第3章 金属切削加工方法与设备 _教案

第三章外园表面加工及设备3.1外圆表面的加工方法外圆表面是构成机器零件的基本表面，如轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。根据外圆表面的尺寸、材料及加工要求不同，可选择不同的加工方法，常见的外圆表面的加工方法及特点如下：1．外圆表面的车削加工⑴粗车：尺寸精度可达IT12～IT11，表面粗糙度Ra为50～12.5μm⑵精车：尺寸精度可达IT8～IT7，表面粗糙度Ra为1.6～0.8μm。⑶高速细精车：尺寸精度可达IT6～IT5级，表面粗糙度Ra为1.0～0.1μm，甚至可达镜面效果。2．外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工是主要精加工方法，加工精度通常可达IT7～IT5，表面粗糙度Ra值可达0.8～0.2μm。采用高精度的磨削方法，表面粗糙度Ra值可达0.1～0.006μm。磨削加工不但可精加工，而且可进行粗磨、荒磨、重负荷磨削。特别适合于各种高硬度和淬火后的零件的精加工。3.外圆表面的精整、光整加工外圆表面的精整、光整加工是精加工以后进行的超精密加工方法。⑴研磨:研磨精度可达0.025μm、圆柱度可达0.1μm，表面粗糙度可达Ra0.01μm。研磨主要用于精密的零件，如量规、精密配合件、光学零件等。⑵抛光:抛光能降低表面粗糙度，但不能提高工件的尺寸精度和形状精度。普通抛光工件表面粗糙度可Ra0.4μm。表3－1为外圆表面各种加工方案和经济加工精度3.2外圆表面车削加工3.2.1车床1.车床主要类型、及工艺范围车床主要是用于进行车削加工。通常由工件旋转完成主运动，而由刀具沿平行或垂直于工件旋转轴线移动完成进给运动。与工件旋转轴线平行的进给运动称为纵向进给运动；垂直的称为横向进给运动。如表3－2所列为车床的主要类型、工作方法和应用范围。表3－2车床的主要类型、工作方法和应用范围卧式车床的工艺范围很广，如下图所示。如果再利用一些特殊附件，那么卧式车床的工艺范围还能进一步扩大。2.CA6140卧式车床简介图3-2CA6140卧式车床的外形1—主轴箱；2—刀架；3—尾座；4—床身；5、9—床腿；6—光杠；7—丝杠；8—溜板箱；10—进给箱；11—挂轮变速机构（3）CA6140卧式车床主要机构的调整①主轴箱内主要机构的调整主轴轴承隙的调整前轴承7间隙调整方法松螺母8和螺母4上锁紧螺钉5拧紧螺母4使轴承内圈向右移动间隙调整好后，紧螺母8和螺母4上锁紧螺钉5一般情况下，只调整前轴承即可，如果还达不到旋转精度时，才调整后轴承后轴承3间隙调整方法松螺母1上锁紧螺钉2紧螺母1，使轴承3的内圈相对主轴锥颈向右移动，间隙调整好后，紧锁紧螺钉2图3-7前轴承间隙调整图3-8后轴承间隙调整图3-9主轴轴承间隙检查片式摩擦离合器间隙的调整离合器摩擦片之间间隙不合适，都会影响车床的正常使用。间隙过大：产生闷车间隙过小：摩擦片易烧坏间隙调整方法：用一字旋具压下弹簧销，拨动带缺口的螺母即可制动器松紧的调整制动带的松紧程度应适当。制动带拉太松：制动时主轴不能迅速停止；制动带拉得过紧：会使摩擦表面烧坏，制动带扭曲变形。制动器制动带松紧的调整，只需将操作手柄扳至中间位置，适当调整螺母3即可。图3-12钢带式制动器1—制动盘；2—制动带；3—螺母②溜板箱内主要机构的调整安全离合器的调整图3-14安全离合器现象：加工时，机动进给，刀架不动。原因可能是安全离合器弹簧松了，只要调整螺母1、2即可。如并没过载，进给运动也不能传给刀架，请分析原因。调整后如遇过载，进给运动不能迅速停止，应立即检查原因。调整弹簧弹力至松紧程度适当，必要时调换弹簧。图3-15安全离合器的调整开合螺母和燕尾导轨间间隙的调整图3-16开合螺母1、2—半螺母；3—圆柱销4—槽盘；5—镶条；6—手柄；7—轴图3-17开合螺母的调整1—螺母；2—调节螺钉●开合螺母与燕尾导轨间的间隙不能大于0.03mm，否则轴向窜动过大。●当开合螺母与丝杠啮合时，其手柄位置要适当。现象：车螺纹时出现螺距不等或乱扣、开合螺母轴向窜动量大。解决方法是调整螺母1、及调节螺钉2床鞍与导轨间间隙的调整现象：车轴类零件，圆柱度精度差。床鞍与导轨间间隙的调整只需拧动床鞍内侧和外侧螺钉，用塞尺检查床鞍与导轨间间隙，应小于0.04mm。图3-18床鞍与导轨间间隙的调整1—外侧螺钉；2、4—压板；3—内侧螺钉中滑板与床鞍导轨、丝杠与螺母间隙的调整现象：车外圆时如发现刻度不准、中滑板径向窜动、外圆上出现混乱波纹图3-19中滑板丝杠与螺母间的间隙调整1、6—螺母；2、4、5—螺钉；3—镶条；7—中滑板丝杠图3-21中滑板刻度圈调整原因：●中滑板丝杠与螺母间隙太大。●中滑板与床鞍顶面燕尾导轨间的间隙太大。●刻度圈太松，随中滑板手柄转动。（4）CA6140卧式车床的传动图3-23CA6140卧式车床传动系统图①主运动传动链主运动传动链的传动路线表达式如下：电动机—130/230—Ⅰ—115638514350343430MM—Ⅱ—225830503941—Ⅲ—22202026808050515850506350MM—Ⅳ——Ⅴ———主轴Ⅵ②车削螺纹传动链CA6140卧式车床能够车削米制、英制、模数制和径节制4种标准螺纹，还能够车削大导程、非标准和较精密的螺纹，这些螺纹可以是左旋的也可以是右旋的。各种标准螺纹的螺距参数及其与螺距、导程的换算关系螺纹种类螺距参数螺距/mm导程式/mm米制螺距P/mmP=PL=KP模数制模数m/mmPm=mLm=KPm=Km英制La=KPa=25.4K/aLa=KPa=25.4K/aLa=KPa=25.4K/a径节制径节DP（牙/in）PDP=25.4/DPLDP=KPDP=25.4K/（DP）表3-3各种螺纹时传动路线表达式如下：主轴Ⅵ33335833585033255880442650253380262044582025253663100(M)3636251007513664100M2510097基基合345MMMacbd倍合合合正常螺蚊导程（扩大螺蚊导程）ⅤⅣⅢⅧⅨ（右螺蚊）（左螺蚊）ⅩⅪⅫ（米英制螺蚊）（模数径节螺蚊）开（米制及模数螺蚊）（英制及径节螺蚊）（非标准较精密螺蚊）ⅫXIVXIVXIIIⅩⅤXVIIXVIII（丝杠）ⅫXIV大导程螺纹的加工传动路线调整：可将轴Ⅸ的滑移齿轮Z58向右移动，使之与轴Ⅷ上的齿轮Z26啮合，车削螺纹传动链其他部分不变。导程扩大倍数：主轴转速是10～32r/min时，导程可扩大16倍；主轴转速是40～125r/min时，导程可扩大4倍；车削非标准螺纹和精密螺纹传动路线调整：需将进给箱中的齿式离合器M3、M4和M5全部结合上，此时，轴Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅦ和丝杠ⅩⅧ联成一体，运动由挂轮直接传给丝杠。挂轮换置公式：挂==badc12L工③纵向和横向机动进给传动链传动路线表达式：562832365632294…ⅩⅦ——ⅪⅩ——M6—M7—ⅩⅩ——ⅩⅪ…纵向机动进给量有64级：0.08～1.22mm/r的32级正常进给量；0.86～1.59mm/r的8级较大进给量；0.028～0.054mm/r的8级用于高速精车的细进给量；1.71～6.33mm/r的16级供强力切削或宽刃精车之用的加大进给量（5）车床附件①三爪自定心卡盘②四爪单动卡盘图3-24三爪自定心卡盘图3-25四爪单动卡盘1—方孔；2—小圆锥齿轮；3—大圆锥齿轮；4—卡爪1、2、3、4—卡爪；5—丝杠③顶尖及鸡心夹头图3-26用两顶尖及鸡心夹头安装工件1—顶尖；2—拨盘；3—鸡心夹头；4—尾顶尖；5—尾座套筒；6—尾座图3-27死顶尖图3-28活顶尖④中心架与跟刀架当车削特别长的轴类工件（L/D＞10）时，要使用辅助支承—中心架或跟刀架，以防止工件的弯曲变形。图3-29中心架图3-30跟刀架1—固定螺母；2—调节螺钉；1—刀具对工件的作用力；2—硬质合金支承块3—支承爪；4—支承辊3—床鞍使用这2种附件时，在工件的支承部件都必须预先车出光滑的定位用圆柱面。⑤花盘花盘主要用于单件、小批生产中形状比较特殊的零件安装。若工件质量不均衡，必须在花盘上加装平衡铁予以平衡。图3-31用花盘装夹工件1、7—工件；2、6—平衡块；3—螺栓；4—压板；5—花盘；8—弯板1.车刀的种类按结构分：有整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀和可转位式车刀等，如图3—32所示。3.2.2车刀图3-32车刀的种类按用途分：有外圆车刀、镗孔车刀、端面车刀、螺纹车刀、切断刀和成形车刀等，如图3－33所示。图3－33常用车刀种类2.车刀的刃磨车刀的刃磨有机械刃磨和手工刃磨两种。常用的磨刀砂轮氧化铝砂轮(呈白色)：刃磨高速钢刀具碳化硅砂轮(呈绿色)：刃磨硬质合金刀具人造金刚石砂轮：刃磨硬质合金刀具、磨削玻璃、陶瓷等高硬度材料3.车刀的安装在安装车刀时，一定要注意以下几点：①车刀悬伸部分要尽量缩短。一般悬伸长度约为车刀厚度的1～1.5倍。②车刀一定要夹紧。③车刀刀尖一般应与工件旋转轴线等高，否则，将使车刀工作时的前角和后角发生改变(图3－37)。④车刀刀杆中心线应与进给运动方向垂直(图3－38b)，否则将使车刀工作时的主偏角和副偏角发生改变。图3－37装刀高低对前、后角的影响图3－38车刀刀杆装偏对主、副偏角的影响工件旋转作主运动，车刀作纵向进给运动，就能车出外圆柱表面。车外圆可用图3－39所示的几种车刀。图3－39车外圆用的车刀(a)45o弯头车刀(b)60o～70o外圆车刀(c)90o偏刀3.2.3车外圆外圆车削时，最常见的工件装夹方式见表3－4中心钻类型①不带护锥中心钻（A型）②带护锥中心钻（B型）③弧形中心钻（R型）带螺纹中心孔（C型）加工3.3外圆表面的磨削加工及设备3.3.1磨床1.磨床的主要类型及应用范围应用范围:磨床可以加工各种表面。凡是车床、钻床、镗床、铣床、齿轮和螺纹加工机床等加工的零件表面，都能够在相应的磨床上进行磨削精加工。此外，还可以刃磨刀具和进行切断等，磨床的主要类型:①通用磨床有：普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、普通内圆磨床、行星内圆磨床、以及各种平面磨床、齿轮磨床和螺纹磨床等。②高效磨床有：高速磨床、高速深切快进给磨床、低速深切缓进给磨床、宽砂轮磨床、多砂轮磨床以及各种砂带磨床。③专门化磨床有：曲轴磨床、凸轮轴磨床、轧辊磨床、花键磨床、导轨磨床以及各种轴承滚道磨床等。此外，还有各种超精加工磨床和工具磨床等。2．M1432A型万能外圆磨床它主要用于磨削圆柱形或圆锥形的外圆和内孔，及磨削阶梯轴的轴肩、端面、圆角。加工精度为IT7～IT6级，表面粗糙度Ra值在1.25～0.05μm。主参数为最大磨削外圆直径为320mm。图3-44M1432A型万能外圆磨床3．磨床的运动与传动万能外圆磨床上采用的几种典型磨削加工方法图3-47M1432A型万能外圆磨床机械传动系统图（1）砂轮主轴的旋转运动磨削外圆时，由电动机（转速为1440r/min、功率为4kW）经V形带动砂轮作旋转运动，转速为1670r/min。磨削内圆时，由另一台电动机（转速为2840r/min、功率为1.1kW）经平带带动内圆磨具作旋转运动，更换带轮，可使内圆磨具获得2种高速转速，分别为10000r/min和15000r/min。（2）工件的圆周进给运动由头架上的双速电动机（转速为700～1360r/min、功率为0.5～1.1kW）驱动，经3阶塔轮及2级带轮传动，可使工件获得6种转速，实现工件圆周进给运动。（3）工件的纵向进给运动采用液压传动，以保证运动的平稳性，并便于实现无级调速和往复运