第四章-車削加工、車床、車刀

第四章車削加工教學目的要求：了解車削加工的基本知識；了解數(shù)控車床,掌握車床的主要結構；掌握車削加工方法；車削刀具、夾具的類型；。主要教學內容：

1、車削加工概述

2、車床的主要類型和組成

3、CA6140型普通臥式車床的結構

4、車削刀具

5、車削夾具§4.1車削加工概述

1、概述

車削加工是機械加工方法中應用最為廣泛的方法之一，是加工軸類、盤類零件的主要方法。應用車削加工方法可以加工各種回轉體內外表面。如內外圓柱面、圓錐面、成形回轉面等。如圖4-1；還可以利用特殊裝置加工非圓表面。在機械制造中，車床占機床的總數(shù)的20%-35%，因此車削加工占有重要地位。

2、車床的運動：主運動：工件的回轉運動進給運動：刀具的直線運動3、車削加工精度：一般為IT8~IT7，表面粗糙度為6.3~1.6μm。精車時可達IT6~IT5，表面粗糙度可達0.4~0.1μm。車削的生產率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。如表4-1精度項目普通車床精密車床高精密車床外圓圓度0.010.00350.0014外圓圓柱度0.01/1000.005/1000.0018/100端面平面度0.02/2000.0085/2000.0035/200螺紋螺距精度0.06/6000.018/3000.007/300外圓粗糙度Ra/um2.5～1.251.25～0.320.32～0.02表4.1車削加工的主要精度技術指標4、車削工藝系統(tǒng)：車床、車刀、車削夾具、工件組成。§4.2車床一、車床的主要類型和組成1、車床的類型①臥式車床、②立式車床、③轉塔車床

2、車床的組成(如圖4-3)

主軸箱：內裝主傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)主運動。床鞍和刀架：內裝進給系統(tǒng)，實現(xiàn)刀架作直線運動。尾座：可沿導軌縱向移動；進給箱：內有進給系統(tǒng)，可用控制光杠或絲杠實現(xiàn)進給。溜板箱：與拖板相連，實現(xiàn)縱橫向進給運動。床身：機床的基準件，起連接作用。圖4-2進給箱床腿圖4-3圖4-3車床結構二、CA6140型普通臥式車床

CA6140型普通車床通用性強，可以加工軸類、盤套類零件車削米制、英制、模數(shù)、徑節(jié)4種標準螺紋和精密、非標準螺紋；可完成鉆、擴、鉸孔加工。1、機床的傳動系統(tǒng)

機床傳動流程分為：主運動；進給運動；（1）主運動傳動路線

1）首、末端件：

電機主軸（2）螺紋車削傳動鏈

1）首末端件：主軸刀架車削螺紋時，主軸與刀架之間必須保持嚴格的傳動比關系即主軸每轉一轉，刀架應均勻地移動一個螺紋導程。（3）進給運動傳動鏈

§4.3車刀車刀是金屬加工切削中應用最廣的刀具，其性能取決于刀具的材料、結構和幾何參數(shù)。刀具性能的優(yōu)劣對車削加工的質量、生產率有決定性的影響。1、車刀分類（1）按車刀結構分：整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉位車刀如圖4-4。（2）按刀具材料分：高速鋼車刀、硬質合金車刀、陶瓷車刀、金剛石車刀如圖4-5。（3）按用途分：外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀等如圖4-6。整體式焊接式機夾式可轉位式圖4-4目前數(shù)控車削刀具主要采用機夾可轉位刀具。硬質合金涂層刀片硬質合金刀片金屬陶瓷刀片螺紋車刀片切斷和切槽刀片圖4-5圖4-6圖4-7可轉位車刀組成1.刀片2.刀墊3.卡簧4.杠桿5.彈簧6.螺釘7.刀柄返回目錄圖4.8可轉位車刀的結構圖4-9A型是普通中心孔，用于精度要求一般的工件。B型是帶護錐的中心孔，精度要求較高并需多次使用中心孔的工件，一般都采用B型中心孔補充1：中心孔的作用與結構C型是帶螺紋的中心孔，需要把其他零件軸向固定在軸上時采用。R型中心孔是將A型中心孔的圓錐母線改為圓弧線，以減少中心孔與頂尖的接觸面積，減少摩擦力，和頂針的接觸形式為線接觸,提高了重復定位的精度。補充2：刀具的選擇4.4車床夾具專用夾具通用夾具適應性強，操作也比較簡單，但效率較低。一般用于單件小批生產。三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、花盤等。針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計制造的夾具。結構緊湊，操作迅速、方便，不具有通用性，成本高。多用于大批大量生產或必須采用專用夾具的場合。組合夾具采用預先制造好的標準夾具元件，根據(jù)設計好的定位夾緊方案組裝而成的專用夾具。它既具有專用夾具的優(yōu)點，又具有標準化、通用化的優(yōu)點。車床夾具車床夾具的分類1.車床夾具1）在三爪自定心卡盤上裝夾

三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，一般不需找正（如圖4-10）。三爪自定心卡盤裝夾工件夾緊力較小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。三爪自定心卡盤可裝成正爪或反爪兩種形式（如圖4-11），反爪用來裝夾直徑較大的工件。用三爪自定心卡盤裝夾精加工過的表面時，被夾住的工件表面應包一層銅皮，以免夾傷工件表面。

用三爪自定心卡盤裝夾工件進行粗車或精車時，若工件直徑小于或等于30mm，其懸伸長度應不大于直徑的3倍，若工件直徑大于30mm，其懸伸長度應不大于直徑的5倍。裝夾找正圖4-10正爪和反爪圖4-11圖4-12圖4-132)、用四爪卡盤安裝工件

四爪卡盤的外形如4-13a圖所示。它的四個爪通過4個螺桿獨立移動。它的特點是能裝夾形狀比較復雜的非回轉體如方形、長方形等，而且夾緊力大。由于其裝夾后不能自動定心，所以裝夾效率較低，裝夾時必須用劃線盤或百分表找正，使工件回轉中心與車床主軸中心對齊，如圖b為用百分表找正外圓的示意圖。3）在兩頂尖之間頂兩頭裝夾

對于長度尺寸較大或加工工序較多、同軸度要求比較高且需要調頭加工的軸類工件，為保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾（如圖4-14）。其前頂尖為普通頂尖，裝在主軸孔內，并隨主軸一起轉動，后頂尖為活頂尖裝在尾架套筒內。兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高，但必須先在工件兩端面鉆出中心孔，工件利用中心孔被頂在前后頂尖之間，通過撥盤和卡箍隨主軸一起轉動（如圖4-15）。如下圖所示：

前頂尖后頂尖

圖4-14

用兩頂尖裝夾工件

圖4-15用兩頂尖裝夾工件時須注意的事項：（1）前后頂尖的連線應與車床主軸軸線同軸，否則車出的工件會產生錐度誤差。（2）尾座套筒在不影響車刀切削的前提下，應盡量伸出得短些，以增加剛性，減少振動。（3）中心孔應形狀正確，表面粗糙度值小。（4）兩頂尖與中心孔的配合應松緊合適。（5）由于靠卡箍傳遞扭矩，所以車削工件的切削用量要小。

4)用卡盤和頂尖一夾一頂裝夾用兩頂尖裝夾工件雖然精度高，但剛性較差。因此，車削質量較大的工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐（如圖4-16）。為了防止工件由于切削力的作用而產生軸向位移，必須在卡盤內裝一限位支承（注：限位支承比夾持工件直徑稍小，通常采用圓盤料或隔套）或利用工件的臺階面限位（如下圖所示），這樣比較安全，能承受較大的軸向切削力，且安裝剛性好，軸向定位準確，因此應用比較廣泛。

用工件的臺階面限位

圖4-16常見的典型車床夾具

（1）心軸類車床夾具（2）定心夾緊車床夾具（3）角鐵式車床夾具（4）花盤式車床夾具（5）組合車床夾具車床夾具的典型結構車床夾具的典型結構（1）心軸類車床夾具

1)、用心軸安裝工件當以內孔為定位基準，并能保證外圓軸線和內孔軸線的同軸度要求，此時用心軸定位（如圖4-17），工件以圓柱孔定位常用圓柱心軸和小錐度心軸；對于帶有錐孔、螺紋孔、花鍵孔的工件定位，常用相應的錐體心軸、花鍵心軸等。

在圓柱心軸上定位

圓錐心軸安裝工件的接觸情況圖4-17圓柱心軸是以外圓柱面定心、端面壓緊來裝夾工件的。心軸與工件孔一般用H7/h6、H7/g6的間隙配合，所以工件能很方便地套在心軸上。但由于配合間隙較大，一般只能保證同軸度0.02㎜左右。為了消除間隙，提高心軸定位精度，心軸可以做成錐體，但錐體的錐度很小，否則工件在心軸上會產生歪斜。常用的錐度為C=1/1000~1/5000。定位時，工件楔緊在心軸上，楔緊后孔會產生彈性變形，從而使工件不致傾斜。當工件直徑較大時，則應采用帶有壓緊螺母的圓柱形心軸。它的夾緊力較大，但對中精度較錐度心軸的低。

2)波紋套定心心軸。如圖4-18所示。結構：彈性元件是一個薄壁波紋套。特點：結構簡單，安裝方便，使用壽命長，定心精度φ0.005mm。應用：適用于定位基準孔D＞20mm，在齒輪和套筒類零件精加工。

圖4-18波紋套定心心軸1.立桿2.支撐圈3.波紋套4.外套5.螺母3)液性塑料心軸（如圖4-19所示）工作原理：液性介質均勻傳壓，使薄壁套產生變形。特點：定心精度一般為0.01mm，可達0.005mm。1—夾具體2—薄壁套筒3—液性塑料4—柱塞5—螺釘6—限位螺釘圖4-191）彈簧夾頭2）液性塑料夾頭（2）定心夾緊車床夾具定心夾緊車床夾具多用于工件以回轉體工件或以回轉體表面定位，加工內孔的情況。定心夾緊車床夾具車床夾具的典型結構1）彈簧夾頭利用彈性筒夾的彈性變形將工件夾緊。（如圖4-20所示）可實現(xiàn)定心夾緊，定心精度一般可達0.02---0.05mm.圖4-202）液性塑料彈性夾頭1—夾具體2—薄壁套筒3—液性塑料4—柱塞5—螺釘6—限位螺釘

典型車床夾具圖4-21角鐵式車床夾具(3)角鐵式車床夾具結構特征：夾具呈角鐵狀。（如圖4-22所示）用途：加工殼體、支座等零件的回轉面及端面。要點：通過夾具使加工面的軸線與機床主軸旋轉中心重合。圖4-22角鐵式車床夾具圖4-23（3）角鐵式車床夾具車床夾具的典型結構圖4-24角鐵式車床夾具1—削邊定位銷2—圓柱定位銷3—夾具體4—支撐板5-壓板6—工件7—導向套8-平衡塊形狀不規(guī)則的工件，無法使用三爪或四爪卡盤裝夾的工件，可用花盤裝夾?；ūP是安裝在車床主軸上的一個大圓盤，盤面上的許多長槽用以穿放螺栓，工件可用螺栓直接安裝在花盤上，如圖4-25所示。也可以把輔助支承角鐵（彎板）用螺釘牢固夾持在花盤上，工件則安裝在彎板上。下圖所示為加工一軸承座端面和內孔時，在花盤上裝夾的情況。為了防止轉動時因重心偏向一邊而產生振動，在工件的另一邊要加平衡鐵。工件在花盤上的位置需經仔細找正。

圖4-25在花盤上用彎板安裝零件

在花盤上安裝零件

（4）花盤式車床夾具（5）組合車床夾具車床夾具的典型結構車床組合夾具裝夾時，要求中心大孔的中心線與車床的回轉中心重合。圖4-26所示為車床組合夾具。圖4-26組合夾具是采用預先制造好的標準夾具元件，根據(jù)設計好的定位夾緊方案組裝而成的專用夾具。它既有專用夾具的優(yōu)