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1、, 明确常用材料的种类和加工特点 明确车刀的材料、结构和几何参数选用原则 明确机床的种类、结构和基本操作 明确机床夹具的使用和调整方法,项目一 车削加工基础知识,本 章 大 纲,任务一 认识常用材料 任务二 车刀及其选用方法 任务三 车床及其操作 任务四 常用车床夹具及其应用 实训,任务一 认识常用材料,现代机械加工中所用的金属材料主要以合金为主，合金材料具有比纯金属更好的物理和化学性能，其力学性能和工艺性能优良，并且价格低廉。最常用的合金是以铁为基础的铁碳合金，还有以铜或铝等为基础的有色合金。 1铸铁材料 铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金，其中碳以石墨的
2、形式存在，具体有灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等类型。,一、基础知识,铸铁代号的意义。,铸铁代号的含义,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（1）灰口铸铁。 灰口铸铁具有良好的减振性和耐磨性，缺口敏感性好，铸造性能和切削性能优良，但脆性大，焊接性能差。主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等 。,灰口铸铁零件,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（2）球墨铸铁。 在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化，这样的铸铁称为球墨铸铁。 球墨铸铁的力学性能优于灰口铸铁，接近于碳钢，塑性和韧性比灰口铸铁和可锻铸铁都高，可用
3、它代替铸钢和锻钢制造各种载荷较大、受力较复杂和耐磨损的零件。如汽车、拖拉机或柴油机中的曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮，机床中的主轴、蜗杆、蜗轮，以及受压阀门、机器底座和汽车后桥壳等。,球墨铸铁件,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（3）可锻铸铁。 将白口铸铁加热到900980，在此温度下长时间保温，使碳化物分解为团絮状石墨，冷却后得到的铸铁即为可锻铸铁。 黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。如石油管道、炼油厂管道和商用及民用建筑的供气和供水系统的管件。,任务一 认识
4、常用材料,一、基础知识,可锻铸铁的应用,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（4）蠕墨铸铁。 铸铁液浇注前加入蠕化剂，使石墨呈蠕虫状，这样的铸铁称为蠕墨铸铁。 蠕墨铸铁的力学性能介于灰口铸铁和球墨铸铁之间，其强度、塑性和抗疲劳性能优于灰口铸铁，铸造性能、减振性和导热性优于球墨铸铁。常用于制造承受热循环载荷的零件，如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀以及结构复杂、强度要求高的铸件，如液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,蠕墨铸铁件,任务一 认识常用材料,一、基础知识,2碳钢材料 钢材在经济建设的各个领域中都是非常重要的金属材料。 （1）钢的分类和牌号。 钢
5、材的种类很多，其详细分类见书中表1-6。 常用钢的牌号及其表示方法见书中表1-7。 （2）低碳钢。 低碳钢是含碳量低于0.25%的碳素钢，强度和硬度较低，塑性和韧性较好，故又称软钢。 低碳钢使用前一般不经热处理，可采用卷边、折弯和冲压等方法进行冷成形。 低碳钢易于接受各种加工如锻造、焊接和切削。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（3）中碳钢。 中碳钢是含碳量在0.25%0.60%的碳素钢，有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。 中碳钢强度和硬度比低碳钢高，塑性和韧性比低碳钢低。其热加工及切削性能良好，焊接性能较差。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。 淬火、回火后的中
6、碳钢具有良好的综合力学性能，能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），b为6001 100 MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（3）中碳钢。 中碳钢是含碳量在0.25%0.60%的碳素钢，有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。 中碳钢强度和硬度比低碳钢高，塑性和韧性比低碳钢低。其热加工及切削性能良好，焊接性能较差。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。 淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能，能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），b为6001
7、 100 MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（4）高碳钢。 常称工具钢，其含碳量大于0.60%，硬度很高但是质脆容易折断，可以淬硬和回火。实际应用中，锤、撬棍等由含碳量0.75%的高碳钢制造；切削工具如钻头、丝攻、铰刀等由含碳量0.90%1.00%的钢制造。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,3有色合金材料 有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。其强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大、电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。工业
8、上最常用的有色合金材料主要有铝合金、铜合金、钛合金等。 （1）铝合金。 铝合金密度低，但强度较高，接近或超过优质钢；塑性好，可加工成各种型材，且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上使用量仅次于钢。铝合金分为两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（2）铜合金。 常用的铜合金分为黄铜白铜、青铜3大类。 以锌为主要添加元素的铜合金称黄铜。生产中常添加如铝镍锰锡硅铅等元素来改善普通黄铜的性能。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。 白铜是
9、以镍为主要添加元素的铜合金。结构白铜机械性能和耐蚀性好，色泽美观，广泛用于制造精密机械化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能，用于制造精密电工仪器变阻器以及热电偶等。 青铜是铜和锡、铅的合金，具有熔点低、硬度大、可塑性强、耐磨、耐腐蚀、色泽光亮等特点，适用于铸造各种器具、机械零件、轴承和齿轮等。,任务一 认识常用材料,一、基础知识,（1）在教师的带领下，深入企业生产第一线，了解材料的使用情况。 （2）在教师的辅助下，查阅有关材料手册，明确常用金属材料的牌号及其用途。,任务一 认识常用材料,二、技能训练,车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转，对工件进行切削加工的方法，车削加工的主要
10、刀具是车刀，其外形如图所示。车刀切削性能的优劣，首先取决于刀具的材料，其次取决于刀具的几何参数和结构。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,1刀具材料的切削性能 刀具材料主要是指刀具切削部分的材料，是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。性能优良的刀具材料是保证刀具高效工作的基本条件。 （1）高硬度和高耐磨性。 （2）强度与冲击韧性。 （3）耐热性。 （4）工艺性和经济性。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,2常用刀具材料 常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。 （1）高速钢。 高速钢是一种加入了较多钨、铬、钒以及钼等
11、合金元素的高合金工具钢，具有良好的综合性能。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,高速钢条材 典型高速钢刀具,（2）硬质合金。 硬质合金通常由粉末冶金方法制成，由硬度和熔点很高的金属碳化物（例如WC或TiC等）微粉和黏结剂经高压高温烧结而成。硬质合金的硬度高，耐磨性好，能耐高温，其化学稳定性和热稳定性好。 硬质合金在1 000 时还能保持良好的切削性能，耐磨损、耐腐蚀，切削速度是高速钢的58倍，但是其韧性较差，质地较脆。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,典型硬质合金刀具,3车刀的种类 车刀种类丰富。按车削形式和用途可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、车断刀、车槽刀、螺纹车刀等 。,
12、任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,常用车削方式,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,常用车削操作,从结构上分，车刀可分为整体车刀、焊接式车刀、机夹车刀、可转位车刀和成形车刀，其中可转位车刀的切削性能稳定，不必磨刀，在车刀中所占比例逐渐增加。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,车刀结构类型,（1）整体车刀。 整体车刀其切削部分和刀柄是一个整体。整体式车刀对贵重刀具材料的消耗很大，故一般只有普通车刀和高速钢车刀采用整体式结构。 （2）焊接车刀。 焊接车刀是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。,任务二 车刀
13、及其选用方法,一、基础知识,（3）机夹车刀。 机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。常见的机夹车刀按装夹方式可分S类夹紧、P类夹紧和M类夹紧3类 。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,机夹车刀装夹方式,机夹车刀有以下几个特点。 刀片不经过高温焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷，提高了刀具的耐用度。 由于刀具耐用度提高，使用时间较长，换刀时间缩短，提高了生产效率。 刀杆可重复使用，既节省了钢材又提高了刀片的利用率，刀片由制造厂家回收再制，提高了经济效益，降低了刀具成本。 刀片重磨后，尺寸会逐渐变小，为了恢复刀片的工作位置，往往在车刀结构上
14、设有刀片的调整机构，以增加刀片的重磨次数。 压紧刀片所用的压板端部，可以起断屑器作用。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,（4）可转位车刀。 可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀，一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃继续工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片才报废回收。更换新刀片后，车刀又可继续工作。 （5）成形车刀。 成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形根据工件廓形设计，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。主要用在加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,4车刀的几何角度 车刀切削部分的几何参数是指车刀的角度、刀面和切
15、削刃的形状和数值。合理的几何参数在保证加工质量和一定的刀具寿命的前提下，能获得理想的加工效率。 （1）车刀切削部分的组成。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,（2）定义刀具角度的辅助平面。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,（3）刀具角度的定义。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,5车刀切削部分几何参数的选择 （1）前角的选择。 前角的选择原则如下： 加工硬度高、机械强度大及脆性材料时，应选取较小的前角。 加工硬度低、机械强度小及塑性材料时，应选取较大的前角。 粗加工时应选用较小的前角，精加工时应选用较大的前角。 刀具材料韧性较差时，应选取较小的前角，刀具材料韧性较高时取较大
16、的前角。 机床、夹具、工件和刀具系统刚性差时，选取较大的前角。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,（2）前刀面形状。 前刀面形状及应用如书中表1-11所示。 （3）后角的选择。 后角的选择原则如下。 加工硬度高、机械强度大及脆性材料时，应选取较小的后角。 加工硬度低、机械强度小及塑性材料时，应选取较大的后角。 粗加工时应选用较小的后角，精加工时应选用较大的后角。 采用负前角车刀时，后角应取大值。 工件与车刀的刚性较差时应取较小的后角。,任务二 车刀及其选用方法,一、基础知识,（4）主偏角的选择。 主偏角的选择原则如下。 工件材料较硬时应选用较小的主偏角。 车削刚性较差的工件时应选用较大的主偏角，以减小径向切削力。 机床、夹具、工件和刀具系统刚性好的情况下，尽量选取较小的主偏角。
