車床、車刀與外圓表面車削加工

1、車床、車刀與外圓表面車削加工安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡國(guó)榮摘要：以CA6140型臥式車床為例介紹車床的用途與運(yùn)動(dòng)、類型與結(jié)構(gòu)、工藝范圍與傳動(dòng)路線，為合理選擇外圓車刀結(jié)構(gòu)與裝夾方式，以及外圓表面車削加工與裝夾方案提供參考。關(guān)鍵詞：車床，車刀，外圓表面車削加工Lathe, lathe tool and outer annulus surface lathe workAnshun vocational technology college Guorong HuAbstract: Take the CA6140 horizontal lathe as the example introduced that

2、lathes use and the movement, the type and the structure, the craft scope and the transmission route, clamp the way for the reasonable choice outer annulus lathe tool structure and the attire, as well as the outer annulus surface lathe work and the attire clamp the plan to provide the reference.Key w

3、ord: Lathe, lathe tool, outer annulus surface lathe work1.車床 1.1車床的用途 車床主要用于加工零件的各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱表面，內(nèi)外圓錐表面，成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面等，有些車床還能車削螺紋表面。由于大多數(shù)機(jī)器零件都具有回轉(zhuǎn)表面，并且大部分需要用車床來加工，因此，車床是一般機(jī)器制造廠中應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)床，約占機(jī)床總數(shù)的35%50%。 在車床上，除使用車刀進(jìn)行加工之外，還可以使用各種孔加工刀具（如鉆頭、鉸刀、鏜刀等）進(jìn)行孔加工，或者使用螺紋刀具（絲錐、板牙）進(jìn)行內(nèi)、外螺紋加工。 1.2車床的運(yùn)動(dòng) 1.2.1工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：是車床

4、的主運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是速度較高，消耗功率較大。 1.2.2刀具的直線移動(dòng)：是車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是使毛坯上新的金屬層被不斷投入切削，以便切削出整個(gè)加工表面。 上述運(yùn)動(dòng)是車床形成加工表面形狀所需的表面成形運(yùn)動(dòng)。車床上車削螺紋時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的直線移動(dòng)則形成螺旋運(yùn)動(dòng)，是一種復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。 圖1立式車床1.3車床的分類 為適應(yīng)不同的加工要求，車床分為很多種類。按其結(jié)構(gòu)和用途不同，可分為：臥式車床（圖2）、立式車床（圖1）、轉(zhuǎn)塔車床、回輪車床、落地車床、液壓仿形及多刀自動(dòng)和半自動(dòng)車床、各種專用車床（如曲軸車床、凸輪車床等）、數(shù)控車床和車削加工中心等。 1.4 CA6140型臥式車床工藝范圍及其組成 C

5、A6140型臥式車床的通用性較強(qiáng)，但機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且自動(dòng)化程度低，加工過程中輔助時(shí)間較長(zhǎng)，適用于單件、小批量生產(chǎn)及修理車間。CA6140型臥式車床的布局及組成見圖2。CA6140型臥式車床的工藝范圍很廣，能適用于各種回轉(zhuǎn)表面的加工，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)面；車 1、11床腿 2進(jìn)給箱 3主軸箱 4床鞍 5中滑板削端面及各種常用螺紋；還可以 6刀架7回轉(zhuǎn)盤 8小滑板9尾架10床身 12光杠進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花、 13絲杠 14溜板箱攻螺紋和套螺紋等工作。其加工典型表面見圖3。 圖2 CA6140型臥式車床 圖3 CA6140型臥式車床加工的典型表面1.5機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng) 圖

6、4為CA6140型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。圖中左上方的方框內(nèi)表示機(jī)床的主軸箱，框中是從主電動(dòng)機(jī)到車床主軸的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。傳達(dá)鏈中的滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，可使主軸得到不同的轉(zhuǎn)速；片式摩擦離合器換向機(jī)構(gòu)，可使主軸得到正、反向轉(zhuǎn)速。左下方框表示進(jìn)給箱，右下方框表示溜板箱。從主軸箱中下半部分傳動(dòng)件，到左外側(cè)的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱中的傳動(dòng)件、絲桿或光杠以及溜板箱中的傳動(dòng)件，構(gòu)成了從主軸到刀架的進(jìn)給傳動(dòng)鏈。進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)位于主軸箱下部，用于切削左旋或右旋螺紋，掛輪或進(jìn)給箱中的變換機(jī)構(gòu)，用來決定將運(yùn)動(dòng)傳給絲杠還是光杠。若傳給絲杠，則經(jīng)過絲杠和溜板箱中的開合螺母，把運(yùn)動(dòng)傳給刀架，實(shí)現(xiàn)切削螺紋傳動(dòng)鏈；若傳給光杠，則通過光杠

7、和溜板箱中的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳給刀架，形成機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈。溜板箱中的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用來確定是縱向進(jìn)給或是橫向進(jìn)給。 圖4 CA6140型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖1.5.1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶輪傳動(dòng)副130mm/230mm傳至主軸箱中的軸,軸上裝有雙向多片摩擦離合器M1,使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式由左圖所示。 由傳動(dòng)路線表達(dá)式可以看出，主軸只能獲得 23（221）+124級(jí)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。主軸可獲得3（221）+112級(jí)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。 1.5.2車削螺紋傳動(dòng)鏈 CA6140型車床能夠車削米制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，還能夠車削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密的螺紋，這些螺紋可以是左旋

8、的也可以是右旋的。車削螺紋傳動(dòng)鏈的作用，就是要得到各種螺紋的導(dǎo)程，參數(shù)換算關(guān)系見表1。表1 各種標(biāo)準(zhǔn)螺紋的螺距參數(shù)及其與螺距、導(dǎo)程的換算關(guān)系螺紋種類螺距參數(shù)螺距/mm導(dǎo)程/mm米制螺距P/mmP=PL=KP模數(shù)制模數(shù)m/mmPm=mLm=KPm=Km英制每英寸牙數(shù)a(牙/in）Pa=25.4/aLa=K Pa =25.4K/a徑節(jié)制徑節(jié)DP(牙/in）PDP=25.4 /DPLDP=KPDP=25.4K/DP1.5.3縱向和橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈 縱向進(jìn)給一般用于外圓車削，而橫向進(jìn)給用于端面車削。為了減少絲杠的磨損和便于操縱，機(jī)動(dòng)進(jìn)給是由光杠經(jīng)溜板箱傳動(dòng)的，其傳動(dòng)路線表達(dá)式如左圖所示。CA6140

9、型車床縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量有64級(jí)。其中，當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)正常螺距米制螺紋傳動(dòng)路線時(shí)，可獲得范圍為0.081.22mm/r 32級(jí)正常進(jìn)給量；當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)正常螺距英制螺紋傳動(dòng)路線時(shí)，可獲得0.861.59mm/r 8級(jí)較大進(jìn)給量；若接通擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)，選用米制螺紋傳動(dòng)路線，并使u倍=1/8，可獲得0.0280.054mm/r8級(jí)用于高速精車的細(xì)進(jìn)給量；而接通擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)，采用英制螺紋傳動(dòng)路線，并適當(dāng)調(diào)整增倍機(jī)構(gòu)，可獲得范圍為1.716.33mm/r 16級(jí)供強(qiáng)力切削或?qū)捜芯囍玫募哟筮M(jìn)給量。 分析可知，當(dāng)主軸箱及進(jìn)給箱中的傳動(dòng)路線相同時(shí)，所得到的橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量級(jí)數(shù)與縱向相同，且橫向進(jìn)給量f橫

10、=1/2f縱。這是因?yàn)闄M向進(jìn)給經(jīng)常用于切槽或切斷。 1.5.4刀架快速移動(dòng)傳動(dòng)鏈 刀架的快速移動(dòng)是由裝在溜板箱內(nèi)的快速電動(dòng)機(jī)（0.25kw,2800r/min）驅(qū)動(dòng)的。按下快速移動(dòng)按鈕，啟動(dòng)快速電動(dòng)機(jī)后，由溜板箱中的雙向離合器M8和M9控制其縱、橫雙向快速移動(dòng)。 刀架快速移動(dòng)時(shí)，可不必脫開機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈，在齒輪56與軸XX之間裝有超越離合器M6，可保證光杠和快速電機(jī)同時(shí)傳給軸XX運(yùn)動(dòng)而不相互干涉。 2. 車刀的結(jié)構(gòu)形式車刀按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式等幾種。 整體式車刀是將車刀的切削部分與夾持部分用同一中材料制成，如尺寸不大的高速鋼車刀常用這種結(jié)構(gòu)。 焊接式車刀是在

11、碳鋼刀桿（常用45鋼）上根據(jù)刀片的形狀和尺寸銑出刀槽后將硬質(zhì)合金刀片釬焊在刀槽中，然后刃磨出所需的幾何參數(shù)。焊接式車刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性好、靈活性大，可根據(jù)切削要求較方便地刃磨出所需角度，故應(yīng)用廣泛。但經(jīng)高溫釬焊的硬質(zhì)合金刀片，易產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，切削性能有所下降，并且刀桿不能重復(fù)使用，浪費(fèi)較大。機(jī)夾重磨式車刀的刀片與刀桿是兩個(gè)可拆的獨(dú)立元件，切削時(shí)靠夾緊元件將它們緊固在一起，由于避免了因焊接產(chǎn)生的缺陷，可提高刀具的切削性能，并且刀桿可多次使用。 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀是將壓制有合理幾何參數(shù)、斷屑槽、并有幾個(gè)切削刃的多邊形刀片，用機(jī)械夾固的方法，裝夾在標(biāo)準(zhǔn)刀桿上，以實(shí)現(xiàn)切削的一種刀具結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)镀囊?/p>

12、個(gè)切削刃磨鈍后，松開夾緊元件，把刀片轉(zhuǎn)位換成另一新切 圖5 常用車刀結(jié)構(gòu)示意圖削刃，便可繼續(xù)使用。與焊接式車刀相比，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀具有切削效率高，刀片使用壽命長(zhǎng)，刀具消耗費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)?？赊D(zhuǎn)位車刀的刀桿可重復(fù)使用，節(jié)省了刀桿材料。刀桿和刀片可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，有利用刀具的管理工作。圖5為常見車刀的結(jié)構(gòu)示意圖。3. 外圓車刀的選擇和裝夾 外圓車刀應(yīng)根據(jù)外圓表面加工方案選擇。粗車外圓要求外圓粗車刀強(qiáng)度高，能在切削深度大或走刀速度快的情況下保持刀頭堅(jiān)固。精車外圓要求外圓車刀刀刃鋒利、光潔。如圖6所示，主偏角r=75外圓車刀刀頭強(qiáng)度高，生產(chǎn)中常選用為外圓粗車刀；主偏角r=45彎頭車刀，使用方便，還可

13、以車端面和倒角，但因其副偏角r大，工件表面加工粗糙，不適于精加工；主偏角r=90的外圓車刀可用粗車或精車，還可車削有垂直臺(tái)階的外圓和細(xì)長(zhǎng)軸。 車刀在刀架上的安裝高度，一般應(yīng)使刀尖與工件旋轉(zhuǎn)軸線等高的地方，安裝時(shí)可用尾架頂尖作為標(biāo)準(zhǔn)，或在工件端面車一印痕，就可知道軸線位置，把車刀調(diào)整安裝好。 車刀在刀架上的位置，一般應(yīng)垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線，否則會(huì)引起主偏角r變化，還可能使刀尖扎入工件已加工表面或影響表面粗糙度質(zhì)量。 4. 外圓表面車削加工 車削外圓是一種最常見、最基本的車削方法，其主要形式見圖6。車削外圓一般可劃分為荒車、粗車、半精車、精車和精細(xì)車，各種車削方案所能達(dá)到的加工 圖6車削外圓的形成精

14、度和表面粗糙度各不相同，必須合理的選用。詳見表2。表2 各種車削方案表面所達(dá)到的加工精度與表面粗糙度序號(hào)加工方法經(jīng)濟(jì)精度(公差等級(jí))經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值/m使用范圍1粗車IT13IT115012.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT10IT86.33.23粗車-半精車-精車IT8IT71.60.84粗車-半精車-精車-精細(xì)車(金剛車)IT7IT60.40.025主要用于要求較高的有色金屬5. 外圓車削工件的裝夾方法 外圓車削加工時(shí)，最常見的工件裝夾方法見表3。表3 最常見的車削裝夾方法名稱裝夾簡(jiǎn)圖裝夾特點(diǎn)應(yīng)用三爪卡盤三個(gè)卡爪可同時(shí)移動(dòng),自動(dòng)定心,裝夾迅速方便長(zhǎng)徑比小于4，截面為圓形，六方體的中、小型工件加工四爪卡盤四個(gè)卡爪都可單獨(dú)移動(dòng),裝夾工件需要找正長(zhǎng)徑比小于4，截面為方形、橢圓形的較大、較重的工件花盤盤面上多通槽和T形槽,使用螺釘、壓板裝夾，裝夾前需找正形狀不規(guī)則的工件、孔或外圓與定位基面垂直的工件的加工雙頂尖定心準(zhǔn)確，裝夾穩(wěn)定長(zhǎng)徑比為415的實(shí)心軸類零件加工雙頂尖中心架支爪可調(diào)，增加工件剛性長(zhǎng)徑比大于15的細(xì)長(zhǎng)軸工件粗加