第二章车削工艺

第二章车削工艺§2－1车削的工艺装备§2－2车削方法§2－3车削的工艺特点与车削实例一、车削加工概述车削——工件旋转作主运动，车刀移动作进给运动的切削加工方法。车削的主要内容§2－1车削的工艺装备1.CA6140卧式车床工艺范围卧式车床结构和作用二、车床CA6140卧式车床适用于加工轴类、套筒类及盘类零件上的各种回转表面、内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形表面；利用尾座套筒可钻孔、扩孔、铰孔等。CA6140卧式车床加工范围较大，但加工形状复杂的工件时，换刀时间较长，效率低。2．CA6140卧式车床车床传动路线7.5kw1450r/min0.25kw2800r/min主运动与进给运动主运动——主轴的回转运动。进给运动——刀具的纵向、横向移动。3.其他常用车床简介（1）转塔、回轮车床转塔车床回转车床（2）立式车床和落地车床立式车床单柱式双柱式落地车床（3）自动车床（4）数控车床三、车削刀具1.车刀的种类主要有：90°、75°、45°外圆车刀、切断（切槽）车刀、内孔车刀、圆头车刀、螺纹车刀、成形车刀等。2.车刀的使用及其特点外圆车刀用于车削工件的圆柱、圆锥的外表面。根据外形可分为直头和弯头。外圆车刀又分为粗车刀、精车刀和宽刃刀。按其结构可分为整体式、焊接式、机夹式、刀片可转位式等。3.车刀几何角度对加工质量的影响车刀的切削性能、锋利程度及强度主要取决于车刀的几何角度。其中前角、后角、主偏角和刃倾角是主切削刃上四个基本角度，它们对切屑变形、切削力、切削温度、刀具的磨损及加工质量都有显著的影响。合理地选择和改进车刀的角度可以保证加工质量、提高生产率。（1）前面Aγ——刀具上切屑流过的表面。（2）主后面Aα——刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。（3）副后面Aα′——刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。（4）主切削刃S——前面与主后面的交线，切削时起主要切削作用。（5）副切削刃S′——前面与副后面的交线，切削时起辅助切削作用。（6）刀尖——指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。复习：1.刀具的几何形状复习2.测量刀具角度的三个基准坐标平面1．基面pr基面——指通过切削刃上某选定点，垂直于该点主运动方向的平面。2．切削平面ps切削平面——通过切削刃上某选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面。3．正交平面po正交平面——通过切削刃上的某选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。基面pr：（1）主偏角κr（2）副偏角κr′（3）刀尖角εrrrr主正交平面po：（1）前角γo（2）主后角αo（3）楔角βo副正交平面po：副后角αo′主切削平面ps：刃倾角λs复习3.车刀主要几何角度（1）前角γ0的选择前角的大小决定刀刃的强度和锋利程度。选择原则：在保证刀具耐用度的条件下，尽量选择大的前角。具体选择时应根据工件材料、刀具材料和加工性质要求来确定。具体可参看表2-2。（2）后角α0的选择后角的大小决定刀具后面与过渡表面的摩擦及散热程度。选择原则：在粗加工时以确保刀具确定为主；在精加工时以保证加工质量为主。具体可参看表2-3。（3）主偏角kr和副偏角kr′的选择后角的大小决定刀具后面与过渡表面的摩擦及散热程度。主偏角选择原则：在粗加工时，为了减振、防崩刃，主偏角取大值；在精加工时，为了减小表面粗糙度，主偏角取较小值；工艺系统刚性好时，主偏角取较小值，反之，取较大值。副偏角选择原则：工艺系统刚性好时，主偏角取较小值，反之，取较大值。一般kr′=5°～10°，最好不超过15°；精加工时，需更小，必要时磨出kr′=0°的修光刃。具体可参看表2-4。（4）刃倾角λs的选择刃倾角表示主切削刃的基面的倾斜程度。刃倾角会影响排屑方向、刀尖强度和锋利程度。刃倾角选择的原则是：主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。四、典型车床夹具分类：通用夹具和专业夹具三爪自定心卡盘四爪单动卡盘图2-8十字槽轮精车工序简图图2-9花盘式车床夹具三爪自定心卡盘的拆装2．顶尖固定顶尖回转顶尖顶尖3．中心架4．跟刀架两爪跟刀架三爪跟刀架5．花盘及其附件花盘角铁V形架方头螺钉压板平垫板平衡块花盘二、工件在车床上的常用装夹方法1．用卡盘装夹三爪自定心卡盘常用于装夹中小型圆柱形、正三边形或正六边形工件。用百分表校正轴类工件用划针校正轴类工件用卡盘装夹工件2．用两顶尖装夹适用于轴类工件的装夹，特别是在多工序加工中，重复定位精度要求较高的场合。1－前顶尖2－拨盘3－鸡心夹头4－尾顶尖5－尾座套筒6－尾座用两顶尖装夹工件3．一夹一顶装夹一夹一顶装夹——工件一端用卡盘夹持，另一端用后顶尖支撑的方法。适用于采用较大切削用量的粗加工，以及粗大笨重的轴类工件的装夹。用限位支撑防止工件轴向蹿动用工件上的台阶防止工件轴向蹿动一夹一顶装夹工件4．用中心架、跟刀架辅助支撑适用于加工特别细长的轴类零件。1－固定螺母2－调节螺孔3－支承爪4－支承辊用中心架辅助装夹工件用跟刀架辅助装夹工件5．用心轴装夹当工件内、外圆表面间有较高的位置精度要求，且不能将内、外圆表面在同一次装夹中加工时，常采用先精加工内圆表面，再以其为定位基准面，用心轴装夹后精加工外圆的工艺方法。1－心轴2－工件3－开口垫圈4－螺母6．用花盘、角铁装夹1—双孔连杆（工件）2—压紧螺钉3—压板4—V形架5—花盘1—花盘2—平衡块3—工件（轴承座）4—角铁用花盘角铁辅助装夹工件§2－2车削方法一、外圆柱面车削二、平面与台阶车削三、车槽和切断四、孔的车削五、圆锥面车削六、成形面车削七、螺纹车削一、外圆柱面车削车外圆——用车削方法加工工件的外圆表面。外圆表面包括外圆柱面和外圆锥面。习惯上所说的车外圆是指车削外圆柱表面。车削外圆柱面时，工件回转是主运动，车刀作平行于工件轴线的移动是进给运动。手动进给车削外圆机动进给车削外圆1．外圆车刀2．车刀装夹车刀刀杆伸出刀架部分的长度应尽可能短些，一般为刀杆高度的1~1.5倍车刀垫片应平整，无毛刺，厚度均匀，车刀下面的垫片数量应尽量少（以1~2片为宜），垫片应与刀架边缘对齐，且至少用两个螺钉压紧车刀刀杆的中心线应与进给方向垂直车刀刀尖一般应对准工件的回转中心，即与工件轴线等高。在粗车外圆时刀尖应略高于工件轴线；精车细长轴外圆时，刀尖应略低于工件轴线。安装车刀车刀的正确装夹刀尖对准工件回转中心3．切削用量选择背吃刀量ap→进给量f→切削速度vc切削加工一般分粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗车外圆时，在允许范围内应尽量选择大的背吃刀量和进给量，以提高生产率，切削速度应选低些半精车和精车外圆作为工件的半精加工（后继精加工为磨削）或精加工（主要是车削有色金属材料），应选取较小的背吃刀量和进给量，切削速度可取高些外圆车削切削用量的选择二、平面与台阶车削1．车端面手动进给车削端面车端面常用90°偏刀、左偏75°外圆车刀或45°弯头车刀进行。装刀时，刀尖高度必须严格保证与工件轴线等高，否则端面中心会留下凸起的剩余材料。车削时，工件回转作主运动，车刀作垂直于工件轴线的横向进给运动。机动进给车削端面2．车台阶车台阶时，不仅要车削组成台阶的外圆，还要车削环形的台阶平面，它是外圆车削和平面车削的组合。车削台阶时既要保证外圆的尺寸精度和台阶面的长度要求，还要保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。台阶的车削三、车槽和切断1．车槽车槽——用车削方法加工工件的槽。工件外圆和平面上的沟槽称为外沟槽。工件内孔中的沟槽称为内沟槽。常见的外沟槽：外圆沟槽、45°外斜沟槽和平面沟槽沟槽的形状：矩形、圆弧形和梯形常见沟槽常见的外沟槽外圆沟槽45°外斜沟槽平面沟槽沟槽的形状矩形沟槽圆弧形沟槽梯形沟槽直进法车矩形沟槽矩形沟槽的精车宽度大的矩形沟槽的车削槽的车削2．切断切断刀刀头的长度应稍大于实心工件的半径或空心工件、管料的壁厚（L＞h）。切断刀刀头宽度应适当，宽度太窄刀头强度低，容易折断，宽度太宽则容易引起振动和增大材料消耗。切断实心工件时，切断刀的主刀刃必须严格对准工件的回转中心，主刀刃中心线与工件轴线垂直。切断空心工件、管料时，切断刀主刀刃应稍低于工件的回转中心。切断实心工件切断空心工件切断四、孔的车削1．车孔的特点车孔——用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面。加工精度IT8~IT7表面粗糙度Ra值3.2~1.6μm车孔2．车孔刀3．车孔方法车孔方法基本上与车外圆方法相同，只是进刀与退刀的方向相反。车孔时的切削用量应比车外圆时小一些，特别是车小（直径）孔或深孔时，其切削用量应更小一些。五、圆锥面车削偏置上滑板法偏移尾座法仿形（靠模）法圆锥面分外圆锥面和内圆锥面，在车床上主要是车外圆锥面。车削圆锥面必须满足的条件：刀尖与工件轴线必须等高；刀尖在进给运动中的轨迹是一直线，且该直线与工件轴线的夹角等于圆锥半角α/2。1．偏置上滑板（小滑板）法偏置上滑板车削外圆锥面偏置上滑板车削内圆锥面偏置上滑板法车圆锥面的特点：（1）能车削圆锥角α较大的圆锥面。（2）能车削整圆锥面，也可车削内圆锥面，应用范围广，操作简单。（3）偏转角度调整好后加工的一批工件圆锥角的一致性好。（4）同一工件上车削不同锥角的圆锥面时，调整角度方便。（5）受上滑板最大移动距离的限制，只能加工素线长度不太长的圆锥面。（6）只能手动进给，劳动强度大，工件加工表面粗糙度值较大且不易控制，只适用于单件、小批量生产。2．偏移尾座法S－尾座偏移量L0－工件全长α－圆锥角D－最大圆锥直径d－最小圆锥直径L－圆锥长度C－圆锥锥度02LLdD或S=C/2L0S=L0tanα/2=偏移尾座法车削圆锥面偏移尾座法车圆锥面的特点：（1）适宜于加工锥度小、锥体较长、精度不高的外圆锥面，不能加工锥度大的圆锥面。（2）能纵向机动进给车削，使加工表面刀纹均匀，表面粗糙度值小，表面质量好。（3）不能车削完整圆锥面，也不能车削内圆锥面。（4）工件总长L0尺寸不一致的成批工件，加工后的圆锥角一致性差。（5）顶尖和中心孔的磨损不均匀。3．仿形（靠模）法1—靠模板2—滑块3—刀架靠模法车圆锥面的特点：（1）可以机动进给车削内、外圆锥面，锥体长或短不受太大的限制，均可车削。（2）靠模校准较为简单，成批加工的工件锥度一致性较好。（3）不能车削较大圆锥角的工件，α/2应小于12°。六、成形面车削圆球（单球）手柄圆球（三球）手柄橄榄手柄车成形面——用成形车刀或用车刀按成形法或仿形法等车削工件的成形面。成形面1．双手控制法使用普通车刀，用双手控制中、上滑板或者控制中滑板与床鞍的合成运动，使刀尖的运动轨迹与工件表面素线形状相吻合，从而实现成形的车削。双手控制法车成形面2．成形法样板车刀的切削刃形状与工件表面素线形状吻合，车削成形面时，工件作回转运动样板车刀只作横向进给运动。成形法车成形面3．仿形法在普通卧式车床上使用仿形靠模装置，或在仿形车床上进行成形面车削。仿形法车成形面七、螺纹车削1．概述2．螺纹车刀3．螺纹车刀的装夹4．螺距或导程的调整5．车削方法车削螺纹使用螺纹车刀，按加工性质螺纹车刀属成形刀具，其切削部分的几何形状应与螺纹牙型的轴向剖面形状相符合。1．概述车削时应保证螺纹车刀（以下简称车刀）的轴向位移与工件回转的角位移成正比，即工件每回转一周，车刀相应地沿轴向移动一个螺距（车单线螺纹时）或一个导程（车多线螺纹时）的距离。螺纹车削概述2．螺纹车刀高速钢普通外螺纹车刀粗车刀精车刀螺纹车刀高速钢普通内螺纹车刀粗车刀精车刀3．螺纹车刀的装夹螺纹车刀装夹时，车刀刀尖应与车床主轴轴线等高，螺纹车刀的两刀尖半角的对称中心线应与工件轴线垂直，装刀时可用螺纹对刀样板校正。外螺纹车刀的对刀方法内螺纹车刀的对刀方法螺纹车刀的装夹装刀歪斜造成倒牙检查刀柄是否与底孔相撞4．螺距或导程的调整1/i=n丝/n工=P工/P丝（或Ph工/P丝）为了保证工件每回转一周，车刀沿轴向移动一个螺距P或导程Ph，必须使车床丝杠的转速n丝与工件的转速n工之比值等于工件的螺距P工（或导程Ph工）与丝杠螺距P丝的比值：5．车削方法提开合螺母法车螺纹开倒顺车法车螺纹螺纹车削需要经过多次