《机械制造基础第3版 宋昭祥机械制造基础 第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础第3版 宋昭祥机械制造基础 第八章（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械制造基础,第八章 车削加工,在车床上用车刀对工件进行切削加工的过程称为车削加工。它所用的设备是车床,所用的刀具主要是车刀,还可用钻头、铰刀、丝锥、滚花刀等。 车外圆时,工件的旋转运动为主运动,车刀的纵向走刀运动和横向吃刀运动为进给运动(图1-8-1)。其切削用量是: (1)切削速度vc 切削刃上选定点相对于工件主运动的线速度。其数值按vc=dn/(100060)计算,其中d一般用待加工表面的直径dw代替(图1-8-1)。 (2)进给量f 工件每转一圈时,车刀沿进给运动方向移动的距离。 (3)背吃刀量ap 在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量(图1-8-1)。,图1-8-1
2、车削的运动和切削用量,车削加工一般分为粗车和精车。粗车的切削用量见表1-8-1,精车的切削用量见表1-8-2。,表1-8-1 粗车的切削用量,表1-8-2 精车的切削用量,第一节 卧 式 车 床,主要用车刀在工件上加工回转表面的机床称为车床。其种类很多,常用的有卧式车床、转塔车床、立式车床、多刀自动和半自动车床、仪表车床、数控车床等。 下面以常用的C6136型卧式车床为例进行介绍。 一、C6136型卧式车床的型号 为了便于使用和管理,根据GB/T 153752008金属切削机床 型 号编制方法,对机床的类型和规格进行编号。这种编号称为型号。 按GB/T 153752008的规定,C6136型号
3、的含义如下:,第一节 卧 式 车 床,二、C6136型卧式车床的组成 图1-8-2所示为C6136型卧式车床的外形图及传动框图,其主要构成部分如下:,第一节 卧 式 车 床,图1-8-2 C6136型卧式车床外形图及传动框图 a)车床外形图 b)车床传动框图 1变速箱 2变速手柄 3进给箱 4交换齿轮箱 5主轴箱 6刀架 7尾座 8丝杠 9光杠 10床身 11溜板箱,第一节 卧 式 车 床,(1)床身 床身是用于支撑和连接车床上各部件,并带有精确导轨的基础零件。溜板箱和尾座可沿导轨左右移动。床身由床脚支撑,并用地脚螺栓固定在地基上,或用可调垫铁定位在平整的水泥或水磨石地面上。 (2)主轴箱 主
4、轴箱是装有主轴和变速机构的箱形部件。其速度变换是通过调整变速手柄位置,改变变速机构的齿轮啮合关系实现的。主轴为空心件,可装入棒料;其前端有锥孔,可插入顶尖;还有供安装卡盘或花盘用的相应结构和装置。 (3)进给箱 进给箱是装有进给变换机构的箱形部件。内有变速机构,主轴通过变换齿轮箱把运动传递给它。,第一节 卧 式 车 床,图1-8-3 刀架的组成 1中滑板 2方刀架 3转盘4小滑板 5床鞍,改变箱内变速机构的齿轮啮合关系,可使光杠、丝杠获得不同的旋转速度。,第一节 卧 式 车 床,(4)溜板箱 溜板箱是装有操纵车床进给运动机构的箱形部件。它将光杠的旋转运动传给刀架,使刀架作纵向或横向进给的直线运
5、动;操纵开合螺母可由旋转的丝杠直接带动溜板,完成螺纹加工工作。 (5)刀架部件 刀架是多层结构,分为中滑板、小滑板、转盘、方刀架等部分(图1-8-3),可使刀具作纵向、横向和斜向运动。方刀架用以夹持刀具。 (6)尾座 尾座主要用于配合主轴箱支承工件或安装加工工具。当安装钻头等刀具时,可进行孔加工。,第二节 车 刀,车刀是金属切削加工中应用最为广泛的刀具之一,通常由刀体和切削部分组成。 按照使用要求不同,车刀可以有不同的结构和不同的种类。根据刀体的连接固定方式,车刀主要分为焊接式和机械夹固式两类。,第二节 车 刀,一、焊接式车刀,图1-8-4 焊接式车刀的种类 1切断刀 2左偏刀 3右偏刀 4弯
6、头车刀 5直头车刀 6成形车刀 7宽刃精车刀 8外螺纹车刀 9端面车刀 10内螺纹车刀 11内槽车刀 12通孔车刀 13不通孔车刀,第二节 车 刀,这种车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上。它的优点是结构简单、紧凑,刚性好,抗振性能好,使用灵活,制造方便等;缺点是由于焊接应力的影响,刀具材料的使用性能受到影响,有的甚至会产生裂纹。根据工件加工表面及用途不同,焊接式车刀又可分为外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、切断刀、螺纹车刀等,如图1-8-4所示。,第二节 车 刀,二、机械夹固式车刀 机械夹固式车刀简称机夹式车刀,根据使用情况不同可分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀,如图1-8-5所示。 机
7、夹重磨车刀是采用普通刀片,用机械夹固的方法夹持在刀杆上使用的车刀,如图1-8-5a所示。这种刀具当切削刃磨钝后,只要把刀片重磨一下,适当调整位置仍可继续使用。 机夹可转位车刀又称机夹不重磨车刀,它是采用机械夹固的方法,将可转位刀片夹紧并固定在刀体上的一种车刀,如图1-8-5b所示。它是一种高效率的刀具,刀片上有多个切削刃,当一个切削刃用钝后,不需重磨,只要将刀片转一个位置,便可继续使用,第二节 车 刀,图1-8-5 机械夹固式车刀 a)机夹重磨车刀 b)机夹可转位车刀 1刀柄 2垫块 3刀体 4夹紧元件 5挡屑块 6调节螺钉,第二节 车 刀,机夹式车刀与焊接式车刀相比较,具有以下特点: 1)刀
8、片不经过高温焊接,避免了因焊接应力引起硬度下降和产生裂纹等缺陷,提高了刀具寿命。 2)因刀具寿命长,使用的时间较长,换刀次数减少,可以提高生产率。 3)刀柄可以重复使用,节省了制造刀柄的材料。,第二节 车 刀,三、常用的刀具材料 常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和硬质合金,此外还有新型刀具材料,如陶瓷、人造聚晶金刚石和立方氮化硼等。 机械加工中应用最广泛的刀具材料主要是高速钢和硬质合金。碳素工具钢与合金工具钢的耐热性较差,仅用于手动和低速刀具;陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金刚石等刀具的硬度和耐磨性都很好,但成本较高,性脆、抗弯强度低,目前主要用于难加工材料的精加工。,第二节 车 刀
9、,(1)高速钢 又称白钢、锋钢。它是一种加入了较多的钨、铝、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢有很高的强度和韧性,热处理后的硬度为6369HRC。热处理变形小,工艺性能好,具有较高的热稳定性,红硬温度达500650,允许采用的切削速度为40m/min左右。与硬质合金相比,它的硬度、耐热性和耐磨性较低,但抗弯强度和韧性都高于硬质合金,且价格也较低。目前,高速钢是制造各种形状复杂的刀具,如钻头、铰刀、丝锥、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等的主要材料。高速钢刀具通常作成整体式的,但当刀具尺寸较大时,也可作成镶片式结构。高速钢中最常用的牌号是W18Cr4V。,第二节 车 刀,(2) 硬质合金 硬质合金是
10、由高硬度、高熔点的金属碳化物(如WC、TiC等)粉末,以钴为粘结剂,用粉末冶金方法制成的。硬质合金的硬度很高,达7482HRC,耐磨性好,耐热性也很高,红硬温度达8001000,允许采用的切削速度达100300m/min,甚至更高,为高速钢刀具的410倍,并能切削一般工具钢刀具不能切削的材料 (如淬火钢、玻璃、大理石等)。当前,金属切除量的80%是由硬质合金刀具完成的。但它的抗弯强度低,只相当于W18Cr4V高速钢的1/41/2;冲击韧度低,约为W18Cr4V的1/301/4,因此不能承受大的冲击载荷。目前硬质合金多用于制造各种简单刀具,如车刀、刨刀的刀片等,用机械夹紧或用钎焊方式固定在刀具的
11、切削部位上。,第二节 车 刀,我国常用的硬质合金分为K类、P类、M类。 1)K类硬质合金(红色)。相当于行业标准牌号YG类硬质合金 。它主要用来加工脆性材料,如铸铁、青铜等。常用的代号有K01、K10、K20、K30、K40等。数字越大,耐磨性越低而韧性越高。因而K01适用于精加工,K10、K20适用于半精加工,K30适用于粗加工。 2)P类硬质合金(蓝色)。相当于行业标准牌号YT类硬质合金。它适合于加工钢材等塑性材料。常用的代号有P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数字越大,耐磨性越低而韧性越高。因而P01适用于精加工,P10、P20适用于半精加工,P30适用于粗加工。,第二节
12、 车 刀,3)M类硬质合金(黄色)。相当于行业标准牌号YW类硬质合金 。这类硬质合金适于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工钢材,也适于加工一般钢材和普通铸铁及有色金属,故称为通用型硬质合金。它的代号有M10、M20、M30、M40等。数字越大,耐磨性越低而韧性越高。M10用于精加工,M20用于半精加工,M30用于粗加工。,第二节 车 刀,四、车刀的刃磨与安装 1.车刀的刃磨 (1)砂轮的选择 目前广泛应用的是氧化铝和碳化硅砂轮。白色氧化铝砂轮用于高速钢车刀的刃磨;绿色碳化硅砂轮用于硬质合金车刀的刃磨。 (2)磨刀步骤 1)先将车刀各部位焊渣磨去,并磨平底平面。 2)粗磨主后面、副后面的刀杆部分
13、,其后角比切削部分后角应大23。 3)磨主后面:磨出车刀的主偏角r和后角o。 4)磨副后面:磨出车刀的副偏角r和副后角o。,第二节 车 刀,5)磨前面:磨出车刀的前角o和刃倾角s。 6)磨刀尖圆弧和断屑槽。 7)研磨各刀面(用油石修光各刀面)。 (3)磨刀注意事项 1)磨刀时,操作者应站在砂轮侧面,以防伤人。 2)磨刀时,应在砂轮的中间圆周部位磨,并左右移动刀具,以使砂轮磨耗均匀,保持砂轮圆周面平整。 3)磨高速钢车刀时,常用水冷却;磨硬质合金刀具时,严禁用水冷却,以防刀头过热遇水急冷而产生裂纹。 4)磨刀时,不得用力过猛。 5)砂轮应有防护罩。 6)砂轮与砂轮架之间的间隙不大于5mm。如果间
14、隙过大,应进行调整。,第二节 车 刀,2.车刀的安装 安装车刀时应注意以下几点: 1)车刀刀尖应与车床主轴轴线等高。 2)车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。 3)车刀不宜伸出太长,伸出长度一般以刀杆厚度的1.52倍为宜。 4)刀杆下部的垫片应平整,数量不宜太多,一般为23片。 5)车刀位置装正后,应拧紧刀架螺钉。一般用两个螺钉,交替拧紧。,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,一、卡盘装夹 (1)自定心卡盘装夹 这是车床最常用的装夹方式。自定心卡盘的结构如图1-8-6所示。用自定心卡盘装夹能自动定心,装夹方便,但定心精度不高(一般为0.050.08mm),夹紧力较小,适合于装夹截面为圆形、三角形
15、、六角形的轴类和盘类中小型零件。,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,图1-8-6 自定心卡盘 a)自定心卡盘外形 b)自定心卡盘结构 c)反自定心卡盘,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,2)单动卡盘装夹 单动卡盘是车床上常用的夹具之一,其外形如图1-8-7a所示。它的四个卡爪通过四个调整螺钉分别调整。用单动卡盘装夹工件的特点是:夹紧可靠,用途广泛,但不能自动定心,要与划针盘、百分表配合进行找正安装工件(图1-8-7b、c)。通过找正后的工件安装精度较高,夹紧可靠。这种方法适合于方形、长方形、椭圆形及各种不规则形状的零件装夹。,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,二、顶尖装夹,图
16、1-8-7 用单动卡盘装夹工件 a)外形 b)用划针盘找正 c)用百分表找正,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,较长的轴类工件在加工时常用两顶尖安装(图1-8-8),工件支撑在前后两顶尖之间,工件的一端用鸡心夹头夹紧,由安装在主轴上的拨盘带动旋转。这种方法定位精度高,能保证轴类零件的同轴度。另外,还可用一夹一顶的方法装夹(即工件一端用主轴上的自定心卡盘或单动卡盘夹持,另一端用尾座上顶尖安装),这种方法夹紧力较大,适于轴类零件的粗加工和半精加工。但工件调头安装时不能保证同轴度。精加工时应改用两顶尖装夹。,图1-8-8 用顶尖安装工件 1夹紧螺钉 2前顶尖 3拨盘 4卡箍 5后顶尖,第三节 车削时工件的装夹方式和车床附件,顶尖的结构有两种:一种是固定顶尖,另一种是活顶尖(图1-8-9)。固定顶尖又称为普通顶尖。顶尖头部带有60锥形尖端,用来顶在工件的中心孔内,以支承工件;莫氏锥体的尾部安装在主轴孔或尾座孔内(活顶尖只用于尾座上)。由于主轴孔
