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1基本知识要求了解常用车床型号、规格及加工范围，了解CA6140型车床的组成及传动系统，了解车刀常用材料几何角度，熟悉车床常用的工件装夹方法及附件的结构及用途，掌握轴类、盘套类零件装夹方法的特点，掌握车削端面、内外圆、锥面、螺纹、切槽的方法及刀具。基本技能要求具备独立完成一般轴类、盘套类、螺纹零件的车削加工的能力，具备用三爪卡盘、四爪卡盘、花盘正确装夹零件的能力，能正确使用内、外卡钳、游标卡尺、百分尺等量具对零件进行测量。第一节车削加工工艺基础知识一、车削工艺范围1.车削的特点及加工范围（1）车削加工的工作特点在车床上，工件旋转，车刀在平面内相对于工件做直线或曲线移动的切削形式称车削。车削是以工件的旋转运动为主运动，车刀连续不断作纵向或横向移动为进给运动的一种切削加工方法，车外圆时各种运动的情况如图6-1所示。（2）卧式车床的加工范围凡图6-1车削运动具有回转体表面的工件，都可以在车床图6-2车床的加工范围上用车削的方法进行加工。卧式车床的加工范围如图6-2所示。2车削加工工件可达到的尺寸公差等级一般为IT9～IT7级，表面粗糙度值Ra3.2～1.6μm。2.切削用量在切削加工过程中的切削速度（νc）、进给量（f）、背吃刀量（ɑp）总称为切削用量。车削时的切削用量如图6-3所示，它是度量主运动和进给运动大小的参数，切削用量的合理选择对提高生产率和切削质量有着重要关系。1)切削速度（νc）切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m/min,可用下式计算：νc=min)/(1000mDn图6-3切削用量式中D—工件待加工表面直径（mm）n—工件每分钟的转速（r/min）2)进给量（f）刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，用工件每转的位移量来表达和度量，单位为mm/r。3)背吃刀量（ɑp）在通过切削刃基点（中点）并垂直于工作平面的方向（平行于进给运动方向）上测量的吃刀量，即工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离，单位为mm。背吃刀量可用下式表达：ɑp=)(2mmdD式中D、d—分别表示工件待加工、已加工表面直径（mm）。二、车床1.卧式车床的型号机床的型号是用来表示机床的类别、特征、组系和主要参数的代号。机床型号由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成。例如：CA6140——床身上最大工件回转直径为400mm的卧式车床。2.卧式车床的组成部分及作用CA6140型车床是我国自行设计的一种典型卧式车床，其外型结构如图6-4所示。由主轴箱、进给箱、溜板箱、床身、尾座等部分组成。(1)主轴箱箱内装有主轴和主轴变速机构。通过变换箱体外部手柄的位置来操纵变速机构，使主轴获得不同的转速。主轴为空心结构：前部外短锥面用于安装定位卡盘或其他夹具来装夹工件，内锥面用于安装顶尖来支顶轴类工件，内孔可穿入长棒料。3图6-4CA6140型车床1．主轴箱2.刀架3.尾座4.床身5.床脚6.丝杠7.光杠8.操纵杆9.溜板箱10.床脚11.进给箱12.交换齿轮箱(2)交换齿轮箱把主轴箱的转动传递给进给箱。更换箱内齿轮，配合进给箱内的变速机构，可得到车削各种螺距螺纹的进给运动。并满足车削时对不同纵、横向进给量的要求。(3)进给箱（又称走刀箱）箱内装有进给运动的变速机构，通过箱外手柄位置的调整，可获得所需的各种不同的进给量或螺距。(4)光杠和丝杠它们可将进给箱内的运动传给溜板箱。光杠传动用于机动进给车削，丝杠传动用于螺纹车削，其变换可通过进给箱外部的光、丝杠变换手柄来控制。(5)溜板箱溜板箱是车床进给运动的操纵箱。箱内装有进给运动的变向机构，箱外部有手动手轮、开合螺母及机动进给控制手柄、按钮，可以很方便地操作机床来选择诸如机动、手动、车螺纹及快速移动等运动方式。(6)刀架和滑板刀架和滑板用来装夹车刀使其作纵向、横向或斜向进给运动，由床鞍、中滑板、转盘、小滑板和方刀架组成。(7)尾座其底面与床身导轨面接触，可调整并固定在床身导轨面的任意位置上。在尾座套筒内可装顶尖、钻头、铰刀等工具或刀具，进行轴类工件的支承定位和钻孔、铰孔切削。(8)床身用于连接车床各主要部件并保持其相对位置，其导轨用来引导床鞍和尾座的纵向移动。(9)床脚床脚支承床身并与地基连接。3.卧式车床的传动图6-5所示是CA6140型卧式车床的传动系统图，其传动路线为：CA6140型卧式车床主运动是通过电动机1驱动带轮2，把传动输入到主轴箱4。4图6-5CA6140型车床传动系统a）示意图b）方框图通过变速机构5变速，使主轴得到不同的转速。再经卡盘6（或夹具）带动工件旋转。而进给运动则是由主轴箱把旋转运动输出到交换齿轮箱3，再通过走刀箱13变速后由丝杠11或光杠12驱动溜板箱9、床鞍10、滑板8、刀架7，从而控制车刀的运动轨迹完成车削各种表面的工作。三、车刀1.车刀的种类和用途车刀的种类很多，分类方法也不同。车刀按用途分为外圆车刀、内孔车刀、切断或切槽刀、螺纹车刀及成形车刀等。内孔车刀按其能否加工通孔又分为通孔车刀或不通孔车刀。车刀按其形状分为直头或弯头车刀、尖刀或圆弧车刀、左或右偏刀等。车刀按其材料可分为高速钢车刀或硬质合金车刀等。按被加工表面精度的高低车刀可分为粗车刀和精车刀。按车刀的结构则分为焊接式和机械紧固式两类，其中机械紧固式车刀又按其能否刃磨分为重磨式和不重磨式（转位式）车刀。图6—6所示为车刀按用途分类的情况及所加工的各种表面。5图6—6部分车刀的种类和用途2.车刀的常用材料（1）高速钢高速钢是指含有钨（W）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的高合金工具钢，其经热处理后硬度可达62HRC~65HRC。高速钢的红硬温度可达500℃~600℃，在此温度下刀具仍能保持正常切削，且其强度和韧性都很好，刃磨后刃口锋利，能承受冲击和振动。但由于红硬温度不太高，故允许的切削速度一般为30m/min左右,所以高速钢材料常用于制造精车车刀或用于制造整体式成形车刀以及钻头、铣刀等，其常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。（2）硬质合金硬质合金是用碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）和钴（Co）等材料利用粉末冶金的方法制成的合金，它具有很高的硬度，其值可达89HRA~90HRA(相当于74HRC~82HRC)。硬质合金车刀的红硬温度高达850℃~1000℃,故硬质合金车刀允许的切削速度高达80m/min～200m/min，因此使用这种车刀，可以加大切削用量，进行高速强力切削，可显著提高生产率。但另一方面，它的韧性很差，性脆，不易承受冲击、振动且易崩刃。车刀的材料主要采用硬质合金。常用的硬质合金代号有P01（YT30）、P10（YT15）、P30（YT5）、K01（YG3X）、K20（YG6）、K30（YG8）等。（3）陶瓷用氧化铝（AL2O3）微粉在高温下烧结而成的陶瓷材料刀片，其硬度、耐磨性和耐热性均比硬质合金高。因此可采用比硬质合金高几倍的切削速度，并能使工件获得较好的表面粗糙度和尺寸稳定性。但陶瓷刀片材料最大的缺点是性脆，抗弯强度低，易崩刀。主要用于连续表面的车削场合。3.车刀的组成车刀主要由刀头和刀杆两部分组成，如图6-7所示。刀头是车刀的切削部分，由三面、二刃和一尖组成。刀杆图6-7车刀的组成6是车刀的夹持部分。4.车刀的主要几何角度及作用为了确定和测量车刀的几何角度，通常假设三个辅助平面作为基准，即基面、主切削平面和正交平面，如图6-8所示。车刀在静止状态下，基面是过工件轴线的水平面；主切削平面是过主切削刃的铅垂面；正交平面是垂直于基面和主切削平面的铅垂剖面（也称主截面）。车刀切削部分在辅助平面中的位置，形成了车刀的几何角度。车刀的主要角度如图6-9所示。（1）前角γ0前角是指前面与基面间的夹角。增大前角会使前面倾斜程度增加，切屑易流经刀具前面，且变形小而省力；但前角也不能太大，否则会削弱刀刃强度，容易崩坏。一般前角γ0=-5°～20°，前角的大小还取决于工件材料、刀具材料及粗、精加工等情况，如工件材料和刀具材料愈硬，前角γ0应取小值，而在精加工时，前角γ0取大值。（2）后角α0后角是指后面与切削平面间的夹角，其作用是减小车削时主后面与工件间的摩擦。一般后角α0=3°～12°，粗加工或切削较硬材料时后角α0取小值，精加工或切削较软材料时取大值。（3）主偏角κr主偏角是指主切削刃与假定工作平面（平行于进给运动方向的铅垂面）间的夹角。减小主偏角，可使刀尖强度增加，散热条件改善，提高刀具使用寿命，但同时也会使刀具对工件的背向力增大，使工件变形而影响加工质量，如不易车削细长轴类工件等，所以通常主偏角κr取45°、75°和90°等几种。（4）副偏角κr´副偏角是指副切削刃与假定工作平面（平行于进给运动方向的铅垂面）间的夹角，其作用是减少副切削刃与已加工表面间的摩擦，提高工件表面加工质量，一般副偏角κr´=5°～15°。(5)刃倾角λs刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角的主要作用是控制切屑的流动方向。当刀尖位于主切削刃最高点时，刃倾角为正值（λs＞0°）。切削时，切屑朝工件待加工面方向流出，不易擦伤已加工表面。当刀尖位于主切削刃最低点时，刃倾角为负值（λs＜0°）。切削时，切屑朝工件已加工表面方向流出，易擦伤已加工表面。但刀尖强度好，在粗车或车削有较大冲击力的工件时，最先承受冲击的着力点在切削刃处，从而保护了刀尖。刃倾角一般为-15°～5°。图6-8车刀的辅助平面图6-9车刀的几何角度7四、车床上工件的装夹方式在车床上进行工件装夹要达到定位与夹紧的目的。定位是使工件在机床或夹具中占据一正确位置，即车削的回转体表面中心应与车床主轴中心重合。而夹紧是使工件的这一正确位置在加工过程中保持不变，并能承受切削力，保证加工工件质量。根据零件的形状、尺寸、加工要求不同，车床上大致可分为一般零件装夹和复杂零件装夹。1.一般零件装夹方法(1)用三爪自定心卡盘装夹工件三爪自定心卡盘的结构如图6-10a所示。当用卡盘扳手转动小锥齿轮时，大锥齿轮随之转动，在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下，使三个爪同时向中心移动或退出，以夹紧或松开工件。三爪自定心卡盘可以装夹圆柱体工件、截面形状为正六方的工件，且对中性好，自动定心准确度为0.05mm～0.15mm。装夹直径较小的外圆表面情况如图6-10b所示，装夹较大直径的外圆表面时可用三个反爪进行，如图6-10c所示。图6-10三爪自定心卡盘装夹工件a）三爪自定心卡盘b)反爪装夹c)反爪装夹⑵用四爪单动卡盘装夹工件四爪单动卡盘外形如图6-11a所示，它的四个爪通过四个螺杆可独立移动，除装夹圆柱体工件外，还可以装夹方形、长方形等形状不规则的工件。装夹时，必须用划线盘或百分表进行找正，以使车削的回转体表面中心对准车床主轴中心。图6-12所示为用划针盘找正盘类零件的方法，其精度可达0.1mm～0.2mm。图6-11b所示为用百分表找正的方法，其精度可达0.02mm左右。8图6-11四爪单动卡盘装夹工件a)四爪单动卡盘b)用百分表找正图6-12盘类零件的装夹方法a)找正外圆b)找正端面⑶用一夹一顶方法装夹工件如图6-13所示，即一端用卡盘夹持，另一端由顶尖支承的方法。这种方法安装工件比较安全、可靠，能承受较大的轴向切削力，适应于轴类零件的粗车或半精车。但此法对于相互位置精度要求较高的工件。在调头车削时校正较困难。图6-13一夹一顶方法装夹工件a)用限位装置限位b)车台阶限位9⑷用两顶尖装夹工件在车床上常用两顶尖装夹轴类工件，如图6-14所示。适用于多段外圆同轴度要求高的轴类工件的精车。前顶尖为普通顶尖（死顶尖），装在主轴锥孔内同主轴一起转动；后顶尖为活顶尖，装在尾座套筒内，其外壳不转动，顶尖芯与工件一起转动。工件利用其中心孔被顶在前后顶尖之间，通过拨盘和卡头随主轴一起转动。图6-14两顶尖装夹工件顶尖的结构如图6-15所示，卡头的结构如图6-16所示。图6-15顶尖a)普通顶尖b)活顶尖图6-16卡头用双顶尖装夹轴类工件的步骤：101）车平两端面、钻中心孔先用车刀把端面车平，再用中心钻钻中心孔。中心钻安装在尾座套筒的钻夹头中，使之随套筒纵向移动钻削。中心钻和中心孔的形状如图6-1