任务一 车削简单阶梯轴学习目标:通过阅读车削加工阶梯轴工艺卡，学 习选择加工设备、加工刀具、切削用量 的方法，掌握刀具材料和刀具切削用量 的相关概念，了解车削刀具的种类，刀 具切削用量对刀具使用寿命、加工质量 的影响项目一 金属切削知识任务一 车削简单阶梯轴任务提出： 如图示的阶梯轴零件，单件小批量生产，毛坯为 直径φ40 材料为40钢棒料，请设置加工工艺基本问题： 1．加工此轴，应该在哪类机床上加 工？ 2．加工此轴应该选择哪类刀具？ 3．车削加工中，如何设置刀具切削 用量？任务一 车削简单阶梯轴表1-1-1 阶梯轴加工工序阶梯轴加工工序卡产品名称零件名称零件图号阶梯轴C-1-01单位 名称夹具名称使用设备车间三爪卡盘C6140车床机加工车 间序 号工艺内容刀 具主轴转 速 (r/min)进给 速度 (mm/r)背吃刀量 (mm)量 具1车端面端面车刀3300.30.152粗车外轮廓 45°外圆车 刀6000.33游标卡尺3精车外轮廓90°外圆车 刀 6000.20.3游标卡尺4倒角45°外圆车 刀 3300.335切断宽4mm切断刀 3300.14游标卡尺一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴1．机床的分类 根据我国制定的机床型号编制方法，目前将机床分为11大类：车床、钻 床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床 、锯床及其他机床。
每一类机床，按工艺范围、布局形式和结构等分为 若干组，每一组细分为若干系列2．各类机床的应用 （1）车床 车外圆、车端面、切槽、钻孔、镗孔、车锥面、车螺纹、 车成形面、钻中心孔及滚花等一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（2）钻床：主要用于钻孔和扩孔，也可以用来铰孔、攻螺纹、锪沉 头孔及锪凸台端面一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（3）镗床：主要完成精度高、孔径大的孔或孔系的加工此外，还 可对平面或其它表面进行加工一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（4）磨床：磨床是用磨具或磨料加工工件各种表面的精密加工机床 ，广泛应用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件、高硬度特殊材料及非 金属材料的精加工一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（5）齿轮加工机床：齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥 齿轮加工机床两大类圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮 、齿条、蜗轮等 一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（6）螺纹加工机床：螺纹加工机床是一种 加工螺纹（包括蜗杆、滚刀等）型面的专门 化机床一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（7） 铣床是利用铣刀在工件上加工各种表面的机床,可以加工平面（水平面、 垂直面等）、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上的齿槽、螺旋形 表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。
一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（8）刨床、插床 ①刨床：刨床的主运动为直线运动，属于直线运动机床一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（8）刨床、插床 ②.插床：插刀随滑枕在竖直方向作往复直线运动，工件在纵向、横向以及圆 周方向作间歇运动，形成加工表面 插床主要用于加工工件内部表面，如键槽、方孔、长方孔和各种多边形孔等 由于生产率低，只适合单件小批生产一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴（9）拉床：利用拉刀加工内外成形表面拉床可加工通孔、平面及成型表面 拉削时拉刀使被加工表面在一次行程中成形 （10）锯床:以圆锯片、锯带或锯条等为刀具，锯切金属圆料、方料、管料和 型材等的机床锯床多用于备料车间切断各种棒料、管料等型材一、加工设备的选择任务一 车削简单阶梯轴3. 机床的选择注意点：v（1）机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应v（2）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应v（3）机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应v（4）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应v（5）装夹方便、夹具结构简单也是选择机床时需要考虑的一个因素。
v （6）机床选择还应结合现场的实际情况１—主运动 ２—进给运动 ３—待加工表面 ４—加工表面 ５—已加工表面二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．切削运动-车削１—主运动 ２—进给运动 ３—待加工表面 ４—加工表面 ５—已加工表面二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．切削运动-铣削１—主运动 ２—进给运动 ３—待加工表面 ４—加工表面 ５—已加工表面二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．切削运动-刨削１—主运动 ２—进给运动 ３—待加工表面 ４—加工表面 ５—已加工表面二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．切削运动-刨削１—主运动 ２—进给运动 ３—待加工表面 ４—加工表面 ５—已加工表面二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．切削运动-钻削（1）主运动 在切削加工中起主要的、消耗动力最多的运动为主运动它是切除工件上多余金属层所必须的运动 （2）进给运动在切削加工中为使金属层不断投入切削，保持切削连续进行，而附加的刀具与工件之间的相对运动称为进给运动。
进给运动可以是一个或多个 二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴（3）切削层 切削层是指切削时刀具切过工件一个单程所切除的工件材料层图1-1-3 切削层要素1 — 待加工表面 ２— 过渡表面３— 已加工表面 二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴2．切削用量在切削加工中切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度） 总称为切削用量它表示主运动和进给运动量1）切削速度刀具切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时线速度称为切削速度，用vc表示，单位为m/s或m/min二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴（2）进给量工件或刀具每转一周，刀具在进给方向上相对工件的位移 量，称为每转进给量，简称进给量，用f表示，单位为mm/r单位时间内刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，称 为进给速度，用vf表示，单位为mm/s或m/min当主运动为旋转运动时，进给量f与进给速度vf之间的关系 为： vf ＝fn3．（3）背吃刀量（切削深度）工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，称为背吃 刀量，用ap表示，单位为mm车外圆时背吃刀量ap为：二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴切削用量及切削层要素（4） 合成切削速度主运动与进给运动合成的运动称为合成切削运动。
切削刃选 定点相对工件合成切削运动的瞬时速度称为合成切削速度如 图1-3所示图1-1-4 车外圆时合成切削运动二、切削运动和切削用量任务一 车削简单阶梯轴1．按用途分类外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀图1-1-5 常用车刀的型式与用途 三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴直头外圆车刀45°外圆车刀90°外圆车刀内孔车刀三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴弹性车刀切断车刀螺纹车刀2．按结构分类整体车刀、焊接车刀、焊接装配车刀、机夹车刀、可转位车刀、成型车刀等 三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴图1-1-7 焊接车刀图1-1-6 整体车刀图1-1-8 焊接装配车刀图1-1-9 机夹车刀2．按结构分类整体车刀、焊接车刀、焊接装配车刀、机夹车刀、可转位车刀、成型车刀等 三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴机夹车刀可转位刀片的常用形状2．按结构分类整体车刀、焊接车刀、焊接装配车刀、机夹车刀、可转位车刀、成型车刀等 三、车削加工刀具任务一 车削简单阶梯轴图1-1-12 成形车刀的种类四、刀具切削用量的如何选择任务一 车削简单阶梯轴4．为了提高加工效率，是不是应该选择较 大的切削用量呢？ 5. 切削用量的选择对刀具的磨损有哪些影 响呢？ 6．打铁还要自身硬，刀具可以用哪些材料 的？深度问题：1．切削用量对生产率的影响 对于外圆车，不计辅助工时，以切削工时tm计算生产率P。
P＝１／tm 2．切削用量对加工质量的影响Øap增大，切削力成比例增大，工艺系统变形大、振动大、工件加工精度 下降，表面粗糙度增大Øf 增大，切削力也增大，使表面粗糙度的增大更为显著Øv 增大，切削变形、切削力、表面粗糙度等均有所减小因此，精加工应采用小的ap 、f，为避免积屑瘤、鳞刺的影响，可用 硬质合金刀具高速切削（v＞80m/min），或用高速钢刀具低速切削（v ＝3～8m/min） 3．切削用量对刀具耐用度的影响 刀具耐用度计算公式：可知ap 、f、v中任一参数增大，Ｔ都会下降但其影响度不一样，v最大 ，f次之， ap 最小 故从刀具耐用度出发选择切削用量时，首先选择大的ap ，其次选择大的f ，最后再根据已定的Ｔ确定合理的v值四、刀具切削用量的如何选择任务一 车削简单阶梯轴4 . 切削用量的确定 （1） 背吃刀量ap的合理选择背吃刀量ap一般是根据加工余量确定v粗加工（表面粗糙度Ra50～12.5μm），一次走刀尽可能切除全部 余量，在中等功率机床上，ap＝8～10mm；如果余量太大或不均匀 、工艺系统刚性不足、断续切削时，可分几次走刀v半精加工（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm）时，ap＝0.5～2mm。
v精加工（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm）时，ap＝0.1～0.4mm （2） 进给量 f 的合理选择v粗加工时，对表面质量没有太高的要求，而切削力往往较大，合理 的 f 应是工艺系统所能承受的最大进给量生产中 f 常根据工件材 料材质、形状尺寸、刀杆截面尺寸、已定的ap，从切削用量手册中 查得v精加工时，进给量主要受加工表面粗糙度限制，一般取较小值但 进给量值过小，切削深度太薄，刀尖处应力集中，散热不良，使刀 具磨损加快，反而使表面粗糙度加大所以，进给量也不易太小四、刀具切削用量的如何选择任务一 车削简单阶梯轴（3） 切削速度v的合理选择①粗车时，ap、f 均较大，故v较小；精车时ap、f均较小，所以v较 大②工件材料强度、硬度较高时，应选较小的v；反之较高材料加 工性能越差，v较低易切削钢的v较同等条件的普通碳钢高加 工灰铸铁v较碳钢低加工铝合金、铜合金的v较加工钢高得多③刀具材料的性能越好，v也选得越高 此外，在选择v时，还应考虑：Ø精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域Ø断续切削时，为减小冲击和热应力，应当降低vØ在易发生振动情况下，v应避开自激振动的临界速度Ø加工大件、细长件、薄壁件及带硬皮的工件时，应选用较低的v。
四、刀具切削用量的如何选择任务一 车削简单阶梯轴5． 切削用量的优化 （1）切削用量的优化原则：最低加工成本；最高生产率；最大利润 （2）在切削用量三要素中：v背吃刀量ap主要取决于加工余量，没有选择余地不参与优化 ；v生产中 v 和 f 的数值是不能任意选定的它们要受到机床、 工件、刀具及切削条件等方面的限制，根据约束条件，建立 一系列约束条件不等式对所建立的目标函数及约束方程求 解，便可很快获得v和f的最优解 四、刀具切削用量的如何选择任务一 车削简单阶梯轴1．刀具磨损形式 ⑴ 正常磨损 : 随着切削时间的增加，磨损逐渐扩大的磨损①前面磨损②后面磨损 ⑵ 非正常磨损: 亦称破坏常见形式有脆性破坏（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破坏等）和塑性 破坏（如塑性流动等）其原因主要是由于刀具材料选择不合理，刀具结构、制造工艺不合 理，刀具几何参数不合理、切削用量选择不当，刃磨和操作不当等原 因造成五、切削用量与刀具磨损关系任务一 车削简单阶梯轴2. 刀具磨损的原因 ⑴ 磨粒磨损 : 。