车工工艺学教案Word格式.docx

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9-光杠；

10-床身；

11-后床脚；

12-中刀架；

13-方刀架；

14-转盘；

15-小刀架；

16-大刀架

1.床头箱又称主轴箱，内装主轴和变速机构。

变速是通过改变设在床头箱外面的手柄位置，可使主轴获得12种不同的转速（45～1980r/min）。

主轴是空心结构，能通过长棒料，棒料能通过主轴孔的最大直径是29mm。

主轴的右端有外螺纹，用以连接卡盘、拨盘等附件。

主轴右端的内表面是莫氏5号的锥孔，可插入锥套和顶尖，当采用顶尖并与尾架中的顶尖同时使用安装轴类工件时，其两顶尖之间的最大距离为750mm。

床头箱的另一重要作用是将运动传给进给箱，并可改变进给方向。

2.进给箱又称走刀箱，它是进给运动的变速机构。

它固定在床头箱下部的床身前侧面。

变换进给箱外面的手柄位置，可将床头箱内主轴传递下来的运动，转为进给箱输出的光杆或丝杆获得不同的转速，以改变进给量的大小或车削不同螺距的螺纹。

其纵向进给量为0.06～0.83mm/r；

横向进给量为0.04～0.78mm/r；

可车削17种公制螺纹（螺距为0.5～9mm）和32种英制螺纹（每英寸2～38牙）。

3.变速箱安装在车床前床脚的内腔中，并由电动机（4.5kw,1440r/min）通过联轴器直接驱动变速箱中齿轮传动轴。

变速箱外设有两个长的手柄，是分别移动传动轴上的双联滑移齿轮和三联滑移齿轮，可共获6种转速，通过皮带传动至床头箱。

4.溜板箱又称拖板箱，溜板箱是进给运动的操纵机构。

它使光杠或丝杠的旋转运动，通过齿轮和齿条或丝杠和开合螺母，推动车刀作进给运动。

溜板箱上有三层滑板，当接通光杠时，可使床鞍带动中滑板、小滑板及刀架沿床身导轨作纵向移动；

中滑板可带动小滑板及刀架沿床鞍上的导轨作横向移动。

故刀架可作纵向或横向直线进给运动。

当接通丝杠并闭合开合螺母时可车削螺纹。

溜板箱内设有互锁机构，使光杠、丝杠两者不能同时使用。

5.刀架它是用来装夹车刀，并可作纵向、横向及斜向运动。

刀架是多层结构，它由下列组成。

⑴大刀架它与溜板箱牢固相连，可沿床身导轨作纵向移动。

⑵中刀架它装置在大刀架顶面的横向导轨上，可作横向移动。

⑶转盘它固定在中刀架上，松开紧固螺母后，可转动转盘，使它和床身导轨成一个所需要的角度，而后再拧紧螺母，以加工圆锥面等。

⑷小刀架它装在转盘上面的燕尾槽内，可作短距离的进给移动。

⑸方刀架它固定在小刀架上，可同时装夹四把车刀。

松开锁紧手柄，即可转动方刀架，把所需要的车刀更换到工作位置上。

6.尾架它用于安装后顶尖，以支持较长工件进行加工，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。

偏移尾架可以车出长工件的锥体。

尾架的结构由下列部分组成。

⑴套筒其左端有锥孔，用以安装顶尖或锥柄刀具。

套筒在尾架体内的轴向位置可用手轮调节，并可用锁紧手柄固定。

将套筒退至极右位置时，即可卸出顶尖或刀具。

⑵尾架体它与底座相连，当松开固定螺钉，拧动螺杆可使尾架体在底板上作微量横向移动，以便使前后顶尖对准中心或偏移一定距离车削长锥面。

⑶底板它直接安装于床身导轨上，用以支承尾架体。

7.光杠与丝杠将进给箱的运动传至溜板箱。

光杠用于一般车削，丝杆用于

车螺纹。

8.床身它是车床的基础件，用来连接各主要部件并保证各部件在运动时有正确的相对位置。

在床身上有供溜板箱和尾架移动用的导轨。

9.前床脚和后床脚是用来支承和连接车床各零部件的基础构件，床脚用地脚螺栓紧固在地基上。

车床的变速箱与电机安装在前床脚内腔中，车床的电气控制系统安装在后床脚内腔中。

二、车工的安全文明生产

1、工作时所用的工、夹量具及车削工件，尽可能集中放在操作者的周围。

量具不能直接放在机床的导轨面上。

2、不能将量具与刀具放在一起。

工具箱应保持清洁、整洁。

3、加工图样、工艺卡片应放在工作盘上，便于阅读，并保持图样的整洁与完整。

4、毛坯、已加工工件要分开堆放。

5、机床周围应保持畅通、清洁。

6、量具用完后应擦净、涂油、放入盒内并及时归还工具室。

7、操作前要戴好防护用品，工作服袖口要扎紧。

操作中不准戴手套。

8、装夹工件、更换刀具、测量加工表面及变速时，必须先停车。

9、工件和车刀必须装夹牢固，以防卡盘在旋转中工件飞出伤人。

10、不允许用手直接去拉或用量具去钩切屑。

11、工件装夹完毕，应及时取下卡盘扳手，以防开机后飞出伤人。

12、不准任意装拆电器设备。

第二节车削和切削用量的基本概念

一、车削的基本概念

1.车削运动

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（图1-2中）和进给运动（图1-2中ƒ）。

车削钻削刨削铣削

图1-2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1-2a）。

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1-2a）。

主运动——机床的主要运动，消耗主动力。

车削时的旋转运动。

进给运动——去除多余材料的运动，刀具的运动。

2.工件上形成的表面

（1）已加工表面工件上刀具切削后产生的表面

（2）过渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面

（3）待加工表面工件上有待去除的表面

图1-3工件上形成的表面

二、切削用量的基本概念

1.切削深度（αp）

工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离，也就是车刀进给时切入工件的深度（单位：

mm）

公式：

ap=dw-dm/2

dw待加工表面直径（单位：

dm已加工表面直径（单位：

2.进给量（ƒ）

工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离。

他是衡量进给运动大小的参数。

（单位：

mm/r）

纵向进给——沿车床床身导轨方向

横向进给——垂直于车床床身导轨方向

3.切削速度（vc）

在进行切削加工时，刀具切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，（车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。

）假设切屑没变形或收缩

公式：

vc=πdn/1000

或vc=dn/318

d——工件直径,mm

n——主轴转速，r/mm

vc——切削速度，m/min

例：

车削直径d=60mm的工件外圆，车床主轴转速n=600r/min.求切削速度vc。

（113m/min）注：

应取符合机床铭牌上

第三节车刀

一、常用车刀的种类和用途

1.车刀的种类

从结构上车刀可分为整体式、焊接式、机夹式和可转位车刀（如下图所示）。

整体车刀焊接车刀

机夹车刀可转位车刀

图1-4车刀的种类

2.车刀的作用

（1）90˚车刀（偏刀）车外圆、阶台和端面

（2）45˚车刀（弯头车刀）车外圆、端面和到角

（3）切断刀用来切断工件或在工件上切槽

（4）内孔车刀用来车削工件的内孔

（5）圆头刀用来车削圆弧面或成形面

（6）螺纹车刀用来车削螺纹

（7）硬质合金可转位（不重磨车刀）

近年来在国内外大力发展和广泛应用的先进刀具之一。

刀片用机械夹固方式装夹在刀杆上。

当一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即可继续切削，从而大大缩短了换刀和磨刀的时间，并提高了刀杆的利用率。

（形状多样）

二、车刀的角度及其初步选择

1.车刀的组成

图1-6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1-5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

（1）前刀面刀具上切屑流过的表面。

（2）后刀面分主后刀面和副后刀面。

与过渡表面相对的刀面称主后刀面；

与已加工表面相对的刀面叫副后刀面

（3）主切削刃前刀面和主后刀面的相交部位，担负主要切削工作。

（4）副切削刃前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。

（5）刀尖主切削刃和副切削刃的联结部位。

为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。

一般硬质合金刀尖圆弧半径rε=0.5~1mm。

（6）修光刃副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃。

须与进给方向平行，且大于进给量。

2.确定车刀角度的辅助平面

图1-7确定车刀角度的辅助平面

（1）切削平面通过切削刃上某选定点，切于工件过渡表面的平面。

（2）基面通过切削刃上某选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。

（3）截面通过切削刃上某选定点，同时垂直于切削平面和基面的平面

3.车刀的角度的主要作用

车刀切削部分共有6个角度：

前角（γо）、主后角（αо）、副后角（αо′）、主偏角（κr）、副偏角（κr′）和刃倾角（λs）。

以及两个派生角度：

契角（βo）和刀尖角（εr）。

在截面内测量的角度：

（1）前角（γо）前刀面和基面的夹角。

影响刃口的锋利和强度，切削变形和切削力。

大，锋利、减少切削变形、切削省力，切屑顺利排出。

负（小），增加切削刃强度，耐冲击。

（2）后角（αо）后刀面和切削平面的夹角。

在主截面内的是主后角（αо），在副截面内的是副后角（αо′）。

主要减少车刀后刀面与工件的摩擦，并影响刃口的强度和锋利

程度。

规定：

与相应的平面夹角小于90度时为正，反之为负

图1-8车刀的主要角度

在基面内测量的角度有：

图1-9车刀的主偏角与副偏角的影响图1-10主偏角改变时，对主刀刃工作长度

（3）主偏角（κr）主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。

主偏角的作用：

影响切削刃的工作长度、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

（4）副偏角（κr′）副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。

副偏角的作用：

影响已加工表面的表面粗糙度，减小副偏角可使已加工表面光洁。

图1-11主偏角改变时，径向切削力的变化图图1-12副偏角对残留面积高度的影响

在切削平面内测量的角度：

（5）刃倾角（λs）主切削刃与基面的夹角。

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，λs为正值，切屑流向待加工表面，如图1-13a所示；

当主切削刃与刀杆底面平行时，λs=0o，切屑沿着垂直于主切削刃的方向流出，如图1-13b所示；

当刀尖为主切削刃最低点时，λs为负值，切屑流向已加工表面，如图1-13c所示。

图1-13刃倾角对切屑流向的影响

派生角：

（6）契角（βo）在主截面内前刀面和后刀面的夹角。

βo=90˚-（γо+αо）

（7）刀尖角（εr）主切削刃和副切削刃在基面的投影间的夹角。

εr=180˚-（κr+κr′）

4.车刀角度的初步选择

（1）前角（γо）

A.工件材料软，塑性材料，前角大；

工件材料硬，脆性材料，前角小。

B.粗加工，前角小；

精加工，前角大。

C.车刀材料的强度、韧性较差，前角小；

反之，前角大。

（2）后角（αо）

D.粗加工，前角小；

E.工件材料软，前角大；

工件材料硬，前角小。

副后角与主后角一般情况下相等。

（3）主偏角（κr）

加工阶台轴时，等于或大于90度；

中间切入时45度到60度

（4）副偏角（κr′）

一般采用6到8度，中间切入时取45度到60度。

（5）刃倾角（λs）

一般车削时为0度；

粗车时为负；

精车时为正。

三、常用车刀的材料

1.必须具备的基本性能：

（1）硬度

（2）耐磨性

（3）强度和韧性

（4）耐热性

（5）工艺性

2.常用材料

（1）高速钢w18cr4v（18-4-1）w6mo5cr4v2（6-5-4-2）

（2）硬质合金：

K类（钨钴类）碳化钨（wc）和钴

代号：

K01（YG3,YG3X），K20（YG6），K30（YG8）

主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640℃时发生严重粘结，使刀具磨损，耐用度下降。

P类（钨钛钴类）碳化钨（wc）、碳化钛（TiC）和钴

P30（YT5），P10（YT15），P01（YT30）

主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大，使刀具磨损较快。

M类[钨钛钽（铌）钴类]P类加TaC或NbC而成。

代号：

M10（YW1），M20（YW2）

钨钽（铌）钴类硬质合金（YA）和钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW），是在钨钴钛类硬质合金（YT）中加入TaC（NbC）,可提高其抗弯强度、疲劳强度和冲击韧性，提高和金的高温硬度和高温强度，提高抗氧化能力和耐磨性。

这类合金可以用于加工铸铁及有色金属，也可用于加工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。

（如耐热钢、不锈钢等）

四、切削液

一、作用

1.冷却

2.润滑

3.清洗

二、分类

1.乳化液乳化油加15-20倍水稀释而成

2.切削油矿物油，少数采用植物油和动物油

三、选用

1.根据加工性质

（1）粗加工，乳化液。

（2）精加工，极压切削油或高浓度的极压乳化液。

（3）孔加工，黏度小的极压乳化液和极压切削油。

2.根据工件材料

（4）钢件粗加工，乳化液。

精加工，极压切削油。

（5）脆性金属，可用黏度小的煤油7%—10%的乳化液，一般不加。

（6）有色金属，煤油和黏度小的切削油，镁合金用压缩空气

3.根据刀具材料

（7）高速钢粗加工，极压乳化液。

精加工，极压乳化液和极压切削油。

（8）硬质合金一般不加，也可用切削液（乳化液）

注意点：

（1）油状乳化油必须稀释后才能使用

（2）必须浇注在切削区域

（3）硬质合金必须一开始就连续充分地浇注，否则刀头要产生裂纹。

第二章车削轴类工件

第一节车轴类工件使用的车刀

一、对车刀的要求

1.粗车刀

（1）前角和后角小些，增加强度，但过小会增加切削力

（2）主偏角不宜过小，否则会振动。

（3）刃倾角取0-3度

（4）主切削刃上磨倒棱br1=（0.5-0.8）ƒ。

（5）刀尖处磨直线型过渡刃，偏角=1/2κr，长度=0.5-2mm

（6）应磨有断屑槽。

2.精车刀

（1）前角和后角大些，锋利，减少摩擦。

（2）副偏角较小，可磨修光刃，长度=（1.2-1.5）ƒ。

（3）刃倾角去正，一般=3-8度

（4）应磨有断屑槽。

二、车外圆、平面和台阶的车刀

1.90度车刀及其使用

图2-190度车刀及其使用

又称偏刀，有右偏刀和左偏刀两种

右偏刀一般用来车削外圆、端面和右向台阶。

左偏刀车削左向台阶和外圆，或又大又短工件的端面。

2.45度车刀及其使用

45度车刀的刀尖角=90度，所以强度和散热比90度车刀好，常用于工件的端面车削和45度倒角。

3.75度车刀及其使用

图2-275度车刀及其使用

75度车刀刀尖角比90度车刀大，适合强力车削。

三、切断刀和车槽刀

1.切断刀

（1）高速钢切断刀

图2-3切断刀

A．前角0-30度。

B．后角6-8度。

C．副后角两个对称1-2度

D．主偏角90度。

E．副偏角两个对称1-1.5度。

F．主切削刃宽度a=（0.5-0.6）d

G．刀头长度L=h+（2-3）mm

（2）硬质合金切断刀

（3）弹性切断刀

（4）反切刀

图2-4反切刀

2．车槽刀

与切断刀几何形状基本相同，但刀头宽度应小于槽宽，刀尖长度略大于槽深即可。

第二节车削轴类零件常用装夹方法

一、单动（俗称四爪）卡盘装夹

图2-5四爪卡盘装夹工件的方法

四爪卡盘也是车床常用的的附件（图1-8），四爪卡盘上的四个爪分别通过转动螺杆而实现单动。

根据加工的要求，利用划针盘校正校正后，安装精度比三爪卡盘高，四爪卡盘的夹紧力大，适用于夹持较大的圆柱形工件或形状不规则的工件。

二、用自定心（三爪）卡盘装夹

图2-6三爪卡盘

三爪卡盘是车床最常用的附件。

三爪卡盘上的三爪是同时动作的。

可以达到自动定心兼夹紧的目的。

其装夹工作方便，但定心精度不高（爪遭磨损所致），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、六角形等中小工件。

当安装直径较大的工件时，可使用“反爪”。

三、用两顶尖装夹

图2-7顶尖

a）死顶尖b）活顶尖

较长或加工工序较多的轴类工件，为保证工件同轴度要求，常采用两顶尖的装夹方法，图2-8a所示。

工件支承在前后两顶尖间，由卡箍、拨盘带动旋转。

前顶尖装在主轴锥孔内，与主轴一起旋转。

后顶尖装在尾架锥孔内固定不转。

有时亦可用三爪卡盘代替拨盘（图2-8b），此时前顶尖用一段钢棒车成，夹在三爪卡盘上，卡盘的卡爪通过鸡心夹头带动工件旋转。

（a）

（b）

图2-8两顶尖安装工件

a）用拨盘两顶尖安装工件b）用三卡代替拨盘安装工件

1.中心孔的形状和作用

A型圆锥孔和圆柱孔组成，锥角为60度

B型在A型上加一个120度护锥。

C型在B型上加一个螺孔。

R型A型相似，把圆锥面改成60度圆弧面。

2.中心孔折断的原因和预防

（1）轴线与旋转中心不一致。

（2）工件端面不平。

（3）切削用量选用不合适

（4）中心钻磨钝

（5）没有充分浇注切削液或排屑不及时。

3.用两顶针装夹的注意事项

（1）轴线要一至。

（2）尾座套筒尽量缩短

（3）中心孔形状要正确，粗糙度小

（4）用死顶尖时要用黄油润滑。

（5）配合松紧合适。

四、用一夹一顶装夹

图2-9用一夹一顶装夹

采用一夹一顶装夹工件，其特点是装夹刚性好，能承受较大的切削力，安全可靠。

但对较多工序的轴类零件，多次装夹不能达到同轴度要求。

第三节车削外圆柱面

一、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。

1.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。

2.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

图2-10车刀的安装

3.每把车刀安装在刀架上时，不可能刚好对准工件轴线，一般会低，因此可用一些厚薄不同的垫片来调整车刀的高低。

垫片必须平整，其宽度应与刀杆一样，长度应与刀杆被夹持部分一样，同时应尽可能用少数垫片来代替多数薄垫片的使用，将刀的高低位置调整合适，垫片用得过多会造成车刀在车削时接触刚度变差而影响加工质量。

4.车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。

5.车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。

二、切削用量的选择

在一般情况下，首先根据加工余量选择切削深度ap，其次根据工件材料的硬化深度和切屑断连的已加工表面粗糙度情况选择进给量f，最后尽量选择较高的（高速钢刀具选择较低的）切削速度Vc，以切削速度来控制切削温度，消除切屑瘤，保证工件表面粗糙度。

在ap、f、Vc三大要素中，对刀具寿命影响最小的是ap，其次是f，影响最大的是Vc。

1.ap的选择

在工件加工余量和机床—夹具---刀具---工件系统刚性允许的前提下，应尽可能增大ap

（一般取ap=2～6毫米），以尽快车去多余金属层。

精车时，ap应取小一些（一般ap=0.1～0.3毫米），利于提高尺寸精度和减小表面粗糙度值。

2.f的选择

在机床—夹具---刀具---工件系统刚性允许的前提下，粗车时尽可能选大些，（一般f=0.3～1.5毫米），以缩短机动时间，提高生产效率。

精车时，工件表面粗糙度值小，f选小些，反之，f选大些。

（一般f=0.08～0.3毫米/转）。

3.Vc的选择

Vc的选择，应根据刀具材料、刀具几何形状、工件材料、ap、f及切削液和机床动力、刚性、切削过程中的实际情况等因素来选择。

一般来说，高速钢车刀切下的切屑呈白色或黄色，或使用硬质合金车刀切下的切屑呈蓝色，说明选择的切削速度是合适的。

对高速钢车刀若切屑呈蓝色，而硬质合金车刀车削时出现火花，说明切削速度太高。

三、刻度盘的原理及应用

车削时,为了正确和迅速掌握切深,必须熟练地使用中刀架和小刀架上的刻度盘。

1.中刀架上的刻度盘

中刀架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。

所以中刀架横向进给的距离（即切深），可按刻度盘的格数计算。

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C616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。

必须注意：

进刻度时，如果刻度盘手柄过了头，或试切后发现尺寸不对而需将车刀退回时，由于丝杆与螺母之间有间隙存在，绝不能将刻度盘直接退回到所要的