第四章 车削加工

第四章车削加工第1页，共47页，2023年，2月20日，星期四§4.1车削加工概述

1、概述

车削加工是机械加工方法中应用最为广泛的方法之一，是加工轴类、盘类零件的主要方法。应用车削加工方法可以加工各种回转体内外表面。如内外圆柱面、圆锥面、成形回转面等。如图4-1；还可以利用特殊装置加工非圆表面。在机械制造中，车床占机床的总数的20%-35%，因此车削加工占有重要地位。

2、车床的运动：

视频主运动：工件的回转运动进给运动：刀具的直线运动3、车削加工精度：一般为IT8~IT7，表面粗糙度为6.3~1.6μm。精车时可达IT6~IT5，表面粗糙度可达0.4~0.1μm。车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。如表4-14、车削工艺系统：车床、车刀、车削夹具、工件组成。第2页，共47页，2023年，2月20日，星期四§4.2车床一、车床的主要类型和组成1、车床的类型①卧式车床、②立式车床、③转塔车床、④仿形车床、⑤自动车床和半自动车床、⑥专门化车床。视频2

2、车床的组成视频1主轴箱：内装主传动系统，实现主运动。床鞍和刀架：内装进给系统，实现刀架作直线运动。尾座：可沿导轨纵向移动；进给箱：内有进给系统，可用控制光杠或丝杠实现进给。溜板箱：与拖板相连，实现纵横向进给运动。床身：机床的基准件，起连接作用。第3页，共47页，2023年，2月20日，星期四二、CA6140型普通卧式车床CA6140型普通车床通用性强，可以加工轴类、盘套类零件车削米制、英制、模数、径节4种标准螺纹和精密、非标准螺纹；可完成钻、扩、铰孔加工。1、机床的传动系统

机床传动流程分为：主运动；进给运动；如图4-3，如图4-3.1（1）主运动传动路线视频

1）首、末端件：

电机主轴

2）主运动传动路线表达式：

如图4-4

所示

3）计算转数级数：正转级数=2×3×（2×2－1）+2×3×1=24级如图反转级数=3×（2×2＋1－1）+3×1=12级

4）运动平衡：

n主=1450××uⅠ-Ⅱ×uⅡ-Ⅲ×uⅢ-Ⅵ第4页，共47页，2023年，2月20日，星期四（2）螺纹车削传动链视频1）首末端件：主轴刀架2）传动路线表达式：如图4-4

3）螺距、导程的换算关系如表4-2

3）运动平衡式：车削螺纹时，主轴与刀架之间必须保持严格的传动比关系即主轴每转一转，刀架应均匀地移动一个螺纹导程。其运动平衡式为：1主轴×μx×P丝杠=P螺纹如flash

在十三轴与十四轴之间有8种基本传动比：

μ1=26/28=6.5/7

μ2=28/28=7/7

μ3=32/28=8/7

μ4=36/28=9/7

μ5=19/14=9.5/7

μ6=20/14=10/7

μ7=22/14=11/7

μ8=24/14=12/7

在十五与十七轴之间有4种倍数传动比：第5页，共47页，2023年，2月20日，星期四①、加工米制螺纹：

②、加工模数螺纹：③、加工英制螺纹：④、加工径节螺纹：

1主轴×7k×u基/u倍=DP

第6页，共47页，2023年，2月20日，星期四⑤加工精密与非标准螺纹在加工非标准螺纹和精密螺纹时，可将M3、M4、M5全部啮合，主轴的运动经过挂轮后，由Ⅻ轴、十四轴、十七轴直接到丝杠，被加工螺纹的导程通过调整挂轮的传动比来实现，这时，传动路线缩短，传动误差减小，螺纹精度可以得到较大的提高。其运动平衡式为：1主轴×U挂×12=P（3）进给运动传动链在普通车削机动进给时，为避免丝杠过快磨损，刀具的进给是通过光杠传动。M5脱开，将十七的运动传到十九轴。其传动路线如图4-5。第7页，共47页，2023年，2月20日，星期四2、机床主要结构

（1）主轴箱与主轴部件：视频（如图4-6）a、在Ⅰ轴上采用卸荷式带轮，目的是减小轴的弯曲变形，提高传动精度；如图4-7b、利用Ⅰ轴上的双向片式摩擦离合器（仿真）与Ⅳ轴上的钢带制动器来实现主轴的起、停、制动、换向的控制。如图4-8。c、主轴前端采用P5级精度的双列圆柱滚子轴承；后端采用推力轴承和角接触球轴承组合，确保承受轴向和径向力。图4-9如图4-10d、通过轴承内环与主轴在轴向的相对移动使内环产生弹性变形，以调整轴承的径向间隙。e、主轴为一空心多阶梯轴，内孔用来通过棒料或卸顶尖，也可用来通过气、电、液夹紧机构。f、主轴的前端孔为莫氏6号锥孔，用以安装顶尖或心轴。前端短锥法兰用于安装卡盘。

第8页，共47页，2023年，2月20日，星期四（2）床身及导轨床身是机床的基础件，要求工艺性好，还要有足够的强度且刚性好，采用铸铁件。如图4-12（3）操纵机构：如下图：起、停转，可实现正反转。（仿真）第9页，共47页，2023年，2月20日，星期四4）变速操纵机构集中操纵机构，分别操纵Ⅱ轴上的双联滑移齿轮和Ⅲ轴上的三联滑移齿轮(仿真图1/图2。）

5）溜板箱功用：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、横向和正、反向机动走刀或快速移动。开合螺母合上，与丝杠相啮合，实现加工螺纹的进给反之，开合螺母分开，实现纵向、横向机动进给或快速移动。纵、横向操纵机构

6）安全离合器作用:机床过载或发生事故时，为防止机床损坏而自动断开，起安全保护作用。当载荷消失后，可自动恢复正常工作。(动画)图开合螺母机构(CA6140)6—手柄7—轴24—支承套25—下半螺母26—上半螺母27—圆销28—槽盘第10页，共47页，2023年，2月20日，星期四三、AD25型数控车床1、性能简介：该机床车削直径是360mm，最大长度530mm、主轴转速35至3500r/min无级变速，刀塔有10把刀具。2、主要机械结构：（1）主轴箱：传动系统简化，前后采用高精度角接触球轴承与双列圆柱滚子轴承组合使用，主轴箱采用封闭式强制润滑。（2）床身部件：采用了45°倾斜式铸铁床身，有利于排屑。（3）电动刀架：它是车床的主要部件之一，它可以实现自动换刀，其换刀的动作松开—分度—预定位—精定位—夹紧。（4）后拖板：刀架安装在后拖板上，由后拖板带动，作Z向和X向进给运动，由于后拖板安装在斜上方，加工时横向切削抗力与刀架拖板的自重力抵消，减小了横向进给的伺服电机的负荷有利于保持机床的精度。第11页，共47页，2023年，2月20日，星期四

§4.3车刀车刀是金属加工切削中应用最广的刀具，其性能取决于刀具的材料、结构和几何参数。刀具性能的优劣对车削加工的质量、生产率有决定性的影响1、车刀分类（1）按车刀结构分：整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀（2）按刀具材料分：高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀、金刚石车刀（3）按用途分：外圆车刀、端面车刀、切断刀、螺纹车刀等如图4-13。2、整体式高速钢车刀刃磨方便、可以刃磨得很锋利，成形容易，尤其适宜于刃磨各种刃形的成形车刀，适宜于低速精车。第12页，共47页，2023年，2月20日，星期四3、硬质合金焊接式车刀其优点是：结构简单，制造刃磨方便，刀具刚度好，抗振性能强，适用灵活。其缺点是切削性能受工人的刃磨技术水平和焊接质量的影响，刀杆不能重复利用。4、可转位车刀

（1）特点：刀具几何参数由刀片和刀片槽保证，不需要刃磨，切削性能稳定，适用于批量生产和数控车床使用。

（2）刀片形状：见表4-3

（3）可转位车刀的结构如图4-145、成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具。其刃形根据零件表面的廓形进行设计。工件的廓形取决于刀刃的形状，质量稳定，不受工人技术水平的影响。常见类型有：平体、圆体、棱体、切向成形车刀如图4-15。第13页，共47页，2023年，2月20日，星期四

§4.4车削夹具车床夹具是用于保证被加工零件在车床上与刀具之间相对正确位置的专用工艺装备。一、车削夹具的分类与用途

视频

⑴分类：通用夹具、专用夹具、组合夹具通用夹具有：三爪、四爪卡盘、顶尖、中心架、鸡心夹等

⑵用途：保证被加工工件与刀具之间相对正确位置。二、典型车削夹具

1.组成:夹具体、定位元件、夹紧装置和辅助装置。

2.典型车削夹具

视频

⑴定心式夹具：一般适用于回转体表面定位的零件。

⑵角铁式夹具：非回转体零件的加工如壳体、支座等如图4-16⑶自动车削夹具：常见气动、液压卡盘等如图4-17⑷组合夹具：如图4-183.车削夹具的技术要求

⑴定位元件表面对夹具回转轴线或找正圆环面的圆跳动；⑵定位零件表面对顶尖或者锥柄轴线的圆跳动；⑶定位元件表面对夹具安装基面的垂直度或者平行度；⑷定位元件表面间的垂直度或平行度；⑸定位元件的轴线相对夹具轴线的对称度；第14页，共47页，2023年，2月20日，星期四习题与思考题：1、简述普通车床的组成，各部分的作用是什么？2、在CA6140型车床上车削导程P=16mm的米制螺纹时，写出其传动路线，并计算主运动的最高和最低转速？3、车削夹具的类型与组成？4、设计车削夹具时应注意哪些技术要求？第15页，共47页，2023年，2月20日，星期四第16页，共47页，2023年，2月20日，星期四第17页，共47页，2023年，2月20日，星期四精度项目普通车床精密车床高精密车床外圆圆度0.010.00350.0014外圆圆柱度0.01/1000.005/1000.0018/100端面平面度0.02/2000.0085/2000.0035/200螺纹螺距精度0.06/6000.018/3000.007/300外圆粗糙度Ra/um2.5～1.251.25～0.320.32～0.02表4.1车削加工的主要精度技术指标第18页，共47页，2023年，2月20日，星期四进给箱床腿第19页，共47页，2023年，2月20日，星期四第20页，共47页，2023年，2月20日，星期四第21页，共47页，2023年，2月20日，星期四图4-3机床传动流程图第22页，共47页，2023年，2月20日，星期四图4-4主运动传动链第23页，共47页，2023年，2月20日，星期四14001120900710560500450400320250200160125100806350403225201612.510145022/5830/5039/41130/23051/4356/3839/4163/5026/5820/8020/8051/50电ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ图4.3CA6140主运动传动链转速图第24页，共47页，2023年，2月20日，星期四第25页，共47页，2023年，2月20日，星期四第26页，共47页，2023年，2月20日，星期四图4-4加工螺纹的传动路线ⅩⅣⅩⅢⅩⅤⅩⅡⅩⅦⅩⅧⅩⅣⅩⅢ第27页，共47页，2023年，2月20日，星期四主轴至车螺纹路径

（刀架向左移动）

图4-5普通机动进给路线第28页，共47页，2023年，2月20日，星期四螺纹种类螺距参数螺距/mm导程/mm米制螺距T/mmTP=KT模数制模数m/mmTm=πmPm=kTm=kπm英制每英寸牙a/（牙·in-1）Ta=25.4/aPa=kTa=25.4k/a径节制径节DP/（牙·in-1）TDP=25.4π/DPPDP=kTDP=25.4kπ/DP表4-2螺距、导程换算关系第29页，共47页，2023年，2月20日，星期四图4-6CA6140主轴箱展开图第30页，共47页，2023年，2月20日，星期四图4-7卸荷套结构示意图卸荷路径：F径向(皮带轮2）--螺钉—花键套1—深沟球轴承—法兰3—箱体41--花键套2-皮带轮3-法兰4-箱体第31页，共47页，2023年，2月20日，星期四1-拨叉；2-曲柄；3-凸轮；4-轴；5-杠杆；6-拨叉

操纵机构（Ⅱ、Ⅲ轴上的滑移齿轮）第32页，共47页，2023年，2月20日，星期四CA6140（溜板箱）纵、横向机动进给操纵机构1、6—手柄2、21—销轴3—手柄座4、9—球头销5、7、23—轴8—弹簧销10、15—拨叉轴11、20—杠杆12—连杆13、22—凸轮14、18、19—圆销16、17—拨叉纵、横向操纵机构第33页，共47页，2023年，2月20日，星期四