车工工艺学与技能训练

课题一车外圆、端面和台阶课题一车外圆、端面和台阶课题二钻中心孔、车台阶轴课题二钻中心孔、车台阶轴课题三车槽和切断课题三车槽和切断课题四车简单轴类工件综合技能训练课题四车简单轴类工件综合技能训练台阶轴台阶轴1倒角2端面3过渡圆角4外圆柱面（外圆）5槽6台阶7中心孔 轴是机器中最常用的零件之一，一般由外圆柱面、端面、台阶、倒角、过渡圆角、槽和中心孔等结构要素构成。车削轴类工件时，除了保证图样上标注的尺寸和表面粗糙度要求外，一般还应达到一定的几何公差要求。课题课题一车外圆、端面和台阶一车外圆、端面和台阶一、车外圆、端面和台阶的车刀一、车外圆、端面和台阶的车刀1.加工加工不同精度的不同精度的车刀车刀 车削轴类工件一般可分为粗车和精车两个阶段。粗车的作用是提高劳动生产率，尽快将毛坯上的余量车去；而精车的作用是使工件达到规定的技术要求。（1）粗车刀 粗车刀必须适应粗车时吃刀深和进给快的特点，主要要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量。选择粗车刀几何参数的一般原则是：1）主偏角kr 不宜太小，否则车削时容易引起振动。2）为了增加刀头强度，前角o 和后角o 应选小些。3）粗车刀一般选取刃倾角s=-30，以增加刀头强度。4）为了增加切削刃的强度，主切削刃上应磨有倒棱，倒棱宽度b1=（0.50.8）f，倒棱前角o1=-10-5。5）为了增加刀尖强度，改善散热条件，使车刀耐用，刀尖处应磨有修圆刀尖或倒角刀尖。6）粗车塑性金属（如中碳钢）时，为使切屑能自行折断，应在车刀前面上磨有断屑槽。常用的断屑槽有直线形和圆弧形两种，断屑槽的尺寸主要取决于背吃刀量和进给量。倒棱倒棱倒角刀尖倒角刀尖（2）精）精车刀车刀 工件精车后需要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度值，并且车去的余量较少，因此要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光刃。精车时必须使切屑排向工件的待加工表面。选择精车刀几何参数的一般原则是：1）为减小工件表面粗糙度值，应取较小的副偏角r 或在副切削刃上磨出修光刃。2）前角o 一般应大些，以使车刀锋利，车削轻快。3）后角o 也应大些，以减小车刀和工件之间的摩擦。4）为了使切屑排向工件的待加工表面，应选用正值的刃倾角，即s=38。5）精车塑性金属时，为保证排屑顺利，前面应磨出相应宽度的断屑槽。修光刃修光刃2 2、加工不同结构要素的车刀加工不同结构要素的车刀（1）45车刀及其应用1）45车刀车刀按进给方向的分类和判别车刀按进给方向的分类和判别2）45硬质合金车刀及其特点 45车刀的刀尖角90，刀尖强度和散热性都比90车刀好。加工钢料用的加工钢料用的45硬质合金车刀硬质合金车刀3）45车刀的应用 常用于车削工件的端面和进行45倒角，也可用来车削长度较短的外圆。45车刀的应用车刀的应用1、3、545左车刀2、445右车刀（2）75车刀及其应用1）75车刀车刀按进给方向的分类和判别车刀按进给方向的分类和判别2）75硬质合金车刀及其特点 75车刀的刀尖角r 90，刀尖强度高，较耐用。加工钢料用的加工钢料用的75硬质合金粗车刀硬质合金粗车刀3）75车刀的应用 75右车刀适用于粗车轴类工件的外圆和对加工余量较大的铸锻件外圆进行强力车削，75左车刀还适用于车削铸锻件的大端面。75车刀的应用车刀的应用a）75右车刀车外圆b）75左车刀车端面（3）90车刀及应用1）90车刀车刀按进给方向的分类和判别车刀按进给方向的分类和判别2）90硬质合金车刀及其特点 90车刀的刀尖角r 90，所以刀尖强度和散热条件比45车刀、75车刀都差，但应用范围较广。90硬质合金精车刀硬质合金精车刀横槽精车刀横槽精车刀3）90车刀的应用偏刀的使用偏刀的使用a)用右偏刀车外圆、台阶和端面b)用左、右偏刀车台阶c)用左偏刀车端面车端面车端面a)右偏刀由外缘向中心进给b)右偏刀由中心向外缘进给c)用端面车刀车端面 用右偏刀车端面时，如果车刀由工件外缘向中心进给，则是用副切削刃车削。当背吃刀量较大时，因切削力的作用会使车刀扎入工件而形成凹面。为防止产生凹面，可采用由中心向外缘进给的方法，利用主切削刃进行车削，但是，背吃刀量应小些。二、车刀的装夹二、车刀的装夹1.装装夹车刀的夹车刀的要求要求（1）车刀装夹在刀架上的伸出部分尽量短，车刀下面垫片的数量要尽量少。（2）刀柄中心线应与进给方向垂直或平行。（3）车刀刀尖应与工件回转中心等高。车刀的正确装夹车刀的正确装夹刀柄中心线与进给方向的关系刀柄中心线与进给方向的关系车刀车刀刀尖与工件回转中心应等高刀尖与工件回转中心应等高a）刀尖对正中心b）刀尖过高c）刀尖过低d）留有凸头e）刀尖崩碎2.车刀车刀对中心的方法对中心的方法车刀对中心的方法车刀对中心的方法3.车刀的夹紧车刀的夹紧三、刻度盘的原理及三、刻度盘的原理及应用应用 车削工件时，为了准确和迅速地掌握背吃刀量，通常利用中滑板或小滑板上的刻度盘作为进刀的参考依据。中滑板的刻度盘装在横向进给丝杠端头上，若横向进给丝杠的螺距为5 mm，刻度盘一周等分100格，当摇动中滑板手柄一周时，中滑板移动5 mm，则刻度盘每转过一格时，中滑板的移动量为：5 mm 100 0.05 mm 小滑板的刻度盘用来控制车刀短距离的纵向移动，其刻度原理与中滑板刻度盘相同。利用中、小滑板刻度盘作进给的参考依据必须注意：中滑板刻度控制的背吃刀量应是工件直径上余量尺寸的1/2，而小滑板刻度盘的刻度值则直接表示工件长度方向上的切除量。消除刻度盘空行程的方法消除刻度盘空行程的方法a）反向转动再缓慢摇动，正确b）多转动格数直接退回，错误c）反向退回1/2 圈再进给，正确四、车端面、外圆的四、车端面、外圆的方法方法1.车端面车端面 开动机床使工件旋转，摇动中滑板和床鞍，使45车刀刀尖轻触工件端面后，退出中滑板（床鞍勿动）。再移动床鞍或小滑板，控制背吃刀量，摇动中滑板手柄作横向进给，由工件外缘向中心车削。若选用90外圆车刀车削端面，应采取由中心向外缘车削的方法。车端面车端面a）45车刀车端面b）90车刀车端面2.车车外圆外圆（1）粗车粗车外圆粗车外圆a）对刀 b）纵向退出 c）进刀（2）精车 精车的目的是为了控制背吃刀量，保证工件的加工尺寸。试切削是保证尺寸精度的一个较好的方法，即：启动车床，用精车刀在外圆表面对刀后，移动床鞍纵向退出，接着操纵中滑板进刀，背吃刀量小于加工余量，车削纵向长度小于5 mm后仍快速纵向退出；停车用游标卡尺或千分尺测量外圆；用游标深度尺测量台阶长度。根据尺寸精度计算好进刀格数车削。精车外圆精车外圆）试切削）测量外圆）测量长度）台阶尺寸的保证五、车台阶的五、车台阶的方法方法 车削台阶时既要保证外圆的尺寸精度和台阶面的长度要求，还要保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。车台阶时，通常选用90外圆车刀（偏刀）。粗车台阶时的偏刀装夹位置粗车台阶时的偏刀装夹位置精车台阶时的偏刀装夹位置精车台阶时的偏刀装夹位置台阶长度尺寸的控制方法台阶长度尺寸的控制方法六、游标卡尺的使用六、游标卡尺的使用1.游标卡尺游标卡尺的的结构结构 常用的游标卡尺有型、型、型等几种。型游标卡尺与型游标卡尺相比较，主要区别是增加了微动装置，测量爪布局位置不同，取消了深度尺，增大了测量范围。型游标卡尺的量爪配置与型游标卡尺相同，游标部分则与型相同增加了微动装置，无深度尺，测量范围有0200 mm和0300 mm两种。型游标卡尺型游标卡尺型游标卡尺型游标卡尺2.游标卡尺游标卡尺的读数的读数方法方法 读数方法以0.02 mm精度为例，读数时先读出游标零线左边在尺身上的整数毫米值，接着加上游标尺上与尺身刻线对齐的刻线左侧的数字 0.1，再加上该数字右侧刻线数0.02，即为被测表面的实际尺寸。读数方法读数方法3.游标卡尺游标卡尺的使用方法的使用方法游标卡尺的使用方法游标卡尺的使用方法七、台阶工件的七、台阶工件的检测检测1.台阶长度尺寸可用钢直尺或游标深度尺进行测量。2.平面度和直线度误差可用刀口形直尺和塞尺检测。3.端面、台阶平面对工件轴线的垂直度误差可用直角尺或标准套和百分表检测。用钢直尺测量台阶长度用钢直尺测量台阶长度用游标深度尺测量台阶长度用游标深度尺测量台阶长度用直角尺检测垂直度用直角尺检测垂直度用标准套和百分表检测垂直度用标准套和百分表检测垂直度技能训练技能训练 手动手动进给车削短台阶进给车削短台阶轴轴1.工件图样工件图样短台阶轴短台阶轴2.加工工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片课题课题二钻中心孔、车台阶轴二钻中心孔、车台阶轴一、切削用量的选择一、切削用量的选择1.粗粗车时切削用量的选择车时切削用量的选择 粗车时选择切削用量主要是考虑提高生产率，同时兼顾刀具寿命。加大背吃刀量ap、进给量f 和提高切削速度vc 都能提高生产率。粗车时选择切削用量，首先应选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后根据已选定的ap和f，在工艺系统刚度、刀具寿命和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度vc。2.半半精车、精车时切削用量的精车、精车时切削用量的选择选择（1）背吃刀量 半精车、精车时的背吃刀量为：半精车时选取ap 0.52.0 mm；精车时选取ap 0.050.8 mm。在数控车床上进行精车时，选取ap 0.10.5 mm。（2）进给量 进给量的选择主要受表面粗糙度的限制。表面粗糙度值小，进给量可选择小些。（3）切削速度 用硬质合金车刀精车时，一般采用较高的切削速度（vc 90 m/min）；用高速钢车刀精车时，一般选用较低的切削速度（vc m/min）。在数控车床上车削工件时，切削速度可选择高些。二、切削过程与控制二、切削过程与控制 切削过程是指通过切削运动，刀具从工件表面上切下多余的金属层，从而形成切屑和已加工面的过程。1.切切屑的形成及种类屑的形成及种类 在切削过程中，刀具推挤工件，首先使工件上的一层金属产生弹性变形，刀具继续进给时，在切削力的作用下，金属产生不能恢复原状的滑移（即塑性变形）。当塑性变形超过金属的强度极限时，金属就从工件上断裂下来成为切屑切屑形状的分类切屑形状的分类 在生产中最常见的是带状切屑，产生带状切屑时，切削过程比较平稳，因而工件表面较光滑，刀具磨损也较慢。但带状切屑过长时会妨碍工作，并容易发生人身事故，所以应采取断屑措施。影响断屑的主要因素有：（1）断屑槽的宽度 （2）切削用量 （3）刀具角度2.切削力切削力 切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力称为切削力。切削力是在车刀车削工件的过程中产生的，大小相等、方向相反地作用在车刀和工件上的力。（1）切削力的分解1）主切削力Fc 在主运动方向上的分力。2）背向力Fp（切深抗力）在垂直于进给运动方向上的分力。3）进给力Ff（进给抗力）在进给运动方向上的分力。（2）影响切削力的主要因素1）工件材料2）主偏角r3）前角o4）背吃刀量ap和进给量f切削力的分解切削力的分解三、切削液三、切削液 切削液又称为冷却润滑液，是在车削过程中为改善切削效果而使用的液体。1.切削切削液的作用液的作用（1）冷却作用（2）润滑作用（3）清洗作用2.切削液的种类及其使用切削液的种类及其使用车削时常用的切削液有水溶性切削液和油溶性切削液两大类。切削液的种类、成分、性能、作用和用途切削液的种类、成分、性能、作用和用途3.使用使用切削液时的注意切削液时的注意事项事项（1）油状乳化油必须用水稀释成乳化液后才能使用。（2）切削液必须浇注在切削区域（图）内，（3）用硬质合金车刀切削时，一般不加切削液。（4）控制好切削液的流量。（5）加注切削液可以采用浇注法和高压冷却法。（6）要具备环保意识。切削液浇注的区域切削液浇注的区域加注切削液的方法加注切削液的方法a）浇注法b）高压冷却法四、中心孔和中心钻四、中心孔和中心钻1.中心中心孔和中心钻的孔和中心钻的类型类型 国家标准GB/T1452001规定中心孔有A型（不带护锥）、B型（带护锥）、C型（带护锥和螺纹）和R型（弧形）四种。中心孔和中心钻中心孔和中心钻2.中心中心钻的使用钻的使用（1）中心钻在钻夹头上安装（2）钻夹头在尾座锥孔中安装（3）钻削装夹中心钻装夹中心钻过渡锥套过渡锥套3.中心中心钻折断的原因及预防钻折断的原因及预防方法方法（1）中心钻轴线与工件旋转轴线不一致，使中心钻受到一个附加力而折断。因此，钻中心孔前必须严格找正中心钻的位置。（2）工件端面不平整或中心处留有凸头，使中心钻不能准确地定心而折断。因此，钻中心孔处的端面必须平整。（3）选用的切削用量不合适，如工件转速太低而中心钻进给太快，使中心钻折断。（4）磨钝后的中心钻强行钻入工件也易折断。因此，中心钻磨损后应及时修磨或调换。（5）没有浇注充分的切削液或没有及时清除切屑，也易导致切屑堵塞而折断中心钻。因此，钻中心孔时必须浇注充分的切削液，并及时清除切屑。如果中心钻折断，必须将折断部分从中心孔中取出，并将中心孔修整后才能继续加工。五、使用一夹一顶和用两顶尖装夹工件时的注意事项五、使用一夹一顶和用两顶尖装夹工件时的注意事项1.后顶尖的中心线应在车床主轴轴线上。2.尾座套筒应尽量伸出短些。3.中心孔的形状应正确，表面粗糙度值要小。4.当后顶尖用固定顶尖时，应在中心孔内加入润滑脂。5.顶尖与中心孔配合的松紧度必须合适。后顶尖的中心线不在后顶尖的中心线不在车床主轴轴线上车床主轴轴线上六、产生圆柱度误差时找正的六、产生圆柱度误差时找正的方法方法圆柱度误差可通过调整尾座的横向偏移量找正工件两端直径的误差。调整的方法是：车出工件右端直径大，左端直径小，尾座应向操作者方向移动；车出工件右端直径小，左端直径大，尾座移动方向则相反。尾座的调整尾座的调整车削两端找正工件车削两端找正工件七、千分尺的七、千分尺的使用使用1.千分尺千分尺的种类和的种类和结构结构千分尺的测量精度为0.01 mm，高于游标卡尺的测量精度。千分尺属于测微螺旋量具，千分尺千分尺2.千分尺千分尺的读数的读数方法方法先读出微分筒左侧固定套管上露出刻线的整毫米及半毫米数值；再读出微分筒上哪一格刻线与固定套管基准线对齐（这一格刻线0.01），将上述读数相加，即为测得实际尺寸。下图a读数为7+380.01=7.38 mm，图b读数为32+0.5+350.01=32.85 mm。千分尺的读数千分尺的读数3.千分尺千分尺的使用方法的使用方法千分尺的使用方法千分尺的使用方法技能训练技能训练 一一夹一顶装夹车削台阶夹一顶装夹车削台阶轴轴1.工件图样工件图样台阶轴台阶轴2.加工加工工艺卡片工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片技能技能训练训练 两两顶尖装夹车削台阶顶尖装夹车削台阶轴轴1.工件图样工件图样台阶轴台阶轴2.加工加工工艺卡片工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片课题三车槽和切断课题三车槽和切断用车削方法加工工件的槽称为车槽。工件外圆和平面上的槽称为外槽，工件内孔中的槽称为内槽。把坯料或工件切成两段（或数段）的加工方法称为切断。一、切断刀和车槽一、切断刀和车槽刀刀1.切断切断刀及刀及应用应用切断刀的刀头长度切断刀的刀头长度）切断实心工件时）切断空心工件时（1）高速钢切断刀高速钢切断刀高速钢切断刀高速钢切断刀几何参数的选择高速钢切断刀几何参数的选择斜刃切断刀及应用斜刃切断刀及应用a）切断实心工件时b）切断空心工件时（2）硬质合金切断刀及应用高速切断时，会产生大量的热量，为防止刀片脱焊，必须浇注充足的切削液，发现切削刃磨钝时，应及时刃磨。硬质合金切断刀硬质合金切断刀（3）弹性切断刀及应用弹性切断刀及应用弹性切断刀及应用）弹性切断刀）应用（4）反切刀及应用反切刀及应用反切刀及应用）反切刀）应用2.车车槽刀及槽刀及应用应用车狭窄的外槽时，将车槽刀的主切削刃宽度刃磨成与工件槽宽相等，一次直进车出。车较宽的外槽时，可以用多次车削的方法来完成，但必须在槽的两侧和底部留出精车余量，最后根据槽的宽度和位置进行精车。车外槽车外槽）车狭窄的外槽）车较宽的外槽二、切断刀和车槽刀的刃磨要求二、切断刀和车槽刀的刃磨要求1.切断刀的卷屑槽不宜磨得太深，一般为0.751.5 mm。卷屑槽刃磨太深，刀头强度低，容易折断。切断刀的卷屑槽切断刀的卷屑槽卷屑槽太深卷屑槽太深2.不允许把前面磨低或磨成台阶形，这种刀切削不顺畅，排屑困难，切削负荷增大，刀头容易折断。3.刃磨切断刀和车槽刀的两侧副后角时，应以车刀底面为基准，用钢直尺或直角尺检查。前面被磨低前面被磨低用直角尺检查两侧副后角用直角尺检查两侧副后角4.如果副后角出现负值，切断时刀具会与工件侧面发生摩擦；副后角太大，则刀头强度差，切削时容易折断。副后角为负值副后角为负值副后角太大副后角太大5.刃磨切断刀和车槽刀的副偏角时，要避免出现以下问题刃磨副偏角时容易产生的问题刃磨副偏角时容易产生的问题）副偏角太大）副偏角为负值 ）副切削刃不平直）车刀左侧磨去太多三、车外圆槽的方法三、车外圆槽的方法车外圆槽的方法车外圆槽的方法四、切断四、切断1.切断切断刀的装夹刀的装夹切断刀的装夹必须注意：（1）切断实心工件时，切断刀的主切削刃必须严格对准工件的回转中心，主切削刃中心线与工件轴线垂直。（2）刀柄不宜伸出过长，以增强切断刀的刚度和防止振动。2.切断方法切断方法切断方法切断方法3.容易容易产生的问题和注意事项产生的问题和注意事项（1）被切断工件的平面产生凹凸不平的原因（2）切断时产生振动的原因（3）切断刀折断的原因（4）注意事项刀尖偏斜使工件平面内凹刀尖偏斜使工件平面内凹技能训练技能训练 刃刃磨切断刀和车槽刀磨切断刀和车槽刀1.刃刃磨高速钢切断刀磨高速钢切断刀高速钢切断刀高速钢切断刀刃磨高速钢切断刀的步骤刃磨高速钢切断刀的步骤2.刃刃磨带圆头车槽刀磨带圆头车槽刀带圆头车槽刀带圆头车槽刀带圆头车槽刀刃磨方法与直形车槽刀相似，只是在刃磨主切削刃圆弧时有区别。圆头的刃磨方法是以左手握车刀前端为支点，用右手转动车刀尾带圆头车槽刀圆头的刃磨带圆头车槽刀圆头的刃磨技能技能训练训练 车削车削外圆外圆槽槽1.工件工件图样图样外圆槽工件外圆槽工件2.加工加工工艺卡片工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片课题四车简单轴类工件综合技能训练课题四车简单轴类工件综合技能训练一、轴类工件车削工艺分析一、轴类工件车削工艺分析工艺分析时一般考虑以下几个方面：1.用两顶尖装夹车削轴类工件，至少要装夹3次，即粗车第一端，调头再粗车和精车另一端，最后精车第一端。2.车短小的工件，一般先车某一端面，这样便于确定长度方向的尺寸。车铸锻件时，最好先适当倒角后再车削，这样刀尖就不易碰到型砂和硬皮，可避免车刀损坏。3.轴类工件的定位基准通常选用中心孔。4.车削台阶轴，应先车削直径较大的一端，以避免过早地降低工件刚度。5.在轴上车槽，一般安排在粗车或半精车之后、精车之前进行。6.车螺纹一般安排在半精车之后进行，待螺纹车好后再精车各外圆，这样可避免车螺纹时轴发生弯曲而影响轴的精度。若工件精度要求不高，可安排最后车削螺纹。7.工件车削后还需磨削时，只需粗车或半精车，并注意留磨削余量。二、二、轴类工件的车削质量分析轴类工件的车削质量分析车削轴类工件时产生废品的原因及预防方法车削轴类工件时产生废品的原因及预防方法三、三、减小工件表面粗糙度值的方法减小工件表面粗糙度值的方法常见的表面粗糙度值大的现象常见的表面粗糙度值大的现象a)残留面积残留面积b)毛刺毛刺c)切屑拉毛切屑拉毛d)振纹振纹1.减小残留面积高度（1）减小主偏角和副偏角（2）增大修圆刀尖半径（3）减小进给量2.避免工件表面产生毛刺3.避免磨损亮斑4.防止切屑拉毛已加工表面5.防止和消除振纹（1）机床方面（2）刀具方面（3）工件方面（4）切削用量方面6.合理选用切削液，保证充分冷却润滑技能训练技能训练 分析分析轴类工件的车削工艺轴类工件的车削工艺台阶轴台阶轴1.车削车削工艺分析工艺分析（1）由于轴各台阶之间的直径相差不大，所以毛坯可选用热轧圆钢。（2）为了减少工序，毛坯可直接调质处理。（3）各主要轴颈必须经过磨削，而对车削要求不高，故可采用一夹一顶的装夹方法。但是必须注意，工件毛坯两端不能先钻中心孔，应该将一端车削后，再在另一端搭中心架，钻中心孔。（4）工件用一夹一顶装夹，装夹刚度高，轴向定位较准确，台阶长度容易控制。（5）36h7及两端 25g6外圆的表面粗糙度值较小，同轴度要求较高，需经磨削，车削时必须留磨削余量。2.机械机械加工工艺卡加工工艺卡台阶轴机械加工工艺卡台阶轴机械加工工艺卡技能训练技能训练 车削台阶车削台阶轴轴1.工件图样工件图样台阶轴台阶轴2.工艺工艺分析分析 该工件形状较简单，结构尺寸变化不大，为一般用途轴。3.加工加工工艺卡片工艺卡片加工工艺卡片加工工艺卡片