车削加工实训教案

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PAGE1车削加工实训教案工程训练中心2009年12月

长春工业大学工程训练课程教案教师姓名实训项目名称车削加工概述时间45分钟地点车削加工实训现场讲授内容一、教学目的及要求：1．了解车削加工的概念、特点和工艺范围；2．了解车床的种类、型号的含义，并掌握车床的组成及各部分的功用；3．了解车床的传动；4.掌握车床安全保养；5．掌握切削用量的概念和意义；6．掌握刻度盘的使用。二、教学重点：1．车削加工的特点和工艺范围；2．车床的组成及各部分的功用；3．车床安全保养；4．切削用量的概念和意义；5．刻度盘的使用。三、教学难点：1．车床的组成及各部分的功用；2．切削用量的概念和意义；3．刻度盘的使用。四、教学内容：1．车削加工的概念、特点和工艺范围：在车床上，工件作旋转的主运动，刀具作平面直线或曲线的进给运动，完成机械零件切削加工的过程，称为车削加工。它是机械加工中最基本、最常用的加工方法，各类车床约占金属切削机床总数的一半，所以它在机械加工中占有重要的位置。（9）工作完毕后，要关闭电源，清理切屑，擦净机床，并将大拖板摇至车尾一端。（10）不允许在卡盘、机床导轨上敲击和校正工件。床面上不准放工件、刀具和量具。3．切削用量三要素：在切削过程中，工件上形成三个变化着的表面。待加工表面：工件上待切除的表面。过渡表面：主切削刃正在切削的表面。已加工表面：经刀具切削后形成的表面。切削用量是描述切削运动大小的参数。在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。1）切削速度υc是指在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。(m/s或m/min)当主运动为旋转运动时，则切削速度为υc=（m/s）式中：—待加工表面的直径或刀具直径,（mm）。n—工件或刀具的转速，（r/min）当主运动为往复直线运动时，则切削速度为υc=（m/s）式中：L——往复直线运动的行程长度，(mm)nr——主运动每分钟的往复次数，(str/min)2）进给量是指在单位时间内或主运动的一个工作循环内，刀具与工件沿进给运动方向相对移动的距离。车削的主运动是旋转运动，工件每转一转，为一个工作循环，进给量的单位为mm/r。3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量又称切削深度，一般指工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离。车削外圆时，背吃刀量为（mm）式中：——待加工表面直径；——已加工表面直径。4．刻度盘的使用（结合实物讲解）:普通车床的纵向进给、横向进给以及小刀架的移动量均靠刻度盘指示。在车削工件时，要准确、迅速地掌握背吃刀量，必须熟练准确地使用刻度盘。控制横向进给量的中滑板刻度盘紧固在横向丝杠轴头上，中滑板与丝杠上的螺母紧固在一起。当中滑板手柄带动刻度盘转一周时，丝杠也转一周，这时螺母带动中滑板移动一个螺距。因此，中滑板移动的距离可根据刻度盘上的格数来计算：刻度盘每转1格中滑板移动的距离（刻度盘格值）=丝杠螺距/刻度盘格数例如，C6132车床的横向进给丝杠的螺距为4mm，刻度盘一周等分200格，所以刻度盘每转1格中滑板移动的距离（刻度盘格值）为4mm/200=0.02mm。由于丝杠与螺母之间存在间隙，进刻度时，如果刻度盘手柄摇过了头，或者试切后发现尺寸不对而需将车刀退回时，刻度盘不能直接退回到所要求的刻度。因为当刻度盘正转或反转至同一位置时，刀具的实际位置存在由间隙引起的误差。因此，正确的操作是将刻度盘向相反方向退回半圈左右，消除间隙的影响之后再摇到所需位置。小滑板刻度盘的原理及其使用与中滑板的相同，只是刻度值不同，其刻度盘主要用于控制工件长度方向上的尺寸。5．学生操作：1）停车练习：正确变换主轴转速、进给量；熟悉掌握纵向和横向手动进给手柄的转动方向；熟悉掌握纵向和横向机动进给的操作；尾架的操作；刻度盘的应用。2）低速开车练习：长春工业大学工程训练课程教案教师姓名实训项目名称车床基本操作1时间45分钟地点车削加工实训现场讲授内容一、教学目的及要求：1．了解工件在车床上的装夹方法，并掌握三爪卡盘装夹工件的方法；2．熟悉车刀的种类，并掌握安装车刀的方法；3．了解粗车和精车的目的，并掌握切削步骤与试切的方法；4.了解常用量具的基本结构和使用方法。5．掌握车削外圆、端面和台阶等常见形面的加工方法；二、教学重点：1．工件和车刀的安装；2．切削步骤与试切；3．常用量具的使用方法；4．常见形面的车削方法。三、教学难点：1．切削步骤与试切；2．常见形面的车削方法。四、教学内容：1．工件在车床上的装夹方法：在车床上安装工件，要求定位准确，即被加工表面的回转中心与车床主轴的轴线重合，夹紧可靠，能承受合理的切削力，保证工作时安全，使加工顺利，达到预期的加工质量。1）利用三爪自定心卡盘安装工件的方法、特点、应用：（结合实物讲解）三爪自定心卡盘简称三爪卡盘，是车床上最常用的附件。它由一个大伞齿轮、三个小伞齿轮、三个卡爪和卡盘体四部分组成。当使用卡盘扳手转动任何一个小伞齿轮时，均能带动大伞齿轮旋转，于是大伞齿轮背面的平面螺纹就带动三个卡爪同时向中心收拢或张开，以夹紧不同直径的工件。由于三个卡爪同时移动并能自行对中（其对中精度约为0.05～0.15mm），故三爪自定心卡盘适宜快速夹持截面为圆形、正三角形、正六边形的工件。三爪自定心卡盘还附带三个“反爪”，换到卡盘体上即可用来夹持直径较大的工件。使用三爪卡盘装夹工件的步骤如下：（1）将毛坯轻轻夹持在三个爪之间；（2）使主轴低速回转，检查工件有无偏摆，若出现偏摆则在停车后用小锤轻敲校正，然后夹紧工件；（3）检查刀架是否与卡盘或工件在切削行程内有碰撞，并注意每次使用卡盘扳手后及时取下扳手，以免开车时飞出伤人。2）简介利用其他车床附件装夹工件的方法、特点、应用：（结合挂图讲解）包括四爪单动卡盘、顶尖、心轴、中心架、跟刀架、花盘和弯板等。2．车刀及其安装方法:（结合实物讲解）1)车刀的组成:车刀由刀杆和刀头组成，刀杆是刀具的夹持部分，用来将车刀夹固在车床方刀架上，刀头是刀具上夹固和焊接刀条、刀片的部分，或由它形成切削刃的部分。车刀切削部分由三面两刃一尖组成:（1）前刀面刀具上切屑流出时所经过的表面，一般指车刀的上面。（2）主后刀面刀具上与工件加工表面（即过度表面）相对着的表面。（3）副后刀面刀具上与已加工表面相对着的表面。（4）主切削刃前刀面与主后刀面的交线。它担负主要的切削工作。（5）副切削刃前刀面与副后刀面的交线。它担负少量的切削工作。（6）刀尖主切削刃与副切削刃的相交部分，通常磨成一小段过度圆弧或直线。目的是提高刀尖强度和改善散热条件。2)简介车刀的主要角度及其作用:3)车刀材料的基本性能要求及常用材料:(1)对车刀材料的性能要求:车刀材料是指直接参与切削部分的材料。因它在切削过程中要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，所以刀具材料应具备以下基本性能：①较高的硬度，在常温下一般应达到60HRC以上。②良好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，保持正确的刀具角度，维持一定的切削时间。③良好的耐热性，又称红硬性或热硬性，指刀具材料在高温下仍然保持较高硬度、强度、韧性的性能。④足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。⑤良好的工艺性，以便于制造各种刀具。工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。(2)常用的车刀刀头材料:主要有高速钢和硬质合金两种。4)常用车刀的种类及用途:①左偏刀：适用于加工外圆，端面，台阶轴。②右偏刀：适用于加工外圆，台阶轴。③圆头刀：适用于加工各类曲线。④45°弯头刀：适用于加工端面，车外圆，倒角。⑤切断刀：适用于切断工件及切槽。⑥精车刀：适用于工件精加工。⑦成型刀：适用于加工与刀具形状相反的成型面。⑧普通60°三角螺纹车刀：适用于加工普通60度三角螺纹。⑨中心钻：钻中心孔，为钻孔作准备，或作定位孔。⑩镗孔刀：适用于镗通孔，台阶孔，盲孔。5)车刀的安装及注意事项:在方刀架上安装车刀必须注意以下几点：（1）刀具应前刀面向上，安装在方刀架的左侧，车刀刀尖应与车床的主轴轴线等高，否则实际工作前后角均发生变化,端面会产生凸台，可以借助尾架的顶尖安装刀具；（2）车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直，否则主、副偏角均发生变化；（3）车刀伸出长度不能太长，在不影响观察的前提下应尽量短，一般不超过刀杆厚度的两倍或车刀长度的1/3～1/4，否则易产生振动；（4）刀杆下的垫片应平整稳定，并尽量用厚垫片，以减少垫片叠加数目，从而减少安装误差；（5）车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并交替逐个拧紧。3．介绍量具——游标卡尺（结合实物讲解）游标卡尺是一种比较精密的量具，它可以测量工件的外径，内径，宽度及深度等。按照读数的准确度可分为1/10，1/20，和1/50三种，它们读数准确度分别为0.1mm，0.05mm，0.02mm。1)游标卡尺刻线原理:刻度值为0.02mm的卡尺是主尺和副尺刻线每格间距之差为0.02mm，因为主尺在50mm长度上均分50格，每格1mm。而副尺在49mm长度上均分50格，每格为0.98mm。2)游标卡尺读数方法:使用时，先校正卡尺是否准确。第一步读整数，即读出副尺零线左面主尺上的整毫米数；第二步读小数，根据副尺上与主尺刻线对准的刻线数乘以0.02读出小数。第三步将以上读出的整数和小数相加，即得总的测量尺寸。3)使用游标卡尺的注意事项:（1）使用前应擦干净卡脚，并闭合卡脚，检查主副尺零线是否重合。若不重合，则应在测量后根据原始误差修正读数。（2）测量时应使卡脚逐渐与工件表面靠近，最后轻微接触。卡脚不得用力紧压工件，以免卡脚变形，影响测量精度。（3）游标卡尺仅用于测量已加工的静止的光滑表面。表面粗糙的工件和正运动的工件都不能用游标卡尺测量，以免卡脚过快磨损或发生其他事故。（4）测量时游标卡尺必须放正，切忌歪斜，以免测量不准。4．切削方法：1）复习刻度盘的使用及切削用量的概念：2）粗车与精车：车削一个零件往往因加工余量较大而需多次进刀，进刀次数和每次进刀的背吃刀量由加工余量决定。为了保证加工质量和提高生产效率，常把车削加工分为粗车和精车。粗车的目的是要尽快从工件上切去大部分加工余量，使工件接近最后的形状和尺寸，并作为精加工的预加工。粗车要给精车留有合适的加工余量，而精度和表面质量要求都很低。在生产中，加大背吃刀量对提高生产率最为有利，而对车刀寿命的影响又最小。因此粗车时切削用量的选择原则是首先选用较大的背吃刀量；其次根据可能选择较大的进给量；最后选取中等或偏低的切削速度。粗车的切削力很大，切削用量的选择要注意与所使用的车床的刚度、强度和功率相适应。粗车表面有硬皮的铸件或锻件时，如果背吃刀量太小，刀尖反而容易被硬皮碰坏或磨损。因此，第一刀的背吃刀量应大于硬皮的厚度。精车的目的是要保证零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。粗车留给精车或半精车的加工余量一般为0.5～2mm。精车要以选取较小的背吃刀量和进给量，很高或很低的切削速度为原则。因较小的进给量可使残留面积减少，有利于降低Ra值；同时较大的切削速度或较小的切削速度都可获得较小的Ra值。例如，切削钢件，如采用硬质合金刀具高速切削时，速度取100～200m/min；如使用高速钢刀具低速切削时，速度可取5m/min以下。但背吃刀量过小（＜0.03mm），工件上原来凹凸不平的表面可能没有完全切除掉而达不到满意的效果。3）试切的方法及步骤（结合实物讲解并演示）：在半精车和精车时，为了准确确定背吃刀量，保证工件的尺寸精度，只靠刻度盘调整进刀量是不行的。因为刻度盘与丝杠都有误差，往往不能满足半精车和精车的要求，而要采用试切法。试切的方法与步骤如下:(使用精车刀，试切长度为1～3mm。)(1)开车对刀，使车刀与工件表面轻微接触；(2)向右退出车刀；(3)横向进刀；(4)切削1～3mm；(5)退出车刀，进行测量；(6)如果尺寸不到，再进刀；5.车外圆、端面和台阶的方法:（1）训练图纸如图:（2）讲解图纸：使同学了解图纸的尺寸，所需加工工件的表面及加工步骤。（3）安装工件：采用的是三爪卡盘装夹，安装工件悬长不得超出工件直径的2.5倍。（4）安装刀具:6．学生操作（教师现场指导）长春工业大学工程训练课程教案教师姓名实训项目名称车床基本操作2时间45分钟地点车削加工实训现场讲授内容一、教学目的及要求：1．掌握钻头、镗刀等刀具的安装方法；2．掌握车槽、车圆锥面、车成形面、钻孔、车孔的方法；二、教学重点：1．槽、圆锥面、成形面、孔等常见形面的车削方法。三、教学难点：1．车圆锥面、车成形面和车孔的方法。四、教学内容：1．车槽的方法：车槽刀的安装、车槽的方法（窄槽、宽槽）、车槽的尺寸测量。2．车圆锥面的方法：1）讲述圆锥各部分名称（锥度、斜度、锥角）及计算公式（以学生看书自学为主）。2）讲述车圆锥的方法（四种）及应用。示范转小刀架车圆锥的方法及测量。3．车成形面的方法：1）讲述车圆弧面的加工方法及圆弧车刀的安装，并示范加工圆弧面。2）讲述车床上钻孔的方法，钻头的安装夹紧方法，并示范钻孔。3）指导教师讲述奖杯练习件的加工方法及抛光的注意事项并示范。4）指导教师讲述锤头练习件的加工方法并示范。5）指导教师讲述葫芦练习件的加工方法并示范。4．钻孔和车孔的方法：1）钻头的安装及钻孔的方法。2）在车床上钻孔与在钻床上钻孔的不同点及在车床上钻孔时的钻头与工件做哪些运动。2）车孔的方法；车内孔与车外圆有什么不同；并示范。5．学生实际操作：1）学生按图车槽。2）学生按图车圆锥。3）学生按图车圆弧面。4）学生按图粗、精加工奖杯。5）学生按图粗、精加工锤头。6）学生按图粗、精加工葫芦。长春工业大学工程训练课程教案教师姓名实训项目名称车床基本操作3时间45分钟地点车削加工实训现场讲授内容一、教学目的及要求：1．掌握螺纹车刀的安装方法；2．掌握车螺纹的方法；二、教学重点：1．螺纹车刀的安装方法；2．车螺纹的方法。三、教学难点：1．螺纹车刀的安装方法；2．车螺纹的方法。四、教学内容：1．螺纹概述：（1）螺纹种类：螺纹的应用很广泛，种类也很多。按牙型分有三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和圆弧螺纹等。按螺距分有公制、英制、模数螺纹。螺旋线有左旋和右旋之分。其中以公制右旋三角螺纹应用最广。（2）普通螺纹三要素：公制右旋三角螺纹简称普通螺纹，其基本牙型如图7.37所示。决定螺纹形状尺寸的牙型、中径d2（D2）和螺距P三个基本要素，称为螺纹三要素。1）螺纹牙型：是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状。牙型角应对称于轴线的垂线，即两个牙型半角/2必须相等。米制三角螺纹牙型角=60°；英制三角螺纹=55°。2）螺纹中径d2（D2）：是螺纹的牙厚与牙间相等处的圆柱直径。中径是螺纹的配合尺寸，只有当外径一致时，两者才能很好的配合。3）螺距P：是相邻两牙对应点的轴向距离。米制螺纹的螺距以毫米为单位；英制螺纹的螺距以每英寸牙数来表示。车削螺纹时，必须使上述三个要素都符合要求，螺纹才能是合格的。内外螺纹只有当在三个要素一致时，才能配合良好。2．螺纹车刀的刃磨及安装：为了获得正确的牙型，需要正确刃磨车刀和安装车刀。①正确刃磨车刀包括两方面的内容：一是使车刀切削部分的形状应与螺纹沟槽截面形状相吻合，即车刀的刀尖角等于牙型角；二是使车刀背前角P=0°。粗车螺纹时，为了改善切削条件，可用带正前角的车刀，但精车时一定要使用背前角P=0°的车刀。②正确安装车刀也包括两方面的内容：一是车刀刀尖角的平分线必须垂直于工件的轴线，为了保证这一要求，安装车刀时常用对刀样板对刀；二是车刀刀尖必须与工件的回转中心等高。3．车螺纹的传动路线及螺距的调整：（1）车螺纹的传动路线及丝杠传动和开合螺母的使用：（2）螺距的调整：为了获得所需要的工件螺距P工，必须正确调整车床和配换齿轮，而且在车削过程中避免乱扣。①调整车床和配换齿轮的目的是保证工件与车刀的正确运动关系，即保证主轴带动工件转一转时，车刀纵向移动的距离等于工件螺距P工。车刀由丝杠带动，为保证上述关系，要求得到丝杠与主轴的转速比P工/P