第四章-車削加工、車床、車刀

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

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(jī)械加工方法中應(yīng)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(yīng)用車削加工方法可以加工各種回轉(zhuǎn)體內(nèi)外表面。如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形回轉(zhuǎn)面等。如圖4-1；還可以利用特殊裝置加工非圓表面。在機(jī)械制造中，車床占機(jī)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(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)：工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀具的直線運(yùn)動(dòng)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(shí)可達(dá)IT6~IT5，表面粗糙度可達(dá)0.4~0.1μm。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。如表4-1精度項(xiàng)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(shù)指標(biāo)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(zhuǎn)塔車床

2、車床的組成(如圖4-3)

主軸箱：內(nèi)裝主傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。床鞍和刀架：內(nèi)裝進(jìn)給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀架作直線運(yùn)動(dòng)。尾座：可沿導(dǎo)軌縱向移動(dòng)；進(jìn)給箱：內(nèi)有進(jìn)給系統(tǒng)，可用控制光杠或絲杠實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。溜板箱：與拖板相連，實(shí)現(xiàn)縱橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。床身：機(jī)床的基準(zhǔn)件，起連接作用。圖4-2進(jìn)給箱床腿圖4-3圖4-3車床結(jié)構(gòu)二、CA6140型普通臥式車床

CA6140型普通車床通用性強(qiáng)，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(biāo)準(zhǔn)螺紋和精密、非標(biāo)準(zhǔn)螺紋；可完成鉆、擴(kuò)、鉸孔加工。1、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)床傳動(dòng)流程分為：主運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線

1）首、末端件：

電機(jī)主軸（2）螺紋車削傳動(dòng)鏈

1）首末端件：主軸刀架車削螺紋時(shí)，主軸與刀架之間必須保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程。（3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈

§4.3車刀車刀是金屬加工切削中應(yīng)用最廣的刀具，其性能取決于刀具的材料、結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)。刀具性能的優(yōu)劣對(duì)車削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率有決定性的影響。1、車刀分類（1）按車刀結(jié)構(gòu)分：整體車刀、焊接車刀、機(jī)夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀如圖4-4。（2）按刀具材料分：高速鋼車刀、硬質(zhì)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(jī)夾式可轉(zhuǎn)位式圖4-4目前數(shù)控車削刀具主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。硬質(zhì)合金涂層刀片硬質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)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(hù)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(bǔ)充1：中心孔的作用與結(jié)構(gòu)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(shí)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(fù)定位的精度。補(bǔ)充2：刀具的選擇4.4車床夾具專用夾具通用夾具適應(yīng)性強(qiáng)，操作也比較簡單，但效率較低。一般用于單件小批生產(chǎn)。三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、花盤等。針對(duì)某一工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)制造的夾具。結(jié)構(gòu)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(chǎn)或必須采用專用夾具的場合。組合夾具采用預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)夾具元件，根據(jù)設(shè)計(jì)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(diǎn)，又具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的優(yōu)點(diǎn)。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(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)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(shí)，被夾住的工件表面應(yīng)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(jìn)行粗車或精車時(shí)，若工件直徑小于或等于30mm，其懸伸長度應(yīng)不大于直徑的3倍，若工件直徑大于30mm，其懸伸長度應(yīng)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(gè)爪通過4個(gè)螺桿獨(dú)立移動(dòng)。它的特點(diǎn)是能裝夾形狀比較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體如方形、長方形等，而且夾緊力大。由于其裝夾后不能自動(dòng)定心，所以裝夾效率較低，裝夾時(shí)必須用劃線盤或百分表找正，使工件回轉(zhuǎn)中心與車床主軸中心對(duì)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(duì)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(diào)頭加工的軸類工件，為保證每次裝夾時(shí)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(nèi)，并隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，后頂尖為活頂尖裝在尾架套筒內(nèi)。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(zhuǎn)動(dòng)（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(shí)須注意的事項(xiàng)：（1）前后頂尖的連線應(yīng)與車床主軸軸線同軸，否則車出的工件會(huì)產(chǎn)生錐度誤差。（2）尾座套筒在不影響車刀切削的前提下，應(yīng)盡量伸出得短些，以增加剛性，減少振動(dòng)。（3）中心孔應(yīng)形狀正確，表面粗糙度值小。（4）兩頂尖與中心孔的配合應(yīng)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(zhì)量較大的工件時(shí)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(chǎn)生軸向位移，必須在卡盤內(nèi)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(tái)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(zhǔn)確，因此應(yīng)用比較廣泛。

用工件的臺(tái)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(jié)構(gòu)車床夾具的典型結(jié)構(gòu)（1）心軸類車床夾具

1)、用心軸安裝工件當(dāng)以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，并能保證外圓軸線和內(nèi)孔軸線的同軸度要求，此時(shí)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(duì)于帶有錐孔、螺紋孔、花鍵孔的工件定位，常用相應(yīng)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(huì)產(chǎn)生歪斜。常用的錐度為C=1/1000~1/5000。定位時(shí)，工件楔緊在心軸上，楔緊后孔會(huì)產(chǎn)生彈性變形，從而使工件不致傾斜。當(dāng)工件直徑較大時(shí)，則應(yīng)采用帶有壓緊螺母的圓柱形心軸。它的夾緊力較大，但對(duì)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(jié)構(gòu)：彈性元件是一個(gè)薄壁波紋套。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使用壽命長，定心精度φ0.005mm。應(yīng)用：適用于定位基準(zhǔn)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(zhì)均勻傳壓，使薄壁套產(chǎn)生變形。特點(diǎn)：定心精度一般為0.01mm，可達(dá)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(zhuǎn)體工件或以回轉(zhuǎn)體表面定位，加工內(nèi)孔的情況。定心夾緊車床夾具車床夾具的典型結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)定心夾緊，定心精度一般可達(dá)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)面及端面。要點(diǎn)：通過夾具使加工面的軸線與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(gè)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(nèi)孔時(shí)，在花盤上裝夾的情況。為了防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因重心偏向一邊而產(chǎn)生振動(dòng)，在工件的另一邊要加平衡鐵。工件在花盤上的位置需經(jīng)仔細(xì)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(jié)構(gòu)車床組合夾具裝夾時(shí)，要求中心大孔的中心線與車床的回轉(zhuǎn)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(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)夾具元件，根據(jù)設(shè)計(jì)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)