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车工培训指导手册

机加实训手册

车工

作者胡锐

湖北十堰职业技术（集团）学校

2010年11月13日

第一篇车削基础理论

第一章车工安全技术

一、车工安全操作规程

操作时，为确保安全，必须遵守有关规章制度，并严格遵守下列安全技术规定：

（1）工作时应穿工作服，袖口要扎紧。

女工要戴工作帽，把头发或辫子全部塞入帽内。

在车床上工作时，不允许戴手套。

（2）工作时，头不可离工件太近，以防飞屑伤眼。

车削有崩碎状切屑的工件时，必须戴防护眼镜。

（3）车床开动时不能测量工件，装夹工具，手和身体不能靠近正在旋转的工件或车床部件。

（4）工件和刀具必须装夹牢固，以防飞出发生事故。

（5）工件装夹后，卡盘扳手必须随手取下，以防开机后飞出伤人。

（6）不允许用手去刹转动的卡盘。

（7）清除切屑时应该用专用的钩子，不能用手直接清除。

（8）车削圆锥面后小滑板应及时摇回原位，避免车削时滑板导轨与卡盘相撞。

（9）在砂轮上刃磨刀具时，严禁猛烈撞击或用力过猛，防止砂轮磨伤手指。

同时要防止砂轮伤眼，防止布手套或衣袖等卷入砂轮中发生危险。

二、车工文明生产

（1）每班工作前先低速开车空转1～2分钟，使润滑油散布到各润滑处。

（2）先停车后变速，机床在运转过程中不可变换主轴转速。

（3）不许在车床的任何部位敲击或校直工件，也不许在车床上放置重物。

（4）量具用完后擦净、涂油，放入盒内并摆放整齐。

（5）下班前，应清除车床上的铁屑，擦净后按规定在加油部位加上润滑油，并将床鞍摇至床尾一端，各转动手柄放到空档位置，关闭电源。

清扫场地。

第二章车刀基本知识

第一节车刀

一、车刀的种类和用途

在车削过程中，由于零件的形状、大小和加工要求不同，采用的车刀也不相同。

车刀的种类很多，用途各异，现介绍几种常用车刀（如图2-1）。

1.外圆车刀

外圆车刀又称尖刀，主要用于车削外圆、平面和倒角。

常外圆车刀一般有：

（1）75°强力车刀　主偏角为75°，适用于粗车加工余量大、表面粗糙、有硬皮或形状不规则的零件，它能承受较大的冲击力，刀头强度高，耐用度高。

（2）90°偏刀主偏角为90°，用来车削工件的端面和台阶，有时也用来车外圆，特别是用来车削细长工件的外圆，可以避免把工件顶弯。

偏刀分为左偏刀和右偏刀两种，常用的是右偏刀，它的刀刃向左。

2.端面车刀

常用车端面车刀是：

45°弯头车刀　主要用于大余量车削端面、倒角，也可车削不带台阶的光轴外圆。

3.切断刀和切槽刀

切断刀的刀头较长，其刀刃亦狭长，这是为了减少工件材料消耗和切断时能切到中心的缘故。

因此，切断刀的刀头长度必须大于工件的半径。

刀宽一般刃磨为0.5-0.6倍的工件直径。

切槽刀与切断刀基本相似，只不过其形状应与槽间一致。

4.内孔刀

内孔刀又称镗孔刀，用来加工内孔。

它可以分为通孔刀和不通孔刀两种。

通孔刀的主偏角小于90°，一般在45～75°之间，副偏角20～45°，扩孔刀的后角应比外圆车刀稍大，一般为10～20°。

不通孔刀的主偏角应大于90°，刀尖在刀杆的最前端，为了使内孔底面车平，刀尖与刀杆外端距离应小于内孔的半径。

5.螺纹车刀

螺纹按牙型有三角形、方形和梯形等，相应使用三角形螺纹车刀、方形螺纹车刀和梯形螺纹车刀等。

螺纹的种类很多，其中以三角形螺纹应用最广。

采用三角形螺纹车刀车削公制螺纹时，其刀尖角必须为60°，前角取零度。

直头车刀

弯头车刀

75°强力车刀

90°偏刀

切断刀或车槽刀

内孔刀（通孔）

内孔刀（不通孔）

螺纹车刀

图2-1常用车刀的种类和用途

二、刀具材料

1、刀具材料应具备的性能

（1）高硬度和好的耐磨性

刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属。

一般刀具材料的硬度应在60HRC以上。

刀具材料越硬，其耐磨性就越好。

（2）足够的强度与冲击韧度

强度是指在切削力的作用下，不致于发生刀刃崩碎与刀杆折断所具备的性能。

冲击韧度是指刀具材料在有冲击或间断切削的工作条件下，保证不崩刃的能力。

（3）高的耐热性

耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标，它综合反映了刀具材料在高温下仍能保持高硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。

（4）良好的工艺性和经济性

2、常用刀具材料

目前，车刀广泛应用硬质合金刀具材料，在某些情况下也应用高速钢刀具材料。

（1）高速钢

高速钢是一种高合金钢，俗称白钢、锋钢、风钢等。

其强度、冲击韧度、工艺性很好，是制造复杂形状刀具的主要材料。

如：

成形车刀、麻花钻头、铣刀、齿轮刀具等。

高速钢的耐热性不高，约在640℃左右其硬度下降，不能进行高速切削。

（2）硬质合金

以耐热高和耐磨性好的碳化物，钴为粘结剂，采用粉末冶金的方法压制成各种形状的刀片，然后用铜钎焊的方法焊在刀头上作为切削刀具的材料。

硬质合金的耐磨性和硬度比高速钢高得多，但塑性和冲击韧度不及高速钢。

按GB2075—87（参照采用ISO标准），可将硬质合金分为P、M、K三类。

1）P类硬质合金：

主要成分为Wc+Tic+Co，用蓝色作标志，相当于原钨钛钴类（YT）。

主要用于加工长切屑的黑色金属，如钢类等塑性材料。

此类硬质合金的耐热性为900℃。

2）M类硬质合金：

主要成分为Wc+Tic+Tac（Nbc）+Co，用黄色作标志，又称通用硬质合金，相当于原钨钛钽类通用合金（YW）。

主要用于加工黑色金属和有色金属。

此类硬质合金的耐热性为1000—1100℃。

3）K类硬质合金：

主要成分为Wc+Co，用红色作标志，又称通用硬质合金，相当于原钨钴（YG）。

主要用于加工短切屑的黑色金属（如铸铁）、有色金属和非金属材料。

此类硬质合金的耐热性为800℃。

三、车刀组成及车刀角度

车刀是形状最简单的单刃刀具，其它各种复杂刀具都可以看作是车刀的组合和演变，有关车刀角度的定义，均适用于其它刀具。

1、车刀的组成

车刀是由刀头（切削部分）和刀体（夹持部分）所组成。

车刀的切削部分是由三面、二刃、一尖所组成，即一点二线三面。

（图2-2）

前刀面：

切削时，切屑流出所经过的表面。

主后刀面：

切削时，与工件加工表面相对的表面。

副后刀面：

切削时，与工件已加工表面相对的表面。

主切削刃：

前刀面与主后刀面的交线。

它可以是直线或曲线，担负着主要的切削工。

副切削刃：

前刀面与副后刀面的交线。

一般只担负少量的切削工作。

刀尖：

主切削刃与副切削刃的相交部分。

为了强化刀尖，常磨成圆弧形或成一

小段直线称过渡刃。

（图2-3）

（a）（b）（c）

图2-3刀尖的形成

a）切削刃的实际交点b）圆弧过渡刃

c）直线过渡刃

图2-2车刀的组成

1-副切削刃2-前刀面3-刀头4-刀体

5-主切削刃6-主后刀面7-副后刀面8-刀尖

2、车刀角度

车刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角，和刃倾角（图2-4）。

车刀的角度是在切削过程中形成的，它们对加工质量和生产率等起着重要作用。

在切削时，与工件加工表面相切的假想平面称为切削平面，与切削平面相垂直的假想平面称为基面,另外采用机械制图的假想剖面（主剖面），由这些假想的平面再与刀头上存在的三面二刃就可构成实际起作用的刀具角度（图2-5）。

对车刀而言，基面呈水平面，并与车刀底面平行。

切削平面、主剖面与基面是相互垂直的。

图2-3车刀的主要角度图2-5确定车刀角度的辅助平面

1）前角前刀面与基面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度。

前角可分为正、负、零，前刀面在基面之下则前角为正值，反之为负值，相重合为零。

一般所说的前角是指正前角而言。

图2-6为前角与后角的剖视图。

前角的作用：

增大前角，可使刀刃锋利、切削力降低、切削温度低、刀具磨损小、表面加工质量高。

但过大的前角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。

选择原则：

用硬质合金车刀加工钢件（塑性材料等），一般选取=10º～20°；加工灰口铸铁（脆性材料等），一般选取=5o～15°。

精加工时，可取较大的前角，粗加工应取较小的前角。

工件材料的强度和硬度大时，前角取较小值，有时甚

至取负值。

2）后角主后刀面与切削

平面之间的夹角，表示主后

刀面的倾斜程度。

后角的作用：

减少主后刀面与工件

之间的磨擦，并影响刃口的强度和锋利

程度。

选择原则：

一般后角可取=6º～8º。

2-6前角与后角

3）主偏角主切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角（图2-7所示）。

主偏角的作用：

影响切削刃的工作长度（图2-8）、切深抗力、刀尖强度和散热条件。

主偏角越小，则切削刃工作长度越长，散热条件越好，但切深抗力越大（图2-9）。

图2-7车刀的主偏角与副偏角图2-8主偏角改变时，对主刀刃工作长度的影响

选择原则：

车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°几种。

工件粗大、刚性好时，可取较小值。

车细长轴时，为了减少径向力而引起工件弯曲变形，宜选取较大值。

4）副偏角副切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角（图2-7所示）。

图2-9主偏角改变时，径向切削力的变化2-10副偏角对残留面积高度的影响

副偏角的作用：

影响已加工表面的表面粗糙度（图2-10所示），减小副偏角可使已加工表面光洁。

选择原则：

一般选取=5o～15°，精车时可取5o～10°，粗车时取10o～15°。

5）刃倾角主切削刃与基面间的夹角,刀尖为切削刃最高点时为正值，反之为负值。

刃倾角的作用：

主要影响主切削刃的强度和控制切屑流出的方向。

以刀杆底面为基准，当刀尖为主切削刃最高点时，为正值，切屑流向待加工表面，如图2-11a所示；当主切削刃与刀杆底面平行时，=0o，切屑沿着垂直于主切削刃的方向流出，如图2-11b所示；当刀尖为主切削刃最低点时，为负值，切屑流向已加工表面，如图2-11c所示。

选择原则：

一般在0o～±5°之间选择。

粗加工时，常取负值，虽切屑流向已加工表面无妨，但保证了主切削刃的强度好。

精加工常取正值，使切屑流向待加工表面，从而不会划伤己加工表面的质量。

图2-11刃倾角对切屑流向的影响

第三章车削运动

一、机床的切削运动

机床切削运动是由刀具和工件作相对运动而实现的。

按切削运动所起作用可分为两类：

主运动和进给运动ƒ（图3-1）。

车削钻削刨削铣削

abcd

图3-1切削运动方式

1.主运动

切除工件切屑形成新表面必不可缺少的基本运动，其速度最高，消耗功率最多。

切削加工的主运动只能有一个。

车削时，工件的旋转运动为主运动，图3-1a（）。

2.进给运动

使切削层间断或连续投入切削，从而加工出完整表面所需的切削运动。

其速度小，消耗功率少。

进给运动有一个或几个。

车削时，刀具的纵向、横向和斜向运动统称为进给运动，图3-1a（ƒ）。

二、切削时产生的表面

在切削运动作用下，工件上的切削层不断地被刀具切削并转变为切屑，从而加工出所需要的工作新表面。

因此，工件在

切削过程中形成了三个不断变化着的表面。

如图3-2所示。

1.待加工表面——工件上即将被切去

切屑的表面。

2.己加工表面——工件上巳切去切屑

的表面。

3.加工表面——工件上正被刀刃切削图3-2车削时形成的三个表面

的表面。

三、切削用量

切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度），俗称切削三要素。

它们是表示主运动和进给运动最基本的物理量，是切削加工前调整机床运动的依据，并对加工质量、生产率及加工成本都有很大影响。

1.切削速度

它是指在单位时间内，工件与刀具沿主运动方向的最大线速度。

车削时的切削速度由下式计算：

式中：

——切削速度（m/s或m/min）；

——工件待加工表面的最大直径（mm）；

——工件每分钟的转数（r/min）。

由计算式可知切削速度，与工件直径和转数的乘积成正比，故不能仅凭转数高就误认为是切削速度高。

一般应根据与，并求出，然后再调整转速手柄的位置。

切削速度选用原则：

粗车时，为提高生产率，在保证取大的切削深度和进给量的情况下，一般选用中等或中等偏低的切削速度，如取50～70m/min（切钢），或40～60m/min（切铸铁）；精车时，为避免刀刃上出现积屑瘤而破坏已加工表面质量，切削速度取较高（100m/min以上）或较低（6m/min以下），但采用低速切削生产率低，只有在精车小直径的工件时采用，一般用硬质合金车刀高速精车时，切削速度100～200m/min（切钢）或60～100m/min（切铸铁）。

由于同学对车床的操作不熟练，不宜采用高速切削。

2.进给量ƒ

它是指在主运动一个循环（或单位时间）内，车刀与工件之间沿进给运动方向上的相对位移量，又称走刀量，其单位为mm/r。

即工件转一转，车刀所移动的距离。

进给量选用原则：

粗加工时可选取适当大的进给量，一般取0.15～0.4mm/r；精加工时，采用较小的进给量可使已加工表面的残留面积减少，有利于提高表面质量，一般取0.05～0.2mm/r。

3.背吃刀量（切削深度）

车削时，切削深度是指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，又称吃刀量，单位为mm，其计算式为：

式中：

——工件待加工表面的直径（mm）；

——工件已加工表面的直径（mm）。

切削深度选用原则：

粗加工应优先选用较大的切削深度，一般可取2～4mm；精加工时，选择较小的切削深度对提高表面质量有利，但过小又使工件上原来凸凹不平的表面可能没有完全切除掉而达不到满意的效果，一般取0.3～0.5mm（高速精车）或0.05～0.10mm（低速精车）。

第二篇车削技术实训

项目一车刀刃磨练习

一、实习内容

1.使用砂轮机刃磨几种常用硬质合金车刀（90°偏刀、45°车刀、内孔刀、切断刀、成形刀等）

2.选学高速钢车刀的刃磨。

二、实习要求

1.了解车刀的种类及用途。

2.掌握90°偏刀、切断刀的刃磨步骤与方法。

3.合理刃磨所需车刀的几何角度。

三、工艺知识

1.砂轮选择目前常用的砂轮有氧化铝和碳化硅两类。

（1）氧化铝砂轮适用于高速钢和碳素工具钢刀具的刃磨。

（2）碳化硅砂轮适用于硬质合金车刀的刃磨。

砂轮的粗细以粒度表示，一般可分为36粒、60粒、80粒和120粒等级别。

粒数愈细则表示砂轮的磨料愈细，反之愈粗。

粗磨车刀应选粗砂轮，精磨车刀应选细砂轮。

2.刃磨步骤现以刀尖角为90°的外圆车刀为例介绍如下：

（1）粗磨

磨主后面，同时磨出主偏角及主后角，见下图a。

磨副后面，同时磨出副偏角及副后角，见下图b。

磨前面，同时磨出前角，见下图c。

（2）精磨

修磨前面；

修磨主后面和副后面；

修磨刀尖圆弧，见上图d。

3.刃磨车刀的姿势及方法

（1）人站立在砂轮侧面，以防砂轮碎裂时，碎片飞出伤人。

（2）两手握刀的距离放开，两肘夹紧腰部，这样可以减小磨刀时的抖动。

（3）磨刀时，车刀应放在砂轮的水平中心，刀尖略微上翘约3°～8°。

车刀接触砂轮后应作左右方向水平线移动。

当车刀离开砂轮时，刀尖需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤。

磨主后面时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度，见上图a；磨副后面时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度，见上图b。

修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手转动车刀尾部，见上图d.

4.检查车刀角度的方法

（1）目测法观察车刀角度是否合乎切削要求，刀刃是否锋利，表面是否有裂痕和其他不符合切削要求的缺陷。

（2）量角器和样板测量法对于角度要求高的车刀，可用此法检查，见下图。

5.注意事项

（1）车刀刃磨时，不能用力过大，以防打滑伤手。

（2）车刀高低必须控制在砂轮水平中心，刀头略向上翘，否则会出现后角过大或负后角等弊端。

（3）车刀刃磨时应作水平的左右移动，以免砂轮表面出现凹坑。

（4）在平形砂轮上磨刀时，尽可能避免磨砂轮侧面。

（5）砂轮磨削表面须经常修整，使砂轮没有明显的跳动。

（6）磨刀时要求戴防护镜。

（7）刃磨硬质合金车刀时，不可把刀头部分放入水中冷却，以防刀片突然冷却而碎裂。

刃磨高速钢。

（8）车刀时，应随时用水冷却，以防车刀过热退火，降低硬度。

（9）在磨刀前，要对砂轮机的防护设施进行检查。

如防护罩壳是否齐全；有托架的砂轮，其托架与砂轮之间的间隙是否恰当等。

（10）结束后，应随手关闭砂轮机电源。

（11）车刀刃磨练习的重点是掌握车刀刃磨的姿势和刃磨方法。

四、实验报告

作业：

对照下图所注车刀角度。

检测所磨车刀实际角度，画出车刀工作图并标注

项目二车削基础训练

一、实习内容

在C6140车床上加工锥轴工件（见锥轴加工图）.

二、实习要求

1.了解车削用量的选择。

2.掌握车削外圆、台阶、沟槽、圆锥面的加工方法。

3.加工工艺和加工质量的分析。

三、工艺知识

1.工件的安装

工件的安装主要任务是使工件准确定位及夹持牢固。

由于各种工件的形状和大小不同，所以有各种不同的安装方法。

常用在三爪卡盘上安装工件。

三爪卡盘是车床最常用的附件。

由于三爪是同时动作的。

可以达到自动定心兼夹紧的目的，其装夹工作方便。

工件上同轴度要求较高的表面，应尽可能在一次装夹中车出。

传递的扭矩也不大，故三爪卡盘适于夹持圆柱形、六角形等形状规则的中小工件。

当安装直径较大的工件时，可使用“反爪”。

2.车刀的安装

车削前必须把选好的车刀正确安装在方刀架上，车刀安装的好坏，对操作顺利与加工质量都有很大关系。

安装车刀时应注意下列几点。

⑴车刀刀尖应与工件轴线等高：

如果车刀装得太高，则车刀的主后面会与工件产生强烈的磨擦；如果装得太低，切削就不顺利，甚至工件会被抬起来，使工件从卡盘上掉下来，或把车刀折断。

为了使车刀对准工件轴线，可按床尾架顶尖的高低进行调整。

⑵车刀不能伸出太长：

因刀伸得太长，切削起来容易发生振动，使车出来的工件表面粗糙，甚至会把车刀折断。

但也不宜伸出太短，太短会使车削不方便，容易发生刀架与卡盘碰撞。

一般伸出长度不超过刀杆高度的一倍半。

正确错误

（3）车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。

（4）车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。

四、实验报告

作业：

课后完成锥轴的加工工艺编制

锥轴加工图

项目三综合练习

一、实习内容

在C6140车床上加工酒杯工件（见酒杯加工图）.

二、实习要求

1.掌握车削内孔、成形面的加工方法。

2.影响加工质量的因素及分析。

三、工艺知识

1.粗车和精车

为了提高生产效率，保证加工质量，生产中把车削加工分为粗车和精车。

粗车的目的是尽快地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。

粗车要给精车留有合适的加工余量，而精度和表面粗糙度等技术要求都较低，粗车时要优先选用较大的切深，其次根据可能适当加大进给量，最后选用中等偏低的切削速度。

精车（或半精车）留的加工余量一般为0.5～2mm，精车的目的是要保证零件的尺寸精度和表面粗糙度等技术要求，精车尺寸精度可达IT9～IT7，Ra达1.6～0.8µm。

精车的车削用量见表1所示。

精车时，保证表面粗糙度要求的主要措施是：

采用较小的主偏角、副偏角或刀尖磨有小圆弧，这些措施都会减少残留面积，可使Ra数值减少；选用较大的前角，并用油石把车刀的前刀面和后刀面打磨得光一些，亦可使Ra数值减少；合理选择切削用量，当选用高的切削速度、较小的切深以及较小的进给量，都有利减少残留面积减小，从而提高表面质量。

表1精车切削用量

/（mm）

/（mm/r）

/（mm/min）

车削铸铁件

0.1～0.15

0.05～0.2

60～70

车削

钢件

高速

0.3～0.50

100～120

低速

0.05～0.10

3～5

2.刻度盘的使用

车削时,工件的尺寸是靠车床各滑板上的刻度盘主要用来控制的。

1.中滑板刻度盘

中滑板上的刻度盘是紧固在中刀架丝杆轴上，丝杆螺母是固定在中刀架上，当中刀架上的手柄带着刻度盘转一周时，中刀架丝杆也转一周，这时丝杆螺母带动中刀架移动一个螺距。

刻度盘每转一格，横向进给的距离=丝杆螺距÷刻度盘格数（mm）如C6132车床中刀架丝杆螺距为4mm，中刀架刻度盘等分为200格，当手柄带动刻度盘每转一格时，中刀架移动的距离为4÷200=0.02mm，即进刀切深为0.02mm。

由于工件是旋转的，所以工件上被切下的部分是车刀切深的两倍，也就是工件直径改变了0.04mm。

2.小滑板刻度盘

小滑板刻度盘控制工件的长度方向的尺寸，使用中应注意两个问题：

C6140车床刻度盘每转一格，则带动小刀架移动的距离为0.05mm；与中滑板刻度盘控制加工圆柱面不同的是，小滑板移动了多少，工件的长度就改变了多少。

四、实验报告

作业：

按图纸要求检测所加工工件的质量，并分析说明其原因。

酒杯加工图

锥轴加工图