第二章車削(與司乃鈞主編《機(jī)械加工基礎(chǔ)》配套)

第二章車削2.1車床2.1.1CA6140型臥式車床1、CA6140型臥式車床的組成和應(yīng)用CA6140型臥式車床由以下幾個(gè)主要部分組成：

主傳動(dòng)部件：用來實(shí)現(xiàn)車床主運(yùn)動(dòng)的部件。

進(jìn)給傳動(dòng)部件：主要用來實(shí)現(xiàn)車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件，也用來實(shí)現(xiàn)車床的調(diào)整、退刀及快速運(yùn)動(dòng)等。

安裝工件的裝置

安裝刀具的裝置

支撐件：用來支承和連接機(jī)床各零件、部件的基礎(chǔ)構(gòu)件。

動(dòng)力源：為車床運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。

其他：冷卻、潤滑系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等。CA6140臥式車床的結(jié)構(gòu)床頭箱卡盤刀架尾座床身溜板箱光杠絲杠床腿進(jìn)給箱CA6140型臥式車床具有性能良好、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、操作輕便、通用性廣等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于內(nèi)外圓柱表面加工、圓錐表面加工、成形回轉(zhuǎn)表面加工、回轉(zhuǎn)體的端面加工和螺紋面加工等。2、CA6140型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)(1)傳動(dòng)鏈與傳動(dòng)系統(tǒng)圖用各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把機(jī)床動(dòng)力源和執(zhí)行件連成一個(gè)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的系統(tǒng)，可使執(zhí)行件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，或者用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把兩個(gè)具有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的執(zhí)行件連成一個(gè)系統(tǒng)，保證兩者按一定關(guān)系運(yùn)動(dòng)，這兩種系統(tǒng)都稱為傳動(dòng)系統(tǒng)或傳動(dòng)鏈。用來表示各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合簡圖稱為傳動(dòng)系統(tǒng)圖。圖上用國家規(guī)定的簡單符號(hào)來表示傳動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)件(2)CA6140型臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)分析臥式車床傳動(dòng)框圖電動(dòng)機(jī)主換向機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)進(jìn)給箱掛輪架補(bǔ)充Z50Z20f1f21）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈（電動(dòng)機(jī)-主軸）主運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)→帶輪→Ⅰ→M1（使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止）傳動(dòng)路線：①Ⅰ→M1左離合→56/38或51/43→Ⅱ（兩種轉(zhuǎn)速）②Ⅰ→

M1右離合→50/34→齒輪30→Ⅱ（一種轉(zhuǎn)速）③Ⅰ→

M1中位，運(yùn)動(dòng)不能傳至Ⅱ。主傳動(dòng)鏈動(dòng)畫主傳動(dòng)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)表達(dá)式主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)得2×3=6種高轉(zhuǎn)速和2×3×2×2=24種低轉(zhuǎn)速。軸Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ之間的4條傳動(dòng)路線的傳動(dòng)比為：

因?yàn)閕2和i3基本相同，所以經(jīng)低速傳動(dòng)路線，主軸實(shí)際上只得到2×3×（2×2-1）=18級(jí)轉(zhuǎn)速。加上6級(jí)高轉(zhuǎn)速，主軸共可獲得2×3×[1+（2×2-1）]=24級(jí)轉(zhuǎn)速。主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，同理，有3×[1+（2×2-1）]=12級(jí)轉(zhuǎn)速。主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的計(jì)算可根據(jù)各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得。在圖示嚙合位置時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速為：同理，可計(jì)算出主軸正轉(zhuǎn)時(shí)的24級(jí)轉(zhuǎn)速：10~1400r/min；反轉(zhuǎn)時(shí)的12級(jí)轉(zhuǎn)速：14~1580r/min。注意:主軸反轉(zhuǎn)通常是用于車削螺紋時(shí)，使車刀沿螺旋線退回，所以轉(zhuǎn)速較高，以節(jié)約輔助時(shí)間。2）進(jìn)給傳動(dòng)鏈車削螺紋傳動(dòng)鏈CA6140車床可以車削米制、英制、模數(shù)制、徑節(jié)制等標(biāo)準(zhǔn)螺紋和大導(dǎo)程的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。兩端執(zhí)行件：主軸——刀架兩末端件計(jì)算位移：主軸轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)—刀架移動(dòng)導(dǎo)程Lmm

車削米制螺紋的傳動(dòng)路線：主軸IV→軸IX→軸X→掛輪→進(jìn)給箱上的軸XII→M5結(jié)合（M3、M4脫開）。車削米制（右旋）螺紋的運(yùn)動(dòng)平衡式為

化簡，得

式中K—螺紋頭數(shù)，P—螺距，12—絲杠導(dǎo)程，L—螺紋導(dǎo)程。當(dāng)M3,M4,M5結(jié)合時(shí)，車螺紋傳動(dòng)鏈大為縮短，提高了螺紋的加工精度。車削不同螺距的螺紋時(shí)，可用調(diào)整掛輪的方法實(shí)現(xiàn)。3)車削圓柱面和端面進(jìn)給傳動(dòng)鏈兩末端件計(jì)算位移：主軸每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)—刀架縱向或橫向移動(dòng)量傳動(dòng)路線縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量當(dāng)運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)正常導(dǎo)程的公制螺紋傳動(dòng)路線時(shí)，運(yùn)動(dòng)平衡方程式為：化簡得：橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量刀架的快速移動(dòng)為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短輔助時(shí)間，快速電動(dòng)機(jī)能使刀架實(shí)現(xiàn)縱向和橫向機(jī)動(dòng)快速移動(dòng)。為避免仍在轉(zhuǎn)動(dòng)的光杠和快速電動(dòng)機(jī)同時(shí)傳動(dòng)軸XXII，在齒輪56與軸XXII之間裝有超越離合器。3、單手柄變速操縱機(jī)構(gòu)主軸箱II軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和III軸上的三聯(lián)滑移齒輪用一個(gè)手柄操縱。變換手柄每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，變換全部6種轉(zhuǎn)速，如圖示。2.1.2立式車床

立式車床屬于大型機(jī)械設(shè)備，用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)較小，形狀復(fù)雜的大型和重型工件。如各種盤，輪和套類工件的圓柱面，端面，圓錐面，圓柱孔，圓錐孔等。亦可借助附加裝置進(jìn)行車螺紋，車球面，仿形，銑削和磨削等加工。與臥式車床相比，立式車床主軸軸線為垂直布局，工作臺(tái)臺(tái)面處于水平平面內(nèi)，因此工件的裝夾與找正比較方便。這種布局減輕了主軸及軸承的荷載，因此立式車床能夠較長期的保持工作精度。2.2車刀與工件裝夾2.2.1車刀種類和用途成形車刀左刃直頭外圓車刀切槽鏜刀內(nèi)螺紋車刀盲孔鏜刀通孔鏜刀切斷刀右刃偏刀外螺紋車刀偏刀彎頭外圓車刀(1)車刀的種類車刀按用途可分外圓車刀端面車刀,切斷刀,鏜孔刀,成形車刀和螺紋車刀等(2)車刀的用途

各種車刀的基本用途a、90°車刀：用來車削工件的外圓,階臺(tái)和端面。b、45°車刀：用來車削工件的外圓.端面和倒角。

c、切斷刀：用來切斷工件或工件上切出的溝槽。

d、鏜孔刀：用來車削工件的內(nèi)孔。

e、成形車刀：用來車削階臺(tái)處的圓角,圓槽或車削特殊形狀工件。

f、螺紋車刀：用來車削螺紋

車刀按結(jié)構(gòu)形式可分為焊接車刀、整體車刀和機(jī)夾式車刀三類。

焊接式車刀是將一定形狀的硬質(zhì)合金刀片用黃銅、紫銅或其他特制的焊料焊接在刀桿的刀槽內(nèi)制成的。該種車刀結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、剛性好，而且非常靈活，可以根據(jù)加上條件和加工要求選擇合適的硬質(zhì)合金牌號(hào)和刀片的形狀規(guī)格。

整體式結(jié)構(gòu)僅用于高速鋼車刀。焊接式車刀機(jī)械夾固式硬質(zhì)合金車刀簡稱機(jī)夾式車刀。根據(jù)其使用情況不同又可以分為機(jī)夾重磨車刀和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀兩類。機(jī)夾重磨車刀是采用普通刀片，用機(jī)械夾固的方法夾持在刀桿上使用的車刀，車刀磨損后卸下，經(jīng)過刃磨，裝上可繼續(xù)使用。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀又稱機(jī)夾不重磨車刀，它是采用機(jī)械夾固方法，將可轉(zhuǎn)位刀片夾緊，固定在刀桿上的一種車刀，刀片的每一條邊都可以用做刀刃，一個(gè)刀刃用鈍后，可以轉(zhuǎn)動(dòng)刀片改用另一個(gè)新刀刃，直到刀片上所有刃口均已用鈍，刀片就可以報(bào)廢回收。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀2.2.2工件的裝夾方法1、卡盤裝夾三爪自定心卡盤可自動(dòng)定心，裝夾迅速方便，應(yīng)用廣，但夾緊力小，不適合夾持外形不規(guī)則的工件。四爪單動(dòng)卡盤四個(gè)爪可單獨(dú)移動(dòng)，裝夾工件需找正，夾緊力大，適于裝夾毛坯及截面形狀不規(guī)則和不對(duì)稱的較重、較大的工件。三爪自定心卡盤四爪單動(dòng)卡盤2、花盤裝夾適于不能用卡盤裝夾的形狀不規(guī)則的工件。裝夾時(shí)應(yīng)注重工件轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡和安全?；ūP裝夾3、頂尖裝夾雙頂尖裝夾適于較長的軸類工件。加工細(xì)長軸時(shí)，常用跟刀架或中心架作為輔助支承，以增加工件剛性。雙頂尖裝夾中心架跟刀架4、心軸裝夾適于加工以孔為定位基準(zhǔn)的盤套類工件。裝夾迅速方便，易保證外圓、端面和內(nèi)孔之間的位置精度。圓柱心軸裝夾圓錐心軸裝夾2.3車削加工在車床上使用車刀，鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐和板牙等刀具，可加工出:內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面、成形回轉(zhuǎn)表面、回轉(zhuǎn)體的端面和螺紋面。車床的主要工作2.3.1車外圓根據(jù)車刀的幾何角度、切削用量及車削達(dá)到的精度不同，車外圓分為粗車、半精車和精車。

粗車時(shí)：主要考慮的是提高生產(chǎn)率，對(duì)尺寸精度、形位精度和表面粗糙度無太高要求。

半精車時(shí)：在粗車基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高精度和減小表面粗糙度值。

精車時(shí)：主要保證質(zhì)量。車外圓2.3.2車內(nèi)孔車內(nèi)孔比較困難，生產(chǎn)率低，原因在于：內(nèi)孔車刀尺寸受到工件內(nèi)孔尺寸的限制孔內(nèi)切削情況不能直接觀察排屑困難，切屑容易刮傷已加工工件表面切削液不易注入切削區(qū)車內(nèi)孔的切削深度和進(jìn)給量是車外圓的1/2~1/3，切削速度比車外圓低10%~20%車內(nèi)孔2.3.3車斷車斷的切削條件：三面受工件和切屑包圍，散熱條件差，排屑困難。切削部分窄而長，強(qiáng)度和剛性很差，易振動(dòng)。車斷方法分為正車車斷與反車車斷。正車車斷2.3.4車錐面與車成形面車錐面的方法：1、偏移尾座法2、靠模法3、寬刀法4、小滑板轉(zhuǎn)位法偏移尾座法靠模法小滑板轉(zhuǎn)位法車成形面的方法：1、手工控制法2、成形刀法3、靠模法車成形面的方法2.3.5車平面車平面主要用于加工回轉(zhuǎn)體零件的端面，又稱端面車削。車平面2.3.6車螺紋1、螺紋種類螺紋按用途分為兩大類，即連接螺紋和傳動(dòng)螺紋。

（1）連接螺紋

即緊固螺紋，用于零件間的固定連接，常用的有普通螺紋和管螺紋等，螺紋牙型一般為三角形。如各種螺栓和螺釘?shù)穆菁y。連接螺紋:鐘表螺絲連接螺紋:螺栓（2）傳動(dòng)螺紋用于傳遞動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)或位移，螺紋牙型一般為梯形或鋸齒形或矩形。如絲杠和測微螺桿的螺紋。傳動(dòng)螺紋：臺(tái)虎鉗傳動(dòng)螺紋：升降臺(tái)螺紋按制式分為米制、英制和模數(shù)制。螺紋按旋向分為右旋和左旋螺紋按線數(shù)分為單線、雙線和多線。右旋和左旋螺紋單線、雙線螺紋2、螺紋幾何要素（1）大徑（d或D）和小徑（d1或D1）、頂徑和底徑（2）中經(jīng)（d2或D2）（3）螺距（P）和導(dǎo)程（Ph）（4）牙型角（α）（5）螺紋升角（Φ）與螺旋角（β）螺紋幾何要素3、螺紋的技術(shù)要求連接螺紋和無傳動(dòng)精度要求的傳動(dòng)螺紋：只要求中經(jīng)和頂徑的精度普通螺紋：可旋入性和連接的可靠性管螺紋：密封性和連接的可靠性有傳動(dòng)精度要求或用于讀數(shù)的螺紋：中經(jīng)和頂徑的精度、螺距和牙側(cè)角的精度、粗糙度、硬度4、車削三角螺紋（1）螺紋車刀螺紋車刀切削部分的形狀應(yīng)與螺紋軸向截面的牙槽形狀一致，兩側(cè)切削刃的夾角等于牙型角，前角為零。一般可先用正前角車刀粗車，再用零前角精車。螺紋車刀的兩側(cè)后角不能相等。