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1、机械制造工程训练机械制造工程训练第二讲第二讲 车车 削削 加加 工工陈丰峰陈丰峰 副教授副教授1目的和要求目的和要求1. 掌握常用量具的使用方法掌握常用量具的使用方法3目的和要求目的和要求2.了解普通卧式车床的组成、运动了解普通卧式车床的组成、运动及加工范围及加工范围4目的和要求目的和要求3.掌握车床的加工方法，能在车床掌握车床的加工方法，能在车床上独立完成加工简单零件。上独立完成加工简单零件。5目的和要求目的和要求4.了解车刀的种类和刀头的组成、了解车刀的种类和刀头的组成、几何角度及材料。几何角度及材料。9090车刀车刀切断刀切断刀圆头刀圆头刀镗孔刀镗孔刀6目的和要求目的和要求5.了解车床主
2、要附件种类和用途。了解车床主要附件种类和用途。7目的和要求目的和要求6.学会分析简单零件的加工工艺。学会分析简单零件的加工工艺。8安全操作须知安全操作须知1.实习时必穿工作服，女实习时必穿工作服，女同学须戴工作帽，并将同学须戴工作帽，并将长发辫纳入帽内；工作长发辫纳入帽内；工作服袖口扣紧，不得穿凉服袖口扣紧，不得穿凉鞋进入实习场地。鞋进入实习场地。9安全操作须知安全操作须知2.未了解机床性能和操作未了解机床性能和操作要领之前，不得盲目启要领之前，不得盲目启动机床，以免造成机床动机床，以免造成机床事故和人身事故。事故和人身事故。？10安全操作须知安全操作须知3.不允许戴手套操作机床不允许戴手套操
3、作机床;不允许用手触摸正在运不允许用手触摸正在运动的工件或刀具。车床动的工件或刀具。车床未完全停转时不准装卸未完全停转时不准装卸或测量工件。或测量工件。11安全操作须知安全操作须知4.操作过程注意事项：操作过程注意事项：(1) 操作开始前应检查机床周围有无障碍物，操作开始前应检查机床周围有无障碍物，如有障碍物如有障碍物, 应清除后应清除后(不能用手或量具清除不能用手或量具清除)方可启动机床。方可启动机床。(2) 操作过程中，在机床变速时一定要停车操作过程中，在机床变速时一定要停车;当机床发出不正常声音或事故时应立即停当机床发出不正常声音或事故时应立即停车，并报告指导教师。离开机床或因故停车，并
4、报告指导教师。离开机床或因故停电时，应及时切断机床电源开关。电时，应及时切断机床电源开关。12一、切削加工的基本知识一、切削加工的基本知识1. 切削运动切削运动 主运动主运动 在切削过程中为完成各类零件的加工，在切削过程中为完成各类零件的加工，刀具和工件之间必须有一定的相对运动。刀具和工件之间必须有一定的相对运动。 切削运动切削运动 进给运动进给运动13旋转运动旋转运动 C主运动（一个）主运动（一个）纵向（或横向）运动纵向（或横向）运动 f 进给运动（多个）进给运动（多个）14 (1)主运动主运动 是由机床或人力提供的主要运动，促使是由机床或人力提供的主要运动，促使工件与刀具之间产生相对运动，
5、是切下切屑工件与刀具之间产生相对运动，是切下切屑所需要的基本运动。所需要的基本运动。 特点：特点： 速度最高，消耗功率最大，主运动只有一个速度最高，消耗功率最大，主运动只有一个 定义：定义： (2)进给运动进给运动 是由机床或人力提供的运动，使工件与是由机床或人力提供的运动，使工件与刀具之间产生附加相对运动，与主运动配合，刀具之间产生附加相对运动，与主运动配合，可不断地或连续地切除切屑。可不断地或连续地切除切屑。 特点：特点： 进给运动可以是一个或多个进给运动可以是一个或多个,且具有不同且具有不同的运动形式。的运动形式。 定义：定义：152. 切削用量及其选择切削用量及其选择切削速度切削速度c
6、进给量进给量背吃刀量背吃刀量 p(1) 切削用量三要素切削用量三要素切削速度切削速度c进给量进给量 p背吃刀量背吃刀量 p16 切削速度是切削刃选定点相对于工件的主运切削速度是切削刃选定点相对于工件的主运动瞬时速度，可用单位时间内刀具或工件沿主运动瞬时速度，可用单位时间内刀具或工件沿主运动方向的相对位移量来表示。动方向的相对位移量来表示。1)切削速度切削速度ccdw n100060(m/s)dw 工件待加工表面最大直径。工件待加工表面最大直径。 n主运动每分钟转数（主运动每分钟转数（r/min) 车削时车削时:17 进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位
7、移量，即单位时间内刀具或工件沿进给方向的位移量，即单位时间内刀具或工件沿进给方向的相对位移，单位为相对位移，单位为mm/r 。也可用进给速度也可用进给速度f 表示或表示或mm/s 。2) 进给量进给量 车削外圆时：车削外圆时： pdw dm 2 mm3) 背吃刀量背吃刀量 p 背吃刀量是通过切削刃基点并垂直工作平面背吃刀量是通过切削刃基点并垂直工作平面方向上测量的吃刀量，也即是待加工面和已加工方向上测量的吃刀量，也即是待加工面和已加工面之间的垂直距离。面之间的垂直距离。dmdw18(2) 切削用量选择原则切削用量选择原则 粗加工时粗加工时，在机床刚度及功率允许时，首先，在机床刚度及功率允许时，
8、首先选择大的背吃刀量选择大的背吃刀量 p，尽量在一次走刀过程中切尽量在一次走刀过程中切去大部分多余金属，其次取较大的进给量去大部分多余金属，其次取较大的进给量，最最后选择适当的切削速度后选择适当的切削速度c。 精加工时精加工时，应当保证工件的加工精度和表面，应当保证工件的加工精度和表面粗糙度。此时加工余量小，一般应取小的背吃刀粗糙度。此时加工余量小，一般应取小的背吃刀量量 p和和进给量进给量，以降低表面粗糙度值，然，以降低表面粗糙度值，然后后再选择较高或较低的切削速度再选择较高或较低的切削速度c。193. 切削液切削液作用：作用：冷却、润滑、清洗、防锈冷却、润滑、清洗、防锈 种类：水溶液、乳化
9、液、切削油种类：水溶液、乳化液、切削油 4. 加工质量加工质量 是指零件在加工以后，其尺寸、形状及各是指零件在加工以后，其尺寸、形状及各加工表面之间的相互位置量等技术参数的实际加工表面之间的相互位置量等技术参数的实际数值与设计数值相符合的程度。数值与设计数值相符合的程度。 (1)加工精度加工精度 包括包括:尺寸精度、形状精度、位置精度尺寸精度、形状精度、位置精度 (2) 表面质量表面质量 通常用表面粗糙度表示通常用表面粗糙度表示 205、常用量具的使用方法、常用量具的使用方法(1) 认识游标卡尺认识游标卡尺制动螺钉制动螺钉副尺副尺活动卡脚活动卡脚主主尺尺固定固定卡脚卡脚21(2)游标卡尺的测量
10、范围游标卡尺的测量范围测量外径测量外径测量深度测量深度测量内径测量内径22(3) 游标卡尺的读数游标卡尺的读数1960.02 19.12测量外径测量外径23二、车削加工概述二、车削加工概述1. 车床的种类及型号车床的种类及型号（1）种类）种类 主要有主要有卧式车床卧式车床立式车床立式车床多刀车床多刀车床数控车床数控车床自动及半自动车床自动及半自动车床卧式车床、立式车床、卧式车床、立式车床、转塔车床、多刀车床、转塔车床、多刀车床、自动及半自动车床、仪自动及半自动车床、仪表车床、仿形车床、数表车床、仿形车床、数控车床等。控车床等。各类车床约占金属切削机床总数的各类车床约占金属切削机床总数的4060
11、。车床中应用最广泛的是：车床中应用最广泛的是：卧卧 式式 车车 床床(一一) 车床车床24 例：例： C 6 1 32 机床类别代号（车床类）机床类别代号（车床类） 机床组别代号（落地及卧式车床组）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床系别代号（卧式车床型）机床系别代号（卧式车床型）车床主要参数代号（车床能加工最车床主要参数代号（车床能加工最大直径的大直径的1/10，即，即320mm） 根据国标根据国标GB/T153751994规定，车床型号规定，车床型号由汉语拼音字母和数字组成。由汉语拼音字母和数字组成。(2) 车床型号车床型号252. 卧式车床的组成及传动分析卧式车床的组成及传动分析（1）
12、卧式车床的组成卧式车床的组成变速箱变速箱进给箱进给箱主轴箱主轴箱刀刀 架架溜板箱溜板箱尾尾 座座床床 身身床床 腿腿26（2） 卧式车床的传动分析卧式车床的传动分析 电动机电动机 变速箱变速箱 带传动带传动 主轴箱主轴箱 主主 轴轴 工件转动工件转动 换向机构换向机构 变换机构变换机构 进给箱进给箱 光杠光杠 丝杠丝杠 溜板箱溜板箱刀架刀架 车刀纵横移动车刀纵横移动车床的主运动车床的主运动车床的进给运动车床的进给运动273. 卧式车床的操作要领：卧式车床的操作要领：车削锥面的三种方法车削锥面的三种方法尾座偏移法尾座偏移法 具体操作方法具体操作方法在实习现场结合车床进行详细讲解。在实习现场结合车
13、床进行详细讲解。转动小滑板法转动小滑板法宽刀法宽刀法28车外圆车外圆钻中心孔钻中心孔镗镗 孔孔车端面车端面(二二) 加工范围加工范围切切 槽槽车锥面车锥面车螺纹车螺纹29(三三) 车削加工特点车削加工特点 车削加工特别适用于加工轴车削加工特别适用于加工轴、盘、套等各盘、套等各种回转体表面种回转体表面;车削刀具简单车削刀具简单,切削过程平稳切削过程平稳。 车削除了可以加工金属材料外，还可以加车削除了可以加工金属材料外，还可以加工木材、塑料、橡胶、尼龙等非金属材料。工木材、塑料、橡胶、尼龙等非金属材料。 车床上加工尺寸公差等级可达车床上加工尺寸公差等级可达IT11IT6;表面粗糙度表面粗糙度Ra值
14、可达值可达12.50.8um。30三、车刀三、车刀1. 常用车刀种类常用车刀种类（1）按用途分）按用途分直头外圆车刀直头外圆车刀 450弯头外圆车刀弯头外圆车刀900偏车刀偏车刀端面车刀端面车刀镗刀镗刀切断刀切断刀宽刃光刀宽刃光刀31（2）按结构分）按结构分机机夹夹式式车车刀刀机机夹夹式式可可转转位位式式车车刀刀整整体体式式车车刀刀焊焊接接式式车车刀刀32(3) 各类结构类型车刀的特点和用途各类结构类型车刀的特点和用途名名 称称 特特 点点 适适 用用 范范 围围 整体式整体式高速钢制造，切削刃可刃高速钢制造，切削刃可刃磨很锋利。磨很锋利。用于小型车床上加工非用于小型车床上加工非铁金属。铁金属
15、。 焊接式焊接式中碳钢刀杆上焊接硬质合中碳钢刀杆上焊接硬质合金或高速钢刀片后，结构金或高速钢刀片后，结构紧凑，使用灵活紧凑，使用灵活各类车刀，特别是较小各类车刀，特别是较小刀具。刀具。 机夹式机夹式避免焊接产生应力、变形避免焊接产生应力、变形等缺陷，刀杆利用率高。等缺陷，刀杆利用率高。外圆、端面等车刀、镗外圆、端面等车刀、镗刀、切断刀、螺纹车刀刀、切断刀、螺纹车刀 机夹可机夹可 转位式转位式避免焊接产生应力、变形避免焊接产生应力、变形等缺陷，刀片可快速转位等缺陷，刀片可快速转位大中型车床、自动生产大中型车床、自动生产线和数控车床。线和数控车床。332. 车刀的组成车刀的组成车刀由刀头和刀体组成
16、。车刀由刀头和刀体组成。刀头刀头刀体刀体刀体：刀体：用于夹持在刀架上或夹持用于夹持在刀架上或夹持刀片，又称夹持部分。刀片，又称夹持部分。刀头：刀头：用于切削，又称切削部分。用于切削，又称切削部分。切削部分由三面、两刃、一尖组成。切削部分由三面、两刃、一尖组成。34三面：三面：刀具上切屑流经的表面。刀具上切屑流经的表面。前刀面：前刀面：主后刀面：主后刀面： 刀具上同前刀刀具上同前刀面相交形成主面相交形成主切削刃的后刀切削刃的后刀面。面。前刀面前刀面主后刀面主后刀面刀具上同前刀刀具上同前刀面相交形成副面相交形成副切削刃的后刀切削刃的后刀面。面。副后刀面副后刀面副后刀面：副后刀面：35主切削刃：主切
17、削刃： 对车刀来说是前对车刀来说是前刀面与副后刀面的交线，参刀面与副后刀面的交线，参加部分切削工作。加部分切削工作。两刃：两刃：刀尖刀尖 对车刀来说是前刀面对车刀来说是前刀面与主后刀面的交线。承担主要切与主后刀面的交线。承担主要切削任务。削任务。副切削刃：副切削刃：主切削刃主切削刃刀尖：主切削刃与副切削刃刀尖：主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切的连接处相当少的一部分切削刃。为增加刀尖强度，通削刃。为增加刀尖强度，通常磨成一小段过渡圆弧。常磨成一小段过渡圆弧。三面、两刃、一尖三面、两刃、一尖副后刀面副后刀面前刀面前刀面副切削刃副切削刃主后刀面主后刀面一尖一尖:363. 车刀的主要角度车刀
18、的主要角度 为确定刀具的主要角度，须建立三个相互为确定刀具的主要角度，须建立三个相互垂直的参考平面构成的静止参考系。垂直的参考平面构成的静止参考系。(1) 建立车刀静止参考系建立车刀静止参考系基面基面切削平面切削平面正交平面正交平面37c1) 基面基面 通过切削刃选定点的平面，它平行刀通过切削刃选定点的平面，它平行刀具安装的一个平面，其方位要垂直于具安装的一个平面，其方位要垂直于主运动方向。主运动方向。38c2) 切削平面切削平面通过切削刃选定点并同时垂直于通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面。基面的平面。39c正交平面正交平面切削平面切削平面基面基面3) 正交平面正交平面通过切削刃选定点并
19、同时垂直于通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。基面和切削平面的平面。40前角前角0基面投影线基面投影线前角越大前角越大前刀面投影线前刀面投影线刀刃越锋利刀刃越锋利主切削刃强度越低，易崩刃主切削刃强度越低，易崩刃已加工表面质量越好已加工表面质量越好在在-50250内选取，粗加工取小，精取大内选取，粗加工取小，精取大 在正交平面内测量，前在正交平面内测量，前刀面与基面之间的夹角刀面与基面之间的夹角。1)前角前角0 0c(2) 车刀切削部分的主要角度车刀切削部分的主要角度41切削平面投影线切削平面投影线减小后刀面与已加工表面减小后刀面与已加工表面之间的摩擦之间的摩擦; 它和前角一它和前
20、角一样影响刃口的强度和锋利样影响刃口的强度和锋利程度。程度。主后刀面投影线主后刀面投影线作用：作用：后角后角0后角应在后角应在60120内选取内选取; 粗加工取小，精加工取大。粗加工取小，精加工取大。 在正交平面内测量，在正交平面内测量，主后刀面与切削平面之主后刀面与切削平面之间的夹角间的夹角。2) 后角后角0 0c423) 主偏角主偏角r r主切削平面与假定工作平面之间的夹角主切削平面与假定工作平面之间的夹角。主偏角主偏角r r 主偏角主偏角r r 减小，主切削刃参加切削的长度增加，减小，主切削刃参加切削的长度增加，刀具磨损减慢，但作用于工件的径向力会增加。刀具磨损减慢，但作用于工件的径向力
21、会增加。 常用刀具的主偏角常用刀具的主偏角r r 有有45450 0、60600 0、75750 0、90900 0。434) 副偏角副偏角r r副切削平面与假定工作平面之间的夹角副切削平面与假定工作平面之间的夹角。 副偏角副偏角可减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩可减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，减小已加工表面的粗糙度。擦，减小已加工表面的粗糙度。 副偏角副偏角一般为一般为5 50 015150 0副偏角副偏角r r44基面投影线基面投影线主切削刃主切削刃刃倾角刃倾角s s 刀尖为切削刃最高点时为正，刀尖为切削刃最高点时为正，反之为负。反之为负。刃倾角刃倾角一般一般 550 0 5
22、 50 05) 刃倾角刃倾角s s在切削平面中测量，主切削刃与基面的夹角在切削平面中测量，主切削刃与基面的夹角。 刃倾角可控制切屑流出方刃倾角可控制切屑流出方向和刀头强度。向和刀头强度。c454. 车刀的安装要求车刀的安装要求刀尖对准尾座顶尖刀尖对准尾座顶尖刀具应垫好、放正、夹牢刀具应垫好、放正、夹牢刀头伸出长度应小刀头伸出长度应小于于2倍的刀杆厚度倍的刀杆厚度刀尖与工件轴线应等高刀尖与工件轴线应等高465. 刀具材料刀具材料 刀具材料一般指切削部分的材料。在切削过程刀具材料一般指切削部分的材料。在切削过程中，刀具要承受很大的切削力及高温、摩擦、振中，刀具要承受很大的切削力及高温、摩擦、振动、
23、冲击，所以应具备下列基本性能。动、冲击，所以应具备下列基本性能。(2)足够的强度和韧性足够的强度和韧性 (1)较高的硬度较高的硬度 常温下硬度应达到常温下硬度应达到60HRC以上以上(3)较好的耐磨性较好的耐磨性(4)较高的耐热性较高的耐热性(5)良好的工艺性良好的工艺性 目前目前,车刀常用的材料主要是高速钢和硬车刀常用的材料主要是高速钢和硬质合金等质合金等47四、工件的安装及所用附件四、工件的安装及所用附件1. 常用附件常用附件 三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、顶三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、心轴、花盘及压板尖、中心架、跟刀架、心轴、花盘及压板等。等。48三爪同时移动
24、，自动定心，装夹工件方便。三爪同时移动，自动定心，装夹工件方便。定心精度定心精度0.050.15mm，适用安装截面积，适用安装截面积为圆形或正六边形的轴类或盘类工件。为圆形或正六边形的轴类或盘类工件。 (1) 三爪自动定心卡盘三爪自动定心卡盘锁紧螺母锁紧螺母主轴主轴键键卡盘卡盘三爪自动定心卡盘三爪自动定心卡盘特点：特点：49 (2) 四爪单动卡盘四爪单动卡盘 四个卡爪单独调节，装夹工件需要找正。四个卡爪单独调节，装夹工件需要找正。 定位精度可达定位精度可达0.01mm。适用安装圆形、正。适用安装圆形、正方形、长方形、内外圆偏心、椭圆形及其它方形、长方形、内外圆偏心、椭圆形及其它不规则零件。加紧力大，加紧更可靠。不规则零件。加紧力大，加紧更可靠。特点：特点：50 (3) 顶尖顶尖顶尖顶尖三爪卡盘三爪卡盘安装对工件要求安装对工件要求： 车削工件两端面并钻中心孔。车削工件两端面并钻中心孔。 特点：用于加工较长或工序较多且要求有定位特点：用于加工较长或工序较多且要求有定位基准的轴类零件。基准的轴类零件。51 (4) 跟刀架跟刀架 固定于床鞍上并固定于床鞍上并随床鞍一起作纵随床鞍一起作纵向移动。向移动。 特点：主要用于加特点：主要用于加工细长的光轴和工细长的光轴和长丝杠等。长丝杠等。5253 车工理论课到此结束，车工理论课到此结束， 下面开始现场教学。下面开始现场教学。54
