第三章 第一节 车削加工

第三章常用机械加工方法CONTENTS目录1234【车削加工】【铣削加工】【刨削、插削、拉削加工】【钻、铰、镗孔加工】56【磨削加工】【先进加工技术】01【车削加工】车削加工一二三车削加工概述车刀车床四车床附件

一、车削加工概述车削加工就是在车床上以工件的旋转运动作主运动，车刀的直线运动作进给运动，切去工件上多余的金属层，达到图纸要求的切削加工。1、车削加工的工艺范围车削加工在机械加工中占有重要地位，加工范围广，如图3-1所示。如果在车床上安装其他附件和夹具，还可以进行磨削、珩磨、抛光、车多边形等。车削加工2、车削加工分类车削的工艺范围广，按车削达到的加工精度和表面粗糙度，划分为荒车、粗车、半精车、精车和精细车。要根据加工对象、生产类型、生产率和加工经济性合理选择车削类型。（1）荒车。毛坯为自由锻件或大型铸件，荒车可切除大部分余量。荒车后工件尺寸精度为ITl8～ITl5，Ra值高于80μm。（2）粗车。中小型锻件和铸件可直接进行粗车，尺寸精度为ITl3～IT11，Ra值为30～12.5μm。低精度表面可以粗车作为其最终加工工序。（3）半精车。尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前可半精车。尺寸精度为ITl0～IT8，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。（4）精车。最终加工工序或光整加工的预加工工序。尺寸精度为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm。精度高的毛坯，可不经过粗车而直接进行精车或半精车。（5）精细车。用于有色金属加工或高要求的钢制工件的最终加工。尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度Ra值为0.4～0.025μm。车削加工

二、车床

车床是车削加工的机床，在金属切削机床中占的比重最大，是金属切削机床总台数的1/3～1/2。车床种类，可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、落地车床、数控车床、多刀车床、自动车床、半自动车床、仪表车床和车削中心等。

1、卧式车床

卧式车床是加工范围广的万能性车床，如图3-2所示为C6132B型卧式车床，可完成如图3-1所示的加工类型，加工范围广，但自动化程度低，加工生产率低，加工质量受操作者技术水平影响。车削加工

2、立式车床立式车床用于加工径向尺寸大、轴向尺寸短、形状复杂的大型或重型零件。车床主轴垂直布置，安装工件的圆形工作台直径大，台面呈水平布置，装夹和校正笨重的零件比较方便，分为单立柱和双立柱两种，立式车床分为单立柱和双立柱两种，如图3-3（a）和（b）所示，前者加工直径小，后者加工直径大。车削加工

3、转塔、回轮车床

和卧式车床相比，转塔、回轮车床没有尾座和丝杠，尾座对应处有纵向移动的多工位刀架，此架可装几组刀具，多工位刀架可以转位。不同刀具依次转至加工位置，对工件轮流进行多刀加工。每组刀具的行程终点，由可调整的挡块控制，加工时不必对每个工件进行测量，也不需要反复安装刀具，加工如图3-4工件，加工效率高于卧式车床。车削加工

3、转塔、回轮车床转塔车床除前刀架外，还有立式转塔刀架，如图3-5所示。前刀架可以纵向、横向移动以便车削大直径圆柱面、内/外端面和沟槽。转塔刀架只能纵向进给，车削外圆柱面以及对内孔进行加工钻、扩、铰、镗加工。车削加工

回轮车床没有前刀架，只有轴线与主轴中心线平行的回轮刀架，回轮刀架有安装刀具的孔，如图3-6所示。刀具孔转到最上端位置，刚好与主轴轴线同轴。回轮刀架沿机床导轨作纵向进给运动，缓慢旋转可实现切断、切槽和成形车削的横向进给。车削加工

4、落地车床

车削直径大而短的工件，不可能充分发挥卧式车床床身和尾架的作用。这类大直径的短零件通常也没有螺纹，这时，可以在落地车床上加工。这类机床主轴箱和刀架由单独的电机驱动，如图3-7所示。主轴箱1和滑座8直接安装在地基和落地平板上，工件夹持在花盘2上，刀架滑板3和小刀架6可做纵向移动，小刀架座5和刀架座7可做横向移动，转动转盘4，可利用刀架5或6车削圆锥面。车削加工

5、数控车床

数控车床和普通车床一样．用于加工轴类或盘类回转体零件，适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。不同的是整个加工过程（包括自动换刀）由计算机自动化控制。数控车床在结构上与普通车床相似，由床身、主轴箱、进给传动系统、刀架、液压、冷却、润滑系统等部分组成，如图3-8所示为数控车床外形图。数控车床的主轴、尾座等部件的布局形式与普通车床基本一致，刀架和导轨的布局形式有很大变化，这直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观。另外，数控车床上都设有封闭的防护装置。车削加工

三、车刀

车刀是金属切削加工中应用最为广泛刀具之一，它直接参与车削加工过程。车刀的性能取决于刀具的材料、结构和几何参数。车刀性能的优劣对车削加工质量、生产率有决定性的影响。车刀种类多，按用途分有外圆车刀、端面车刀、切断刀等；按材料分有高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀和金刚石车刀等；按照结构分为整体式、焊接时和机夹式、可转位式等，如图3-9所示。车削加工

1.整体高速钢车刀这种车刀是在整体高速钢刀条的基础上，在其一端刃磨出所需的切削部分形状而形成的。2.硬质合金焊接车刀车刀将一定形状的硬质合金刀片钎焊到刀杆的刀槽内制成的，结构简单，制造刃磨方便，刀具材料利用充分，刀杆也能重复使用，在中小批量生产和修配生产中应用较多。如图3-10所示为焊接车刀的种类车削加工

3.机夹可转位车刀车刀是用夹紧元件将可转位用的刀片夹持在刀杆上的车刀，如图3-9（d）所示（1）可转位车刀的特点，硬质合金刀片有数条切削刃，一条切削刃用钝后，松开夹紧机构转位换另新切削刃，重新夹紧后就可。所有刀片用钝后，只需换上新刀片即可，和焊接车刀相比，具有切削性能好、刀具寿命长、生产效率高、经济效益好，有利于新材料应用等特点。（2）可转位车刀的夹紧机构，可转位车刀夹紧机构的设计必须满足以下需求：①夹紧可靠，刀片在切削过程中承受冲击和振动时不易松动或移位。②定位精度高。③转位和更换新刀片操作简便。④结构简单、紧凑，制造容易。

车削加工

刀片的夹紧机构多，常用的有杠杆式、偏心式、上压式、楔块式和复合式等。见表3-1。车削加工

（3）可转位刀片，刀片形状很多，可转位刀片结构标记方法见表3-2车削加工

四、车床附件在车床上安装工件，应使工件相对于车床主轴轴线有一个确定的位置，并能使工件在受到外力（如重力、切削力和离心力等）的作用时，仍能保持其既定位置不变。安装形状各异、大小不同的工件，车床上常备卡盘、花盘、顶尖、中心架、跟刀架等附件。1.卡盘

卡盘在主轴前端，有三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘两种

（1）三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘装夹工件形式，如图3-11（a）所示，它夹持圆棒料牢固，一般也无需找正。利用卡爪反撑内孔[图3-11（b）]用反爪夹持大工件外圆（图3-11（e）），工件端面要贴紧卡爪端面。车削加工

（2）四爪单动卡盘。

四爪单动卡盘的外形如图3-12所示。卡盘体上有四条径向槽，四个卡爪安置在槽内，卡爪背面以螺纹与螺杆配合。

四爪单动卡盘不能自动定心，装夹工件时，为了使定位基面的轴线对准主轴旋转中心线，必须找正。找正的精度取决于找正工具和找正方法。如图3-13所示。四爪单动卡盘可装夹截面为正方形、长方形、椭圆以及其它不规则形状的工件，如图3-14所示。由于夹紧力比三爪卡盘大，常安装较大截面的工件。正精度高，主要用于装夹位置精度高且不宜在一次装夹中完成所有表面加工的工件。找正费时，效率低，适宜单件、小批量生产中工件的装夹。车削加工

2.花盘

花盘装在主轴前端，盘面上有几条长短不同的通槽和T形槽，方便用螺栓、压板等将工件压紧在工作面上，通常，它用于安装形状比较特别的工件。在花盘上安装工件，应在预先划好的工件基准线找正，再将工件压紧。不规则的工件，应加平衡块，以免因重心偏移，加工过程产生振动，出现意外事故。

工件被加工表面的回转轴线与基准面垂直时，可将工件直接安装在花盘的工作平面上[图3-15（a）]；工件被加工表面的回转轴线与基准面平行时，可借助角铁来固定工件[图3-15（b）]。花盘上安装的工件应该有较大平面（基准平面），能与花盘或角铁的工作平面贴合或间接贴合。车削加工

3.顶尖、拨盘和鸡心夹头

顶尖有前顶尖和后顶尖之分。顶尖的锥角为60°。顶尖的作用就是确定中心，承受工件的重力和切削力。前、后顶尖不能直接带动工件，必须借助拨盘和鸡心夹头带动旋转。拨盘装在车床主轴上，其形式有：带有U形槽的拨盘，与弯尾鸡心夹头相配，带动工件旋转[图3-16（a）]；装有拨杆的拨盘，与直尾鸡心夹头相配，带动工件旋转[图3-16（b）]。鸡心夹头的一端与拨盘相配，另一端有方头螺钉，固定工件。车削加工

4.中心架与跟刀架

轴类零件长度与直径之比（L/d）大于20时，即为细长轴。加工细长轴，为了防止其弯曲变形，必须使用辅助支承中心架或跟刀架。较长轴类零件在车端面、钻孔或车孔时，无法使用后顶尖，单独依靠卡盘安装，势必会因工件悬伸过长而产生弯曲，安装刚性差，容易引起振动，甚至不能加工。此时，必须用中心架作为辅助支承。中心架或跟刀架作为辅助支承时，都要在工件的支承部位预先车削出定位用的光滑圆柱面，并在工件与支承爪的接触处加机油润滑。中心架上有三个等分布置并能单独调节伸缩的支承爪。使用时，用压板、螺钉将中心架固定在床身导轨上，调节支承爪，工件轴线与主轴轴线重合，支承爪与工件表面的接触应松紧适当，如图3-17所示。跟刀架的底座用螺钉固定在床鞍侧面，与车刀一起随床鞍作纵向移动，如图3-18所示。两个支承爪的跟刀架安装刚性差，加工精度低，不适宜高速切削。三个支承爪的跟刀架安装刚性好，加工精度高，能适用于高速切削。车削加工

5.心轴

工件的内外圆表面的位置精度要求较高时，用夹紧心轴。心轴可以分为实心心轴和胀套心轴两类，实心心轴又分为圆柱形、圆锥形等心轴，如图3-19所示。使用心轴装夹工件，应将工件全部粗车完，内孔精车，然后以内孔为精基准定位，用心轴装夹进行外部各表面精加工。车削加工

五、提高外圆表面车削生产率的措施

轴套类、盘盖类零件的加工，外圆车削的劳动量在零件加工的全部劳动量中占很大比重，外圆表面加工余量主要是由车削切除，提高外圆车削生产率是提高劳动生产率的重要措施。

（1）高速车削和强力车削

高速车削是提高切削速度，进行车削加工的一种高效率加工方法。硬质合金车刀的切削速度可达200m／min，陶瓷刀具的切削速度可达500m／min；聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼刀具加工60HRC以上的淬火钢，切削速度可达200m／min以上。高速车削可以提高生产率，而且不产生积屑瘤，可得到较小的表面粗糙度值，提高加工表面质量。

强力车削是利用硬质合金刀具采用加大进给量和背吃刀量进行车削加工的高效率加工方法。其特点是在车刀刀尖处磨出一段副偏角=0、长度b=(1.2～1.5)f的修光刃，进给量是正常进给量的几倍至十几倍，表面粗糙度值仍然可达Ra=5～2.5μm。

强力车削适用于粗加工、半精加工、刚性较好的短轴类零件，不适合加工细长轴和阶梯轴。车削加工

高速车削和强力车削对比如表3-3所示

要注意，高速车削和强力车削，车床必须具有良好的刚性和足够的功率，否则，零件的加工质量难以保证。

车削加工

（2）提高刀具寿命

生产实践中，为提高刀具寿命，常采用加热车削法和低温冷冻车削法。

①加热车削

高强度、高硬度材料如淬火钢、高锰钢、高强度钢等的车削，采用不同的加热方法，被加工零件的整体或局部预先高温