第二章车削(与司乃钧主编《机械加工基础》配套)

第二章车削2.1车床2.1.1CA6140型卧式车床1、CA6140型卧式车床的组成和应用CA6140型卧式车床由以下几个主要部分组成：

主传动部件：用来实现车床主运动的部件。

进给传动部件：主要用来实现车床进给运动的部件，也用来实现车床的调整、退刀及快速运动等。

安装工件的装置

安装刀具的装置

支撑件：用来支承和连接机床各零件、部件的基础构件。

动力源：为车床运动提供动力。

其他：冷却、润滑系统，控制系统等。CA6140卧式车床的结构床头箱卡盘刀架尾座床身溜板箱光杠丝杠床腿进给箱CA6140型卧式车床具有性能良好、结构先进、操作轻便、通用性广等优点。广泛应用于内外圆柱表面加工、圆锥表面加工、成形回转表面加工、回转体的端面加工和螺纹面加工等。2、CA6140型卧式车床的传动系统(1)传动链与传动系统图用各种传动机构把机床动力源和执行件连成一个传递运动和动力的系统，可使执行件进行运动，或者用传动机构把两个具有一定相对运动关系的执行件连成一个系统，保证两者按一定关系运动，这两种系统都称为传动系统或传动链。用来表示各个传动系统的综合简图称为传动系统图。图上用国家规定的简单符号来表示传动系统的各个机件(2)CA6140型卧式车床传动系统分析卧式车床传动框图电动机主换向机构主变速机构进给换向机构进给箱挂轮架补充Z50Z20f1f21）主运动传动链（电动机-主轴）主运动由电动机→带轮→Ⅰ→M1（使主轴正转、反转或停止）传动路线：①Ⅰ→M1左离合→56/38或51/43→Ⅱ（两种转速）②Ⅰ→

M1右离合→50/34→齿轮30→Ⅱ（一种转速）③Ⅰ→

M1中位，运动不能传至Ⅱ。主传动链动画主传动链传动系统表达式主轴转速级数和转数主轴正转时，应得2×3=6种高转速和2×3×2×2=24种低转速。轴Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ之间的4条传动路线的传动比为：

因为i2和i3基本相同，所以经低速传动路线，主轴实际上只得到2×3×（2×2-1）=18级转速。加上6级高转速，主轴共可获得2×3×[1+（2×2-1）]=24级转速。主轴反转时，同理，有3×[1+（2×2-1）]=12级转速。主轴各级转速的计算可根据各滑移齿轮的啮合状态求得。在图示啮合位置时，主轴的转速为：同理，可计算出主轴正转时的24级转速：10~1400r/min；反转时的12级转速：14~1580r/min。注意:主轴反转通常是用于车削螺纹时，使车刀沿螺旋线退回，所以转速较高，以节约辅助时间。2）进给传动链车削螺纹传动链CA6140车床可以车削米制、英制、模数制、径节制等标准螺纹和大导程的非标准螺纹。两端执行件：主轴——刀架两末端件计算位移：主轴转1转—刀架移动导程Lmm

车削米制螺纹的传动路线：主轴IV→轴IX→轴X→挂轮→进给箱上的轴XII→M5结合（M3、M4脱开）。车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为

化简，得

式中K—螺纹头数，P—螺距，12—丝杠导程，L—螺纹导程。当M3,M4,M5结合时，车螺纹传动链大为缩短，提高了螺纹的加工精度。车削不同螺距的螺纹时，可用调整挂轮的方法实现。3)车削圆柱面和端面进给传动链两末端件计算位移：主轴每转1转—刀架纵向或横向移动量传动路线纵向机动进给量当运动由主轴经正常导程的公制螺纹传动路线时，运动平衡方程式为：化简得：横向机动进给量刀架的快速移动为减轻劳动强度和缩短辅助时间，快速电动机能使刀架实现纵向和横向机动快速移动。为避免仍在转动的光杠和快速电动机同时传动轴XXII，在齿轮56与轴XXII之间装有超越离合器。3、单手柄变速操纵机构主轴箱II轴上的双联滑移齿轮和III轴上的三联滑移齿轮用一个手柄操纵。变换手柄每转一转，变换全部6种转速，如图示。2.1.2立式车床

立式车床属于大型机械设备，用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小，形状复杂的大型和重型工件。如各种盘，轮和套类工件的圆柱面，端面，圆锥面，圆柱孔，圆锥孔等。亦可借助附加装置进行车螺纹，车球面，仿形，铣削和磨削等加工。与卧式车床相比，立式车床主轴轴线为垂直布局，工作台台面处于水平平面内，因此工件的装夹与找正比较方便。这种布局减轻了主轴及轴承的荷载，因此立式车床能够较长期的保持工作精度。2.2车刀与工件装夹2.2.1车刀种类和用途成形车刀左刃直头外圆车刀切槽镗刀内螺纹车刀盲孔镗刀通孔镗刀切断刀右刃偏刀外螺纹车刀偏刀弯头外圆车刀(1)车刀的种类车刀按用途可分外圆车刀端面车刀,切断刀,镗孔刀,成形车刀和螺纹车刀等(2)车刀的用途

各种车刀的基本用途a、90°车刀：用来车削工件的外圆,阶台和端面。b、45°车刀：用来车削工件的外圆.端面和倒角。

c、切断刀：用来切断工件或工件上切出的沟槽。

d、镗孔刀：用来车削工件的内孔。

e、成形车刀：用来车削阶台处的圆角,圆槽或车削特殊形状工件。

f、螺纹车刀：用来车削螺纹

车刀按结构形式可分为焊接车刀、整体车刀和机夹式车刀三类。

焊接式车刀是将一定形状的硬质合金刀片用黄铜、紫铜或其他特制的焊料焊接在刀杆的刀槽内制成的。该种车刀结构简单、紧凑、刚性好，而且非常灵活，可以根据加上条件和加工要求选择合适的硬质合金牌号和刀片的形状规格。

整体式结构仅用于高速钢车刀。焊接式车刀机械夹固式硬质合金车刀简称机夹式车刀。根据其使用情况不同又可以分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀两类。机夹重磨车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法夹持在刀杆上使用的车刀，车刀磨损后卸下，经过刃磨，装上可继续使用。机夹可转位车刀又称机夹不重磨车刀，它是采用机械夹固方法，将可转位刀片夹紧，固定在刀杆上的一种车刀，刀片的每一条边都可以用做刀刃，一个刀刃用钝后，可以转动刀片改用另一个新刀刃，直到刀片上所有刃口均已用钝，刀片就可以报废回收。机夹可转位车刀2.2.2工件的装夹方法1、卡盘装夹三爪自定心卡盘可自动定心，装夹迅速方便，应用广，但夹紧力小，不适合夹持外形不规则的工件。四爪单动卡盘四个爪可单独移动，装夹工件需找正，夹紧力大，适于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。三爪自定心卡盘四爪单动卡盘2、花盘装夹适于不能用卡盘装夹的形状不规则的工件。装夹时应注重工件转动的平衡和安全。花盘装夹3、顶尖装夹双顶尖装夹适于较长的轴类工件。加工细长轴时，常用跟刀架或中心架作为辅助支承，以增加工件刚性。双顶尖装夹中心架跟刀架4、心轴装夹适于加工以孔为定位基准的盘套类工件。装夹迅速方便，易保证外圆、端面和内孔之间的位置精度。圆柱心轴装夹圆锥心轴装夹2.3车削加工在车床上使用车刀，钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥和板牙等刀具，可加工出:内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表面、回转体的端面和螺纹面。车床的主要工作2.3.1车外圆根据车刀的几何角度、切削用量及车削达到的精度不同，车外圆分为粗车、半精车和精车。

粗车时：主要考虑的是提高生产率，对尺寸精度、形位精度和表面粗糙度无太高要求。

半精车时：在粗车基础上进一步提高精度和减小表面粗糙度值。

精车时：主要保证质量。车外圆2.3.2车内孔车内孔比较困难，生产率低，原因在于：内孔车刀尺寸受到工件内孔尺寸的限制孔内切削情况不能直接观察排屑困难，切屑容易刮伤已加工工件表面切削液不易注入切削区车内孔的切削深度和进给量是车外圆的1/2~1/3，切削速度比车外圆低10%~20%车内孔2.3.3车断车断的切削条件：三面受工件和切屑包围，散热条件差，排屑困难。切削部分窄而长，强度和刚性很差，易振动。车断方法分为正车车断与反车车断。正车车断2.3.4车锥面与车成形面车锥面的方法：1、偏移尾座法2、靠模法3、宽刀法4、小滑板转位法偏移尾座法靠模法小滑板转位法车成形面的方法：1、手工控制法2、成形刀法3、靠模法车成形面的方法2.3.5车平面车平面主要用于加工回转体零件的端面，又称端面车削。车平面2.3.6车螺纹1、螺纹种类螺纹按用途分为两大类，即连接螺纹和传动螺纹。

（1）连接螺纹

即紧固螺纹，用于零件间的固定连接，常用的有普通螺纹和管螺纹等，螺纹牙型一般为三角形。如各种螺栓和螺钉的螺纹。连接螺纹:钟表螺丝连接螺纹:螺栓（2）传动螺纹用于传递动力、运动或位移，螺纹牙型一般为梯形或锯齿形或矩形。如丝杠和测微螺杆的螺纹。传动螺纹：台虎钳传动螺纹：升降台螺纹按制式分为米制、英制和模数制。螺纹按旋向分为右旋和左旋螺纹按线数分为单线、双线和多线。右旋和左旋螺纹单线、双线螺纹2、螺纹几何要素（1）大径（d或D）和小径（d1或D1）、顶径和底径（2）中经（d2或D2）（3）螺距（P）和导程（Ph）（4）牙型角（α）（5）螺纹升角（Φ）与螺旋角（β）螺纹几何要素3、螺纹的技术要求连接螺纹和无传动精度要求的传动螺纹：只要求中经和顶径的精度普通螺纹：可旋入性和连接的可靠性管螺纹：密封性和连接的可靠性有传动精度要求或用于读数的螺纹：中经和顶径的精度、螺距和牙侧角的精度、粗糙度、硬度4、车削三角螺纹（1）螺纹车刀螺纹车刀切削部分的形状应与螺纹轴向截面的牙槽形状一致，两侧切削刃的夹角等于牙型角，前角为零。一般可先用正前角车刀粗车，再用零前角精车。螺纹车刀的两侧后角不能相等。