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1、第15章 金属切削机床及加工第一节 金属切削机床的分类及型号的编制方法一、金属切削机床的分类金属切削机床种类繁多。我国大致可分为通用机床、专用机床和组合机床三大类。此外还有如按机床特性分为普通机床、万能机床、自动机床、半自动机床、仿形机床和数控机床等；按机床布局分为卧式机床、立式机床、龙门机床、马鞍机床、落地机床等；按机床重量分为中小型机床、大型机床和重型机床等。二、金属切削机床型号的编制方法编制机床型号，可以给使用部门选用和管理机床提供方便。由于本书只介绍在通用机床上的切削加工，所以，下面仅对通用机床型号编制作一些简单介绍。1、机床型号及其表示方法机床型号主要反映机床的类别、主要技术规格、使
2、用及结构特征。按照JB1838-85金属切削机床型号编制方法的规定，机床按其工作原理、结构特点及使用范围，共分十二类。每类又分为十组，每个组分为十个系（系列）。机床型号是机床产品的代号，由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成。（见课本）2、机床代号及其含义（1）机床的类代号机床的类代号，用汉语拼音的大写字母表示。需要时，每类还可分为若干分类。分类代号在类代号之前，是型号的首位，并用阿拉伯数字表示如“2M”中的“2”。但第一分类不标注。（2）机床的通用特性和结构及其代号通用特性 当某类型机床，除有普通形式外，还有表31-2所列的通用特性时，则在类代号之后加通用特性代号来区分。如CM6132中的“M”表示
3、精密机床。若某类机床仅有某种通用特性，而无普通形式，则通用特性不表示。如C21506六轴棒料自动车床，由于无普通行型，故不必表示出“Z（自动）”的通用特性。 结构特性 对主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中加结构特性代号来区分。结构特性代号用汉语拼音字母表示。（3）机床的组、系代号机床的组、系代号用两位阿拉伯字母表示，见表31-3（4）主参数的表示方法 机床型号中的主参数用折算值表示，当折算数值大于1时，则取整数；当折算数值小于1时，则以主参数值表示，并在前面家“0”。折算值就是机床的主参数乘以折算系数。 机床型号中其他代号，详见JB1838-85金属切削机床型号编制方法。3、通用机床型
4、号示例：第二节 车床及其加工 车削加工是利用工件的旋转和刀具的直线移动加工工件的，在车床上可以加工各种回转表面。由于车削加工具有高的生产率，广泛的工艺范围以及可得到较高的加工精度等特点，所以车床在金属切削机床中占的比例最大，约占机床总数的20-35%，车床是应用最广泛的金属切削机床之一。下面以常见的CA6140型普通机床为例来分析车床的组成及加工特点。一、CA6140型普通机床CA6140型普通机床是普通精度级机床。（一）机床的组成图31-2是CA6140型车床外形图，其主要部件如下： （1）主轴箱 用来支承主轴并通过变换主轴箱外部手柄的位置（变速机构），使主轴获得多种转速。装在主轴箱里的主轴
5、是一空心件，用来通过棒料。主轴通过装在其端部的卡盘或其他夹具上带动工件旋转。 （2）挂轮箱 是把主轴的转动传给进给箱，调换箱内的齿轮并与进给箱相配合，可获得各种不同的进给量或加工各种不同的螺纹。 （3）进给箱（走刀箱） 主轴的转动通过进给箱内的齿轮机构传给光杠或丝杠。变换箱体外面的手柄位置，可使光杠或丝杠得到不同的转速。（4）溜板箱通过其中的转换机构将光杠或丝杠的转动变为拖板的移动。经拖板实现纵向或横向进给运动。大拖板使车刀作纵向运动；中拖板使车刀作横向运动；小拖板纵向车削短工件或绕中拖板转过一定角度来加工锥体，也可以实现刀具的微调。（5）刀架 用来装夹刀具。（6）尾座 安装在床身右端的导轨上
6、，其位置可根据需要左右调节。它的作用是安装后顶尖以支承工件和安装各种刀具。（7）床身 是车床的基础零件，用来支承和安装车床的各个部件，以保证各部件间有准确的相对位置，并承受全部切削力。车身上有四条精确的导轨，以引导拖板和尾座移动。此外还有冷却润滑装置、照明装置及盛液盘等。（二）CA6140型车床的主要技术规格（见课本） （三）车床上的运动在车床上加工各种回转表面，必须具备下列运动。（1）主运动 在车床上工件的旋转为主运动。（2）进给运动 即刀架的纵向和横向运动以主轴转一转，刀具相对工件移动距离来表示进给运动的大小，进给运动的速度较低，以mm/r表示。 此外，还有刀具的切入、退出及返回等辅助运。
7、 （四）车床的传动系统 二、车床夹具简介 车床夹具是为了保证工件的位置准确，并可靠地夹紧工件的装置。一般是随车床一起供应的。车床夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两类。常用的卧式车床夹具有卡盘、花盘、顶尖、拨盘、鸡心夹头、心轴、中心架和跟刀架等。1、卡盘 卡盘是应用最为广泛的卧式车床夹具。它靠背面法兰盘上的螺纹直接装在车床主轴上。用来夹持轴类、盘类、套类等件。（1）四爪卡盘 四爪卡盘上面对称分布着四个相同的卡爪，每一个卡爪均可单独动作，故又称为四爪单动卡盘。用方扳手旋动某个卡爪后面的螺杆，就可带动该卡爪单独沿径向移动。用四爪卡盘夹持工件，当工件直径较大且必须夹持外圆时，可将卡爪全部反装。又因各卡
8、爪均可单动，所以可用于夹持形状不规则工件及偏心工件。四爪卡盘的加紧力较大，所以特别适合于粗加工及加工较大的工件。利用卡爪的“单动”性质，对工件进行轴线找正，但费时，切找正精度不易控制。（三）三爪卡盘三爪卡盘有三个相距1200的卡爪，三个卡爪始终同时张开或靠拢。三个卡盘的加紧力较小不能夹持形状不规则零件，但加紧迅速方便，不需找正，具有较高的自动定心精度，特别适合于中小型工件的半精加工与精加工。2、花盘 适用于装夹不便于再三爪或四爪卡盘装夹的一些形状不规则的工件。花盘直接旋装在主轴上。3、顶尖、拨盘与鸡心夹头 （1）顶尖 顶尖分前顶尖和后顶尖两种。前顶尖装在主轴锥孔内随工件一起转动，与中心孔无相对
9、运动。 后顶尖装在尾座套筒内，又分死顶尖和活顶尖两种，车削时，死顶尖与工件中心孔由于滑动摩擦而发热，高速时会使顶尖退火。故多用镶硬质合金的顶尖。死顶尖优点是对中性刚性好，适于低速加工较高精度的工件。顶细小工件可使用反顶尖活顶尖与工件一起转动，减少摩擦，适于高速切削，它克服了死顶尖的缺点，但有一定装配误差，使加工精度降低。 （2）拨盘与鸡心夹头 前后顶尖均不能带动工件旋转，当工件用两顶尖装夹时必须通过拨盘和鸡心夹头带动旋转。拨盘靠螺纹旋装在主轴上，拨盘带动鸡心夹头转动，工件和鸡心夹头由螺钉紧固在一起。4、心轴心轴是加工盘套类零件常用的夹具，按其定位表面的不同，可分为以下几种： （1）锥度心轴 不
10、带阶台的实体心轴有1：10001：1500的锥度，其特点是制造简单，加工出的零件精度较高。但在长度上无法定位，承受切削力较小，装卸不方便。 （2）圆柱心轴 用螺帽及垫圈压紧工件，利用内孔与心轴圆柱部分较小的间隙配合来定位，加工外圆。这种心轴一次能安装多个零件，但加工精度不高。（3）胀力心轴 靠弹性变形所产生的胀力加紧工件并进行车削加工。装夹时把工件套在心轴上，拧紧螺帽，使开口套筒轴向移动，心轴锥部使套筒外圆胀大，就可把工件牢固撑紧。这种心轴装卸工件方便，能保证工件的同轴度要求，适于中小型零件的加工。5中心架与跟心架 在加工细长轴时，因工件的刚性较差，容易引起振动和变形，影响加工精度。为增加工件
11、的刚性和防止变形，常用跟刀架或中心架作工件的辅助支承。三、卧室车床应用范围及加工特点车床的工艺范围相当广泛，在几乎不加其他装置的情况下，能完成如图31-14所示的各种工作：用中心钻钻中心孔（a）；车外圆（b）；车端面（c）；使用麻花钻钻孔（d）；镗孔（e）；用绞刀绞孔（f）；切槽和切断（g）；车螺纹（h）；用滚花刀滚花（i ）；车锥面（j）；车特形面（r ）；盘绕弹簧（l）。1、车外圆 车外圆是最基本、最简单的切削方法。车外圆一般经过粗车和精车两个步骤。粗车的目的是使工件尽快的接近图纸上的形状和尺寸。并留有一定的精车余量。粗车精度为IT11、IT12，粗糙度为12.5m。精车则是切去少量的金属
12、，以获得图纸上所需的形状、尺寸和较小的表面粗糙度。精车精度为IT6IT8。2、车端面 车端面时，常用的车刀有偏刀和弯头车刀两种，车削时，车刀可由外圆向中心给进，。但由于用偏刀由外向中心进给时是用副切削刃进行切削，同时受切削力方向的影响，刀尖易扎入工件形成凹面，影响工件质量。因此，在精车端面时，偏刀再最后一次走刀应由中心向外进给，这样能避免下述缺点如图。用弯头车刀车端面时，由于是利用主刀刃来进行切削，所以，切削顺利，适用于加工较大端面。 车端面时，车刀的刀尖要对准中心。否则不仅改变前、后角的大小，而且在工件中心还会留有一个切不掉的凸台，把刀尖压坏或损坏。3、切断和切槽所谓切断是指在车床上用切断刀
13、截取棒料或将工件从原料上切下的加工方法。切断时一般采用正车切断法，同时进给速度应均匀并保持切削的连续性。正切容易产生振动，致使切断刀折断。因此，在切断大型工件时，常采用反车切断法进行切断。反车切断法刀具对工件作用力与工件的重力G的方向一致，有效地减少了振动，而且排屑容易，减少了刀具的摩损，改善了加工条件。由于刀头切入工件较深，散热条件差，因此切钢件时应加冷却液。 圆柱面上各种形状的槽，一般是用与槽性相应的车刀进行加工。较宽的槽，可通过几次吃刀来完成，最后根据槽的要求进行精车。4、车圆锥面用圆锥面的配合时，同轴度高、装卸方便。锥角较小时，可以传递较大扭矩。因此圆锥面广泛用于刀具和工具。 圆锥面的
14、加工方法有以下三种：（1）转动小刀架车锥面车削锥度较大和较短的内、外圆锥面时，松开固定小刀架拖板的螺母，将刀架小拖板饶转盘转轴线转过某一角度（工件的半锥角），然后锁紧螺母。摇动小拖板的手柄，使车刀沿着圆锥面母线移动，从而加工出所需的圆锥面 。这种方法的优点是能加工锥角很大的外锥面，操作简单，调整方便，因此应用广泛。但因受小拖板行程的限制，不能加工较长的锥面，不能做机动进给，因此只适用于加工短的圆锥面，单件小批量生产。（2）宽刃车刀车锥面 用宽刃车刀加工较短的圆锥面，锥体长度L2025mm。车刀安装时，切削刃应与锥面母线平行。较长的锥面不能用宽刃刀切削，否则，将引起振动，使工件表面产生波纹。（）
15、偏移尾架车锥面 在加工较长工件上的小锥度外圆锥面时，可把尾架顶尖向外偏移一定距离S，使锥面母线与车刀的纵向进给方向平行，利用车刀的自动纵向进给，来车出所需的锥面。 这种方法可以加工较长的锥面，并能采用机动进给。但只能加工半锥角较小的外锥面。因为当圆锥过大时，顶尖在工件中心孔内歪斜，接触不良，磨损也不均匀，会影响加工质量。 此外，对于一些锥面较长，精度要求较高，而批量又较大的零件还可采用靠模法车削。5、钻孔和镗孔 在车床上钻孔，工件一般装在卡盘上，钻头则装在尾架上，此时工件的旋转为主运动。为防止钻偏，应先将工件端面车平，有时还在端面中心处先车出小坑来定中心。钻孔时动作不宜过猛，以免冲击工件或折断钻头。钻深孔时，切削不易排出，故应经常退出钻头，以清除切屑。钻钢料时应加冷却液，钻铸铁不加冷却液。镗孔是钻出或铸、锻出的孔的进一步加工。在成批大量生产中，镗孔常作为车床绞孔或滚压加工的半径加工的半精加工工序。镗孔与车外圆相似，分粗镗和精镗，必须注意的是切深进刀的方向与车外圆相反。用于车床的镗孔刀，其特点是刀杆细长，刀头较小，以便于深入工件孔内进行加工。由于刀杆
