最大切削速度(2)进给速度vf和进给量f。进给速度vf是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度,其单位为mm/min进给量f是工件或刀具的主运动每转或每双行程时,工件和刀具在进给运动中的相对位移量。(3)切削深度ap。切削深度等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离1.切削用量2.1.3切削用量和切削层参数（2）(1)切削厚度aC。切削厚度aC是在垂直于切削刃的方向上度量的切削层尺寸。当主偏角变化时,切削厚度将随之变化。若车刀刃为圆弧或任意曲线,则对应于切削刃上各点的切削厚度是不相等的。(2)切削宽度aw。沿加工表面度量的切削层尺寸称为切削宽度。切削宽度aw对刀具的散热性影响很大,aw越大，刀具散热性越好。(3)切削面积AC。切削面积AC是切削层在基面Pγ内的面积。2.切削层参数2.2

常用刀具材料和刀具种类2.2.1常用刀具材料的类型及选择（1）刀具材料应满足如下的一些性能要求。(1)高的硬度和耐磨性。常温下刀具硬度应在60HRC以上(2)足够的强度和韧性。应能承受切削中的冲击和振动,避免崩刃和折断。(3)高的耐热性。即高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。(4)化学稳定性好。在常温下和高温下不易与周围介质及被加工材料发生化学反(5)良好的工艺性和经济性。

(1)普通机床高速钢。这类高速钢应用最为广泛,按钨、钼质量分数的不同,分为钨系、钨钼系等。(2)高性能高速钢。高性能高速钢是在普通高速钢的基础上,用调整其基本化学成分和添加一些其他合金元素(如V，Co，Al，Si，Nb等)的办法,着重提高其耐热性和耐磨性而衍生出来的钢种,。(3)粉末冶金高速钢。粉末冶金高速钢避免了因熔炼高速钢产生的碳化物偏析,其强度和韧性都比熔炼钢有很大提高,可用于制作加工超高强度钢、不锈钢和钛合金等难加工材料的刀具。1.高速钢2.2.1

常用刀具材料的类型及选择（2）(1)钨钴类硬质合金代号为YG,常用的牌号有YG3，YG3X，YC6和YG6X等。数字代表Co的质量分数,X代表细颗粒,C代表粗颗粒。(2)钨钛钴类硬质合金代号为YT,常用的牌号有YT14、YT15等。(3)通用硬质合金代号为YW,是在上述两类硬质合金的基础上,添加某些碳化物使其性能提高。(4)碳化钛基硬质合金代号为YN,又称为金属陶瓷,主要特点是硬度高达90～95HRA,有较好的耐磨性2.硬质合金2.2.1

常用刀具材料的类型及选择（3）陶瓷刀具是以氧化铝或氮化硅为基体再添加少量的金属,在高温下烧结而成的一种刀具材料,其硬度可达91～95HRA,耐磨性比硬质合金高十几倍，适用于加工冷硬铸铁和淬火钢。陶瓷刀具具有良好的抗黏性能,它与多种金属的亲和力小,化学稳定性好,即使在熔化时与钢也不起化合作用。3.陶瓷2.2.1

常用刀具材料的类型及选择（4）1.刀具分类2.2.2刀具种类（1）刀具常按加工方式和具体用途分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其他方式进行分类,如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和金刚石刀具等。按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等。按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等2.常用刀具简介2.2.2刀具种类（2）车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端面、螺纹和内孔,也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定,工人不必磨刀,所以在现代生产中的应用越来越多。2.2.3刀具选用（1）(1)前角。前角对切削的难易程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利,使切削更为轻快,并减小切削力和切削热。但前角过大,刀刃和刀尖的强度下降,刀具导热体积减小,影响刀具的使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定的影响。(2)后角。后角的主要功能是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损,其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般,切削厚度越大,刀具后角越小2.2.3刀具选用（2）(3)主偏角。主偏角的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时,减小主偏角可提高刀具的耐用度，减小已加工表面的粗糙度,所以主偏角宜取小值；在工件刚性较差时,为避免工件的变形和振动,应选用较大的主偏角。(4)副偏角。副偏角的作用是可减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦,防止切削振动。(5)刃倾角。刃倾角主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。2.3

切屑和切削温度2.3.1切屑的形成和形态（1）在切削过程中,被切金属层在前刀面的推力作用下产生剪应力,当剪应力达到并超过工件材料的屈服极限时,被切金属层将沿着某一方向产生剪切滑移变形而逐渐积累在前刀面上,随着切削运动的进行,这层累积物将连续不断地沿前刀面流出,从而形成了被切除的切屑。简言之,被切削的金属层在前刀面的挤压作用下,通过剪切滑移变形便形成了切屑。1.切屑的形成2.3.1切屑的形成和形态（2）(1)带状切屑。切屑从前刀面连续流出而形成不间断的条带形状,它与前刀面接触的底面比较光滑,而另一面稍有凹凸,这种切屑称为带状切屑。(2)挤裂切屑。在刀具推进的同时,被切金属层受挤压滑移,当剪应力局部超过了金属的强度极限时,将会发生局部断裂,其裂纹不贯穿整个切屑厚度,这样形成的切屑称为挤裂切屑。2.切屑的形态2.3.1切屑的形成和形态（3）(3)单元切屑。如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面,则切屑被分割成梯形状的单元切屑。(4)崩碎切屑。被切金属层受前刀面的挤压,其应力超过强度极限时将产生裂纹,在刀具连续作用下,裂纹扩展而贯穿整个切屑厚度,从而形成一小块一小块的不连续状切屑,这种形状的切屑称为崩碎切屑。工件材料脆性越大(如铸铁、青铜)、刀具前角越小且切削厚度越大时,越易产生此类切屑。伴有崩碎切屑的切削,其切削力波动大,不平稳,故工件加工表面也不会很平滑。2.3.1切屑的形成和形态（4）2.3.2积屑瘤现象在切削塑性金属材料时,经常在前刀面上靠近刃口处黏结一小块很硬的金属楔块,这个金属楔块称为积屑瘤.积屑瘤使切屑与前刀面的接触摩擦位置后移,前刀面的磨损发生在离切削刃较远处,并且使工件与后刀面不接触,减轻甚至避免了后刀面的摩擦,有保护切削刃、减轻前刀面及后刀面磨损的作用。2.4

刀具的磨损和耐用度2.4.1刀具的磨损方式和磨损原因（1）2.4.1刀具的磨损方式和磨损原因（2）刀具是在高温和高压下受到机械的和热化学的作用而发生磨损,其原因有如下几方面。(1)磨料磨损。磨料磨损也称机械磨损,由于切屑或工件的摩擦面上有一些微小的硬质点,能在刀具表面刻划出沟纹,这就是磨料磨损。(2)黏结磨损。黏结磨损也称冷焊磨损。(3)扩散磨损。扩散磨损是刀具材料和工件材料在高温下化学元素相互扩散而造成的磨损。(4)氧化磨损。当切削温度达700～800℃时,空气中的氧与硬质合金中的钴及碳化钨、碳化钛等发生氧化作用,产生较软的氧化物,被切屑或工件摩擦掉而形成的磨损称为氧化磨损。2.4.2刀具的磨损过程及磨钝标准2.5

提高车削表面质量的途径2.5.1表面质量的含义表面粗糙度参数可从轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry3项中选取,在常用的参数值范围内推荐优先选用Ra。加工表面层材料物理、机械性能的变化主要包括表面层的加工硬化、残余应力和金相组织变化等3方面内容。其中,加工硬化常用表面层显微硬度H、硬化层深度hd及硬化程度N表示。N是加工表面的显微硬度增加值(H-H0)相对原始基体显微硬度H0比值的百分数。2.5.2表面质量对零件使用性能的影响（1）零件的使用寿命常常是由耐磨性决定的,而零件的耐磨性不仅和材料的热处理有关,而且还与零件接触表面的粗糙度有关,若两接触表面产生相对运动时,最初只在部分凸峰处接触,则实际接触面积比理论接触面积小得多,从而使得单位面积上的压力很大。1.表面质量对零件耐磨性的影响2.5.2表面质量对零件使用性能的影响（2）零件的疲劳破坏都是从表面开始的,因此表面层的粗糙度对零件的疲劳强度的影响很大。在交变载荷作用下,由于表面上微观不平的凹谷处容易形成应力集中,因此会产生和加剧疲劳裂纹以至疲劳损坏。实验证明,表面粗糙度值从002μm到0.2μm,其疲劳强度下降约为25%。零件表面的冷硬层有助于提高疲劳强度，因为强化过的表面冷硬层具有阻碍裂纹继续扩大和新裂纹产生的能力。此外,当表面层具有残余压应力时,会使疲劳强度提高；当表面层具有残余拉应力时,则会使疲劳强度进一步降低。2.表面质量对零件疲劳强度的影响2.5.2表面质量对零件使用性能的影响（3）零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值越大,越容易积聚腐蚀性物质,凹谷越深,渗透与腐蚀作用越强烈。故减小表面粗糙度值,可提高零件的耐蚀性。此外,残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入,可增强零件的耐蚀性。3.表面质量对零件耐腐蚀性的影响2.5.2表面质量对零件使用性能的影响（3）表面粗糙度值影响实际配合精度和配合性质。对于间隙配合,粗糙度值太大，则初期磨损量大,使配合间隙增大,以至于改变原定的配合性质；对于过盈配合,粗糙度值太大，则在装配时相当一部分表面凸峰会被挤平,使实际过盈量减小,影响配合的可靠性。因此,对有配合要求的表面应采用较低的表面粗糙度。表面层残余应力可能引起变形,改变零件的形状和尺寸,从而影响配合精度。4.表面质量对配合性质的影响2.5.3提高表面质量的途径（1）(1)选择合理的磨削参数。为了直接减少磨削热的发生,降低磨削区的温度,应合理选择磨削参数：减小砂轮速度和背吃刀量；适当提高进给量和工件速度。但这会使粗糙度值增大而造成矛盾。(2)选择有效的冷却方法。选择适宜的磨削液和有效的冷却方法。1.减小残余拉应力、防止磨削烧伤和磨削裂纹的工艺途径2.5.3提高表面质量的途径（2）对于承受高应力、交变载荷的零件可以用喷丸、液压和挤压等表面强化工艺使表面层产生残余压应力和冷硬层，并降低表面粗糙度值,从而提高耐疲劳强度及抗应力腐蚀性能。(1)喷丸。喷丸是一种用压缩空气或离心力将大量直径细小(0.4～2mm)的丸粒(钢丸、玻璃丸)以35～50m/s的速度向零件表面喷射的方法。(2)滚压。用工具钢淬硬制成的钢滚轮或钢珠在零件上进行滚压,使表层材料产生塑性流动,形成新的光洁表面。2.采用冷压强化工艺2.5.3提高表面质量的途径（3）(1)珩磨。珩磨是利用珩磨头上的细粒度砂条对孔进行加工的方法,在大批量生产中应用很普遍。(2)超精加工。超精加工是用细粒度的砂条以一定的压力压在作低速旋转运动的工件表面上,并在轴向作往复振动,工件或砂条还作轴向进给运动以进行微量切削的加工方法。(3)研磨。研磨是用研具以一定的相对滑动速度(粗研时取067～083m/s,精研时取01～02m/s)在012～04MPa压力下与被加工面作复杂相对运动的一种光整加工方法。(4)抛光。抛光是在布轮、布盘或砂带等软的研具上涂以抛光膏来加工工件的。3.采用精密加工工艺和光整加工工艺项目3

车床

项目3车床金属切削机床的基本知识

3.1机床的基本构造3.2CA6410型卧式车床3.3机床的基本操作3.43.1金属切削机床的基本知识3.1.1机床的类型（1）按机床的加工性质和所用刀具,可将机床分成多种类型，即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床等。每一类机床,又可按其结构、性能和工艺特点的不同细分为若干组。

1.机床的分类3.1.1机床的类型（2）2.机床的型号编制3.2

机床的基本构造3.2.1机床构造示意图（1）1.车床3.2.1机床构造示意图（2）2.铣床3.2.1机床构造示意图（3）3.钻床3.2.1机床构造示意图（3）3.钻床3.2.1机床构造示意图（4）4.磨床3.2.1机床构造示意图（5）5.插床3.2.2机床的组成(1)动力源。指为机床提供动力(功率)和运动的驱动部分。(2)传动系统。传动系统包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统,如变速箱、进给箱等部件。(3)支撑件。指用于安装和支撑其他固定的或运动的部件,承受其重力和切削力,如床身、底座和立柱等(4)工作部件。（5）控制系统：控制系统用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。数控机床则是数控系统。（6）冷却系统（7）润滑系统（8）其他装置：如排屑装置，自动测量装置3.2.3机床的传动（1）(1)带传动。常用的带传动有平带、三角带、多楔带和同步齿形带等多种形式，靠摩擦力传动(同步齿形带除外)，结构简单、制造容易、成本低,在过载中会打滑,能起到过载保护作用。带传动的缺点是有滑动,不能用在速比要求准确的场合。(2)齿轮传动。齿轮传动的结构简单、紧凑,能传递较大的转矩,适用于变转速、变载荷工作场合,应用较广泛。它的缺点是线速度不能过高。齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式。1.机床上常用的传动副及其传动关系3.2.3机床的传动（2）(3)蜗杆传动。蜗杆为主动件,将其转动传给蜗轮。这种传动方式只能由蜗杆带动蜗轮转,反之则无法传动。(4)齿轮齿条传动。齿轮做旋转运动,齿条则做相应的直线移动(5)螺杆传动。螺杆(又称丝杠)旋转,螺母不转,它们之间沿轴线方向相对移动。3.2.3机床的传动（3）机床机械传动由以下几部分组成。(1)定比传动机构。指具有固定传动比或固定传动关系的传动机构,如前面介绍的几种常用的传动副。(2)变速机构。指改变机床部件运动的机构。例如，车床传动系统中的变速箱的轴采用的是滑动齿轮变速机构,主轴箱中轴间采用的是离合器齿轮变速机构等。2.机床机械传动的组成3.2.3机床的传动（4）(3)换向机构。指变换机床部件运动方向的机构。为了满足加工的不同需要(如车螺纹时刀具的进给和返回,车右旋螺纹和左旋螺纹等)，机床的主传动部件和进给传动部件往往需要正、反向的运动。(4)操纵机构。指用来实现机床运动部件变速、换向、启动、停止、制动及调整的机构。机床上常见的操纵机构包括手柄、手轮、杠杆、凸轮、齿轮齿条、拨叉、滑块及按钮等。(5)箱体及其他装置箱体用于支撑和连接各机构,并保证它们相互位置的精度。为了保证传动机构的正常工作,还要设有开停装置、制动装置、润滑与密封装置等。3.2.3机床的传动（5）(1)动力元件——油泵。其作用是将电动机输入的机械能转换为液体的压力能,是能量转换装置(能源)。(2)执行机构——油缸或油马达。其作用是把油泵输入的液体压力能转变为工作部件的机械能。它也是一种能量转换装置(液动机)。(3)控制元件——各种阀。其作用是控制和调节油液的压力、流量(速度)及流动方向。(4)辅助装置——油箱、油管、滤油器和压力表等。其作用是创造必要的条件以保证液压系统正常工作。(5)工作介质——矿物油。它是传递能量的介质。3.机床的液压传动3.3

CA6140型卧式车床3.3.1CA6140型卧式车床的工艺范围3.3.2CA6140型卧式车床结构（1）传动3.3.2CA6140型卧式车床结构（2）主轴箱的展开图3.3.2CA6140型卧式车床结构（3）纵横向机动进给操纵机构3.4

车床的基本操作3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（1）(1)浇油润滑通常用于外露的滑动外表,如床身导轨面及滑板导轨面等。(2)溅油润滑通常用于密封的箱体中,如车床的主轴箱,它利用齿轮的转动把润滑油溅到油槽中,之后输送到各处进行润滑。(3)油绳导油润滑通常用于车床进给箱的溜板箱的油池中,它利用羊毛或人造毛纺制成的毛线吸油及渗油的能力,把机油慢慢地引到所需要的润滑处。1.车床润滑的几种方式3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（2）(4)弹子油杯注油润滑通常用于尾座及滑板摇手柄转一下的轴承处。注油时,以油嘴把弹子按下,滴入润滑油。使用弹子油杯的目的是为了防尘防屑。(5)奶油(油脂)杯润滑通常用于车床挂轮架的中间轴。施用时,先在奶油杯中装满工业油脂,当拧进油杯盖时,油脂就挤进轴承套内,比加机油方便。施用油脂润滑的另一独特的地方是存油期长,不需要每天加油。(6)油泵输油润滑通常用于转速高、润滑油需要量大的机构中,如车床的主轴箱一般都采用油泵输油润滑方式。3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（3）(1)机床中的主要零部件多为典型机械零部件,标准化、通用化和系列化程度高。例如，滑动轴承、滚动轴承、齿轮、蜗轮副、滚动及滑动导轨、螺旋传动副(丝杠螺母副)、离合器、液压系统和凸轮等,润滑情况各不相同。2.机床润滑的特点3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（4）(2)机床通常安装在室内环境中使用,夏季环境温度最高为40℃,冬季气温低于0℃时多采取供暖方式,使环境温度为5~10℃。高精度机床要求恒温空调环境,一般在20℃左右。但由于不少机床的精度要求和自动化程度较高,因此对润滑油的黏度、抗氧化性(使用寿命)和油的清洁度的要求较严格。3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（5）(3)不同类型、不同规格尺寸的机床,甚至在同一种机床上，由于加工件的情况不同,工况条件也会有很大不同，因此对润滑的要求也就有所不同。例如，高速内圆磨床的砂轮主轴轴承与重型机床的重载、低速主轴轴承对润滑方法和润滑剂的要求有很大不同。前者需要使用油雾或油气润滑系统润滑,使用较低黏度的润滑油,而后者则需用油浴或压力循环润滑系统润滑,使用较高黏度的油品。3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（6）(4)在大多数机床上使用了润滑冷却液,在润滑油中,常常由于混入冷却液而使油品乳化及变质、机件生锈等,使橡胶密封件膨胀变形,使零件表面油漆涂层气泡、剥落，因此要考虑油品与润滑冷却液、橡胶密封件和油漆材料的适应性、防止漏油等。特别是随着机床自动化程度的提高,在一些自动化和数控机床上使用了润滑/冷却通用油,其既可作为润滑油，也可作为润滑冷却液使用。3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（7）（1）全损耗系统。使用精致矿油,如LAN32，LAN68或LAN220等，用于轻负荷部件。（2）齿轮(闭式齿轮)。连续润滑(飞溅、循环或喷射),采用精致矿油,并改善其抗氧化性、抗腐蚀性(黑色金属和有色金属)和抗泡性。3.机床润滑剂的使用3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（8）（3）主轴、轴承和离合器。采用精致矿油、添加剂改善其抗腐蚀性和抗氧化性,如FC2，FC5，FC10，FC22,滑动轴承或滚动轴承和有关离合器的压力、油浴和油雾润滑,在有离合器的系统中,由于有腐蚀的危险,所以采用无抗磨和极压剂的产品是需要的。（4）导轨。采用精致矿油、并改善其润滑性和黏滑性的3.4.1

车床的润滑及常规保养方法（9）（5）液压系统。采用精致矿油,并改善其防锈、抗氧化性和抗泡性，如HL32，HL46，HL68等。HM15，HM32，HM46，HM68也适用于作滑动轴承、滚动轴承和各类正常负荷的齿轮(蜗轮和准双曲面齿轮除外)的润滑,HM32和HM68可分别代替CKB32和CKB68；HV22，HV32、HV46用于数控机床。在某些情况下,HV油可代替HM油;HG32，HG68用于滑动轴承、液压导轨润滑系统合用的机械以减少导轨在低速下运动的“爬行”现象,如果油的黏度合适,也可用于单独的导轨系统,HG68可代替G68。3.4.2车床的保养（1）(1)班前保养。擦净车床外表及外露导轨、丝杠和光杠等部位上的尘垢及杂物。按润滑图表规定向各润滑部位注入润滑油,并检查油标、油位,不足时应立即补充。开空车检查各运转部位声音是否正常,油路是否畅通,确认正常后再工作。(2)班中保养。注意运转中有无异常现象。检查各仪表显示是否正常。检查润滑是否正常。(3)班后保养。清扫尘屑,擦净车床外表及导轨、丝杠、光杠和尾架套筒外圆。擦拭各部件并进行必要的润滑后归位。将本班使用的附件擦拭干净并进行必要润滑后摆放整齐。1.车床的常规保养3.4.2车床的保养（2）(1)外表。(2)车头箱。(3)刀架及拖板。(4)挂轮箱。(5)尾架。2.定期保养(3个月一次)(6)走刀箱、溜板箱。(7)润滑、冷却。(8)附件。(9)电气。(10)将保养中已解决与未解决的主要问题记录入册,作为下次保养或安排检修计划的依据。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（1）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）用卡盘安装工件纵向进给车削时,产生锥度是由于主轴轴心线在水平面和垂直面上相对溜板移动导轨的平行度超差。2）落地车床安装时使床身扭曲或调整垫铁松动,普通落地车床引起导轨精度发生变化。3）床身导轨面严重磨损,主要的3项精度均已超差：导轨在水平面内的直线度超差；由于棱形导轨和平导轨磨损量不等,使溜板移动时产生倾斜误差；导轨在垂直面内的直线度超差。1.车削时工件出现锥度3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（2）4）用一夹一顶或两顶尖安装工件时,产生锥度是由于后顶尖不在主轴的轴线上，或前、后顶尖不等高或前后偏移5）用小滑板车外圆时产生锥度,这是由于小滑板的位置不正,即小滑板的刻线没有与中滑板的零线对准引起的。6）工件安装时悬臂较长,车削时因径向切削力影响使前端让开,产生锥度。7）由于主轴箱温升过高,引起车床热变形。8）切削刃不耐磨,中途逐渐磨损,引起工件呈锥形。刀具的影响虽不属落地车床本身的原因,但这个因素绝不可忽视。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（3）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）必须重新检查并调整主轴箱安装位置和刮研修正导轨。2）必须检查并调整床身导轨的倾斜值。3）刮研导轨甚至用导轨磨床磨削导轨以恢复这3项主要精度,使之达到标准。这已属于大修的范畴了。4）可调整尾座偏移量,使顶尖对准主轴中心线,普通落地车床调整尾座两侧的横向螺钉以及调整尾座底座的高度,用垫片来补偿尾座底座的磨损或刮研底座来使前、后顶尖等高。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（4）5）使用小滑板车外圆,必须事先检查小滑板上的刻线是否与中滑板的零线对准。6）尽量减小工件的伸出长度,普通落地车床或另一端用尾座顶尖支顶,增加工件的安装刚性。7）检查并解决引起主轴箱温升的各种情况。8）及时修正刀具,正确选择刀具材料、普通落地车床主轴转速和进给量。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（5）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）主轴的轴向游隙超差。2）主轴滚动轴承滚道磨损、滚珠磨损或间隙过大。3）主轴的滚动轴承外圈与主轴箱主轴孔的间隙过大。4）用卡盘夹持工件切削时,因卡盘后面的连接盘磨损而与主轴配合松动,普通落地车床使工件在车削中不稳定或卡爪呈喇叭孔形状,使工件夹紧不牢。5）溜板(即床鞍、中滑板和小滑板)普通落地车床的滑动表面之间间隙过大。6）刀架在夹紧车刀时发生变形,刀架底面与小滑板表面接触不良。7）使用尾座顶尖车削时,尾座顶尖套夹紧不稳固或回转顶尖的轴承滚道磨损,间隙过大。8）进给箱、溜板箱和托架三支撑不同轴,转动时有卡阻现象。2.CA6140型车床精车圆柱表面时出现混乱的波纹3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（6）5）溜板(即床鞍、中滑板和小滑板)普通落地车床的滑动表面之间间隙过大。6）刀架在夹紧车刀时发生变形,刀架底面与小滑板表面接触不良。7）使用尾座顶尖车削时,尾座顶尖套夹紧不稳固或回转顶尖的轴承滚道磨损,间隙过大。8）进给箱、溜板箱和托架三支撑不同轴,转动时有卡阻现象。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（7）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）可调整主轴后端的推力轴承的间隙。2）应调整或更换主轴的滚动轴承,并加强润滑。3）用千分尺、汽缸表等检查主轴孔。普通落地车床圆度允差为0012mm,圆柱度允差为001mm,前、后轴孔的同轴度允差为0015mm,轴承外圈与主轴孔的配合过盈量为0～002mm。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（8）4）CA6140型车床可先行并紧卡盘后面的连接盘及安装卡盘的螺钉,如不见效,再改变工件的夹持方法,即用尾座支持住进行切削,如乱纹消失即可定是由于卡盘后面的连接盘的磨损所致,这时可按主轴的定心轴颈配作新的卡盘连接盘。如果是卡爪呈喇叭孔时,一般用加垫铜皮的方法即可解决。5）调整床鞍、中滑板、小滑板的镶条和压板到合适的配合,普通落地车床使之移动平稳、轻便,用004mm塞尺检查时插入深度应小于或等于10mm,普通落地车床以克服由于溜板在床身导轨上纵向移动时受齿轮-齿条及切削力的倾覆力矩的影响而沿导轨面跳跃的缺陷。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（9）6）在夹紧刀具后用涂色法检查方刀架底面与小滑板接合面的接触精度,应保证方刀架在夹紧刀具时仍保持与它均匀地全面接触,否则应用刮研法予以修正。7）CA6140型车床应先检查顶尖套是否夹紧了,如不是此原因,普通落地车床则应检查顶尖套与尾座体的配合以及夹紧装置是否配合合适,如果确定顶尖套与尾座体的配合过松,则应对尾座进行修理,研磨尾座体孔,顶尖套镀铬后精磨与之相配,间隙控制在0015~0025mm之间,回转顶尖有间距则更换回转顶尖。8）找正光杠、丝杠与床身导轨的平行度,校正托架的安装位置,调整进给箱、溜板箱和托架三支撑的同轴度,使床鞍在移动时无卡阻现象。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（10）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）如果波纹的间距与落地车床齿条的齿距相同时,落地车床则是由溜板箱的纵向进给小齿轮与齿条啮合不好所引起的。2）波纹有规律地周期性变化,可能是由光杠的弯曲度过大而造成的。3.精车圆柱表面时在轴向出现有规律的波纹3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（11）3）光杠、丝杠的支架、进给箱与溜板箱的三孔同轴度超差。4）溜板箱内某一传动齿轮(或蜗轮)损坏可能是由于偏心振摆引起的啮合不良。5）床鞍与床身导轨的间隙不合适。6）主轴箱、进给箱中的轴弯曲或齿轮损坏。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（12）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）检查啮合情况,调整啮合间隙,注意修正齿条各段接缝处的配置质量。2）应拆下光杠调整校直。3）应找正光杠、丝杠与床身导轨的平行度,校正支架的安装位置,调整三孔的同轴度,落地车床使床鞍在移动时无阻滞和轻重不均匀的现象。4）检查和调整溜板箱内的齿轮啮合与传动轴的安装精度5）调整床鞍两侧的压板与镶条,使之间隙合适,移动时平稳灵便。6）校直传动轴,用手转动各轴,在空转时应无轻、重现象3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（13）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）因落地车床导轨磨损而使床鞍倾斜下沉造成丝杠弯曲,落地车床与开合螺母啮合不良(单片啮合)。2）托架支撑孔磨损,使丝杠回转中心线不稳定。3）丝杠的轴向游隙过大。4）用于进给运动的交换齿轮轴弯曲、扭曲。4.精车螺纹表面有波纹3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（14）5）所有的滑动导轨面(指床鞍、中滑板和小滑板)间有间隙,可能间隙过大。6）方刀架与小滑板的接触面接触不良。7）切削长螺纹工件时,因工件本身弯曲而引起的表面波纹。8）因电动机、落地车床本身的固有频率而引起的振荡。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（15）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）检查啮合情况，调整啮合间隙。2）对托架支撑孔实施镗孔镶套修复。3）调整丝杠的轴向间隙。4）修复或更换弯曲、扭曲的交换齿轮轴。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（16）5）CA6140型车床调整床鞍的压板间隙的方法如下。拧松并紧螺母,适当拧紧调节螺钉,落地车床以减少外侧压板的镶条和床身导轨的间隙。调整中、小滑板镶条间隙的方法是分别拧紧、拧松镶条的两端调节螺钉,使镶条和导轨面之间的间隙达到用上述方法检查合格的要求6）修刮刀架底座面,将其4个角上的接触点刮软一些。7）工件必须选用合适的跟刀架,调节妥当,使工件不因车刀的切入而发生弯曲、引起跳动。8）通过摸索,掌握该振动区的范围,如有条件,可利用振动测试仪器进行诊断。落地车床采取防振措施或者在车削螺纹时避开这一振动区。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（17）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）出现这种波纹时,如果波纹与主轴上传动齿轮上的齿数相同,则可确定是齿轮啮合不好所引起的。2）电动机旋转轴不平衡而引起的松动。电动机前、后轴承端盖不同心,落地车床轴承外圈与孔配合过松或是轴承内保持架损坏。3）因电动机支座松动和带轮等旋转零件的偏摆而引起的松动所造成的。5.精车圆柱表面时在圆周上出现有规律的波纹3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（18）4）传动V带长短不一或调节不当。5）主轴承的间隙过大或过小。6）在用后顶尖顶住工件车削时,顶尖稳固性不牢靠。7）外界通过地基传入的有规律振动(如空压机等振动)。8）刀具与工件之间产生的振动。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（19）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）对主轴上的传动齿轮进行研磨跑合或更换齿轮。2）检查电动机的转子平衡情况及前、后轴承孔的同轴度及轴承精度等,必要时可对电动机进行动平衡,调换轴承。3）紧固支座上的螺钉,使小带轮与大罩轮端面在一个平面内,调整带轮等旋转零件的偏摆或对带轮等高速旋转零件进行修正,车削修正带轮的外径及V形罩槽。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（20）4）更换V带,并进行挑选,力求长短一致,并调整好V带的松紧。5）调整好主轴承的间隙。6）检查尾座压板、尾座套筒夹紧装置等,使它不能有松动现象。7）采用防振垫铁等措施,减少由地基振动引起的强迫振动。8）设法减少刀具的振动。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（21）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）主轴的滚动轴承某几粒滚柱磨损严重。2）主轴上的传动齿轮节径松摆过大。(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）将主轴滚动轴承拆卸后用千分尺逐粒测量滚柱,如确是某几粒滚柱磨损严重(或滚柱间的尺寸相差较大)时,必须更换轴承。2）消除主轴齿轮的节径松摆,严重时要调换齿轮副。6.粗车外径时主轴每一转在圆周表面上有一处振痕3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（22）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。主轴后端的角接触球轴承中某一粒滚珠尺寸比其他滚珠大。(2)CA6140故障排除与检修过程如下。检查主轴后端的角接触球轴承,确定为由它引起波纹时,可更换新的角接触球轴承。如果用调整修复的办法解决问题,前提是该轴承中至少要有3粒滚珠的绝对尺寸相近,才可采用解体选配法来解决,尺寸相近的滚珠要放在相隔120°的位置上。7.精车大端面工件时端面上出现螺旋形波纹3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（23）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。用切槽刀切槽或者加工工件外圆切削负载较大时,在切削过程中会发生刀具相对工件的振动。切削自振现象的产生及其振动的强弱与设备切削系统的动刚度、工件的切削刚度及切削条件有关。普通车床当切削条件改变以后,切削自振现象仍然不能排除,主要应检查设备切削系统动刚度的下降情况。尤其主轴前轴承的径向间隙过大及溜板与床身导轨之间的接触面积过小等原因都容易产生这种现象。8.发生闷车现象3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（24）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。首先要将主轴前轴承安装正确、间隙调整合适,使主轴锥孔中心线的径向圆跳动值符合要求。在此基础上,再对溜板和床身导轨进行检查和刮修,提高其接触刚度。若还不能解决问题,应对切削系统相关零件的配合关系逐个进行检查,发现影响动刚度的因素,务必进行排除。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（25）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）主轴箱内的摩擦离合器调整过松或者是调整好的摩擦片因机床切削超荷,普通车床摩擦片之间产生相对滑动,甚至表面被研出较深的沟道；如果表面渗碳硬层被全部磨掉时,摩擦离合器就失去效能。2）摩擦离合器操纵机构接头与垂直杆的连接松动。10.重切削时主轴转速低于标牌上的转速,甚至发生停机现象3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（26）3）摩擦离合器轴上的元宝销、滑套和拉杆严重磨损。4）摩擦离合器轴上的弹簧销或调整压力的螺母松动。5）主轴箱内集中操纵手柄的销子或滑块磨损,手柄定位弹簧过松而使齿轮脱开。6）主电动机传动V带调节过松。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（27）(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）打开配电箱盖,紧固变向机构接头上的螺钉,使接头与主轴之间不发生松动。2）修焊或更换元宝销、滑套和拉杆。3）检查定位销中的弹簧是否失效,如果缺少弹性就要换新的弹簧,调整好螺母后,把弹簧定位销卡入螺母的圆口中,防止螺母在转动时松动。4）更换销子、滑块,选择弹力较强的弹簧,使手柄定位灵活可靠,普通车床确保齿轮啮合传动正常。5）主电动机装在前床腿内,打开前床腿上的盖板,旋转电动机底板上的螺母来调整电动机的位置,可使两V带轮的距离缩小或增大,此例中应使两带轮距离增大,使V带张紧。3.4.3车床出现故障的原因及解决方法（28）(1)CA6140型车床故障原因分析如下。1）摩擦离合器调整过紧,停机后摩擦片仍未完全脱开。2）主轴制动机构制动力不够。(2)CA6140型车床故障排除与检修过程如下。1）调整好摩擦离合器(如上例所述)。2）调整主轴制动机构,制动轮装在轴Ⅳ上,制动轮的外面包有制动带。11.停机后主轴有自转现象或制动时间太长3.4.4机床操作规程（1）车床技术安全操作规程如下。(1)工作前按规定润滑机床,检查各手柄是否到位,并开慢车试运转5min,确认一切正常方能操作。(2)卡盘夹头要上牢,开机时扳手不能留在卡盘或夹头上。(3)工件和刀具装夹要牢固,刀杆不应伸出过长(镗孔除外)；转动小刀架须停车,防止刀具碰撞卡盘、工件或划破手。3.4.4机床操作规程（2）(4)工件运转时,操作者不能正对工件站立,身不靠车床,脚不踏油盘。(5)高速切削时,应使用断屑器和挡护屏。(6)禁止高速反刹车,退车和停车要平稳。(7)清除铁屑,应用刷子或专用钩。3.4.4机床操作规程（3）(8)用锉刀打光工件,必须右手在前,左手在后；用砂布打光工件,要用“手夹”等工具,以防绞伤。(9)一切在用工具、量具和刃具应放于附近的安全位置,做到整齐有序。(10)车床未停稳时,禁止在车头上取工件或测量工件。(11)车床工作时,禁止打开或卸下防护装置。(12)临近下班,应清扫和擦拭车床,并将尾座和溜板箱退到床身最右端。项目4

车床夹具

项目4车床夹具机床夹具概述

4.1定位原理和定位原件4.2工件的夹紧4.3机床的基本操作4.44.1机床夹具概述4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（1）(1)一次安装法。有位置精度要求的零件的各有关表面是在工件同一次安装中完成并保证的,如轴类零件外圆与端面的垂直度,箱体孔系中各孔之间的平行度、垂直度和同一轴线上各孔的同轴度等，这种安装方法称为一次安装法。

1.工件的安装方式4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（2）(2)多次安装法。零件有关表面的位置精度是由加工表面与工件定位基准面之间的位置精度决定的，例如轴类零件键槽对外圆的对称度,箱体平面与平面之间的平行度、垂直度等。根据工件安装方式不同又分为直接安装、找正安装和夹具安装法。4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（3）1）直接安装法。将工件直接安装在机床上,从而保证加工表面与定位基准面之间的精度，这种方法称为直接安装法。2）找正安装法。找正安装法可分为划线找正安装和直接找正安装两种。划线找正安装是用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上的正确位置的一种安装方法；直接找正安装是指工件在机床上应占有的正确位置是通过一系列的尝试而获得的。3）夹具安装法。通过夹具保证加工表面与定位基准面之间的位置精度,即用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（4）夹具的分类方法很多。根据夹具的应用范围,大致可以分为以下5类。(1)通用夹具。它指已标准化的、可用于同一类型和不同尺寸工件的夹具,如三爪或四爪卡盘、平口钳、回转工作台、万能分度头和磁铁吸盘等。通常这种夹具作为机床附件,由专门工厂制造供应,广泛用于单件、小批生产中(2)专业夹具。它指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。当产品更换或工序内容更改后,往往就无法再使用,而且这类夹具设计制造周期较长，因此,专用夹具常适用于产品固定、工艺相对稳定和批量较大的生产情况。2.夹具的分类4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（4）(3)通用可调夹具。用这类夹具加工完成一种工件后,经过调整或更换个别元件即可加工另外一种形式相似、尺寸相近的工件。因此，这类夹具及其相应的部件可按加工对象和工艺要求的范围,预先制造备存起来,需用时稍加加工或添置一些零件即可使用,多用于中小批量生产。基于成组加工工艺的成组夹具也是这类夹具中的一种,成组夹具的加工对象和适用范围更加明确,针对性强,结构更为紧凑。在当前多品种、小批量生产要求下,这类夹具是改革工艺设计的一个发展方向。4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（5）(4)组合夹具。它指按照工件的加工要求,由一套事先准备好的通用的标准元件和部件根据积化原理拼装组合而成的夹具。当使用完毕后,可拆散成各种元件存放,待下次重新拼装成新的夹具,如此不断重复使用。它对单件、小批生产或新产品开发特别适用。4.1.1工件装夹方式与夹具的分类（6）(5)随行夹具。这是专门用于加工自动线上的一种夹具。它带着工件周而复始地由自动线的始端,借助于输送装置经过每台机床加工而达到自动线的末端,以便完成对工件全部工序的加工。它不仅要完成工件在其上的定位和卡紧,而且本身还要在每台机床的固定夹具上定位并卡紧。可见,随行夹具对工件既起装夹，又起输送的作用。4.2

定位原理和定位元件4.2.1工件的定位原理（1）从定位角度出发,直角坐标系有6个坐标方向,即沿X轴方向的坐标,沿Y轴方向的坐标,沿Z轴方向的坐标和分别以3个坐标轴为回转轴线的角度坐标

1.六点定位原理4.2.1工件的定位原理（2）根据工件加工表面的不同加工要求,有些自由度对加工要求有影响,有些自由度对加工要求无影响,对加工要求有影响的自由度必须限制,而不影响加工要求的自由度不必限制。物体的6个自由度均被限制,则物体在空间的位置被唯一确定,称为完全定位；若限制的自由度少于6个,称为不完全定位。2.限制自由度与工件加工要求的关系4.2.1工件的定位原理（3）工件加工时如果其中任一个必须限制的自由度没有被限制,则称为欠定位。在一个自由度方向上用两个以上互相矛盾的定位点限制，则称为过定位。过定位的判断。分析在一个自由度方向上相接触的定位点是否相互矛盾,若不矛盾不影响定位；分析过定位的实际作用是有利还是有害,有利则用,有害则改。3.欠定位与过定位4.2.2定位元件（1）(1)足够的精度。由于工件的定位是通过定位副的接触(或配合)实现的。定位元件工作表面的精度直接影响工件的定位精度,因此，定位元件工作表面应有足够的精度,以保证加工精度要求。(2)足够的强度和刚度。定位元件不仅限制工件的自由度,还有支撑工件、承受夹紧力和切削力的作用，因此还应有足够的强度和刚度,以免在使用中变形和损坏。1.对定位元件的基本要求4.2.2定位元件（2）(3)有较高的耐磨性。工件的装卸会磨损定位元件工作表面,导致定位元件工作表面精度下降,引起定位精度的下降。当定位精度下降至不能保证加工精度时则应更换定位元件。为延长定位元件的更换周期,提高夹具使用寿命,定位元件工作表面应有较高的耐磨性。(4)良好的工艺性。定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。对于工件不同的定位基准的形式,定位元件的结构、形状、尺寸和布置方式也不同。下面按不同的定位基准分别介绍所用的定位元件的结构形式。4.2.2定位元件（3）1）固定支撑。固定支撑有支撑钉和支撑板两种形式2.工件以平面定位时的定位元件4.2.2定位元件（4）2）可调支撑。在工件定位过程中,支撑钉的高度需调整时,应采用如图所示可调支撑4.2.2定位元件（5）3）自位支撑(浮动支撑)。在工件定位过程中,能自动调整位置的支撑称为自位支撑,或称为浮动支撑。图(a)(b)所示是两点式自位支撑。