车工工艺PPT

第页第页目录第10章车削加工10.1概述10.1.1车削刀具10.1.2车削加工的工艺特点10.2卧式车床10.2.1卧式车床的组成10.2.2车床的传动系统10.2.3车床常用附件10.3车削加工基本方法10.3.1车削外圆10.3.2车削端面10.3.3车削锥面10.3.4车成形面10.3.5车螺纹10.4其他车床简介10.4.1六角车床10.4.2立式车床10.4.3重型卧式车床10.4.4落地车床10.4.5自动和半自动车床10.4.6仿形车床10.4.7其他几种车床第页第10章车削加工在车床上的车削加工是指用车刀进行切削加工。车削加工时，工件作回转运动，车刀作进给运动，刀尖点的运动轨迹在工件回转表面上，切除一定的材料，从而形成所要求的工件的形状。工件的回转为主运动，而刀具的进给运动可以是直线运动，也可以是曲线运动。不同的进给方式，车削形成不同的工件表面。在原理上，车削所形成的工件表面总是与工件的回转轴线是同轴的。车削能形成的工件型面有内表面和外表面的圆柱面、端面、圆锥面、球面、椭圆柱面、沟槽、螺旋面和其他特殊型面，如表1中的动画1～动画18所示。110.1概述第页表1车削的加工类型2动画1车端面动画2车外圆动画3车孔动画4钻孔动画5扩孔动画6铰孔第页3续表动画7车外螺纹动画8车内螺纹动画9攻内螺纹动画10切外槽动画11切内槽动画12切端面槽第页续表4动画13外圆滚花动画14车锥面动画15成形车削动画16同轴靠模车削动画17仿形车削动画18曲面车削第页10.1.1车削刀具常用的九种车刀的位置如图1所示。45°、75°右偏刀(由床尾向床头方向进给)适合加工外圆；90°右偏刀适于修正外圆和直角台阶；宽刃光刀适于精加工外圆；90°端面车刀适于加工端面；右偏刀适于加工外圆和直角台阶；内孔车刀适于加工通孔；内孔端面车刀适于加工不通孔端面。图1九种主要车刀的工作位置5第页610.1.2车削加工的工艺特点车削加工是应用最为广泛的加工工艺。其主要特点为：(1)易于保证各加工面之间的位置精度。车削时工件作主运动，绕某一固定轴回转，各表面具有同一的回转轴线。因此，各加工表面的位置精度容易控制和保证。(2)切削过程比较平稳。一般情况下车削过程是连续进行的（不像铣削和刨削，在一次走刀过程中，刀齿有多次切入和切出，易产生冲击）。并且当刀具几何形状、以及ap和f一定时，切削层的截面尺寸稳定不变，切削面积和切削力基本不变，故切削过程比铣削、刨削稳定。又由于车削的主运动为回转运动，避免了惯性力和冲击的影响，所以车削允许采用较大的切削用量，进行高速切削或强力切削，有利于生产率的提高。第页车削加工特点37(3)刀具简单。车刀是机床刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装都比较方便。车削加工的经济精度为IT11～IT7，也可达IT6；表面粗糙度Ra值为12.5～0.8μm。第页810.2卧式车床在现代机器制造中，车床是各种金属切削机床中应用最多的一种，约占金属切削机床总数的20%～35%。车床中又以卧式车床应用最广。其特点是万能性好，适用于加工一般的工件。卧式车床的主要结构如动画19所示，主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、光杠、丝杠、后顶尖、底座和卡盘组成。(1)床身。这是支撑车床的基础部分，联接各主要部件并保证各部件之间有准确的相对位置，床身上面有两条相互平行的纵向导轨，分别用于承放刀架和尾架。10.2.1卧式车床的组成第页9动画19卧式车床的主要结构第页(2)主轴箱。装有主轴和主轴变速机构。通过改变变速机构手柄的位置使主轴获得各档转速。主轴为一空心轴，前端的内锥面用来安装顶尖，外锥面可安装卡盘等车床附件。主轴带动工件旋转，同时通过传动齿轮带动挂轮旋转，将运动传至进给箱。(3)进给箱。内装有进给运动的变换机构，用以改变进给量或加工螺纹的导程。进给箱的作用是将主轴的旋转运动传递给光杠或丝杠。(4)溜板箱。车床进给运动的操纵箱。溜板箱内有纵横向进给传动机构、反正向机构、开合螺母机构、快速移动机构、过载保护机构、互锁机构等。通过箱内的齿轮变换，将光杠传来的旋转运动变为车刀的直线运动；也可操纵对开螺母，由丝杠带动车刀作纵向移动，车削螺纹。10第页11(5)刀架。由大拖板、中拖板、转盘、小拖板和方刀架组成。用来装夹车刀并可作纵向、横向和斜向运动。(6)尾座。支撑工件，安装孔加工刀具，可在导轨上纵向移动并固定在所需位置上。(7)光杠。将进给箱的运动传给溜板箱，使车刀作自动进给。(8)丝杠。在车削螺纹时使车刀按要求作纵向移动。第页10.2.2车床的传动系统C6132型卧式车床传动系统如动画20所示。12动画20C6132车床传动系统第页10.2.3车床常用附件为了满足各种车削工艺的需要，车床上常配备各种附件。车床常用附件有三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、顶尖、心轴、中心架和跟刀架等。131.三爪卡盘三爪卡盘是自定心夹紧装置，用锥齿轮传动，如动画21和视频1所示。适宜于夹持圆形、正三角形或正六边形等工件。其重复定位精度高、夹持范围大、夹紧力大、调整方便，应用比较广泛。在装夹较长的工件时，远离卡盘的一端中心可能和车床轴心不重合，需要用划线盘来校正工件的位置。动画21三爪卡盘第页视频1三爪卡盘安装（点击画面启动视频）14三爪卡盘适用于装夹大批量生产的中小型规则零件。三爪卡盘一般有正反两副卡爪或一副正反都可使用的卡爪，各爪都有编号，在装卡爪时应按顺序安装。用正爪装夹工件时，工件的直径不能太大，卡爪伸出卡盘圆周一般不超过卡爪长度的1/3，否则卡爪与平面螺纹啮合很少，受力时易使卡爪上的螺纹碎裂而产生事故。所以在装夹大直径工件时应尽量使用反爪。第页2.四爪卡盘15四爪卡盘的四个卡爪是用扳手分别调整的，故不能自动定心，需在工件上划线进行找正，装夹比较费时。四爪卡盘主要用于夹持方形、椭圆或不规则形状的工件。因四爪卡盘夹紧力较大，可夹持尺寸较大的圆形工件（见动画22和视频2）。动画22四爪卡盘视频2四爪卡盘装夹工件第页163.两顶尖安装工件顶尖的作用是定中心、承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两类。用顶尖装夹工件如视频3所示。视频3用顶尖装夹工件第页17插在主轴锥孔内与主轴一起旋转的顶尖称作前顶尖，如动画23所示。前顶尖随工件一起转动，与中心孔无相对运动，不发生摩擦。有时为了准确和方便起见，也可以在三爪自定心卡盘上夹一段钢材，车成60°代替前顶尖，如动画24所示。动画23前顶尖1动画24前顶尖2(1)前顶尖。第页18插入车床尾座套筒内的顶尖称为后顶尖，后顶尖又分为固定顶尖和回转顶尖两种。在车削中，固定顶尖与工件中心孔产生滑动摩擦而发生高热，在高速切削时，碳钢顶尖和高速钢顶尖往往会退火,见动画25(a)。因此，目前多数使用镶硬质合金的顶尖，如动画25(b)所示。固定顶尖的优点是定心正确、刚性好，缺点是工件和顶尖是滑动动画25固定顶尖摩擦，摩擦过热时会把中心孔或顶尖“烧坏”，因此，固定顶尖适用于低速加工精度要求较高的工件。支撑细小工件时可用反顶尖如动画25(c)所示。(2)后顶尖。第页19图2回转顶尖为了避免后顶尖与工件中心孔摩擦，常使用回转顶尖，如图2所示。回转顶尖把顶尖与工件中心孔的滑动摩擦改成顶尖内部轴承的滚动摩擦，能承受很高的旋转速度，克服了固定顶尖的缺点，因此目前应用很广。但回转顶尖存在一定的装配累积误差，另外当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生径向摆动，从而降低加工精度。第页(3)工件的传动。工件由插在主轴和尾座锥孔内的顶尖支持并定位后，由安装在主轴上的拨盘通过鸡心夹头来带动工件旋转。鸡心夹头的一端装有方头螺钉，用来紧固工件(见动画26和视频4)。20动画26用鸡心夹头传动工件视频4用鸡心夹头传动工件第页有时也可用三爪自定心卡盘代替拨盘，如动画27所示。21动画27用三爪自定心卡盘代替拨盘第页22动画28一夹一顶安装工件视频5一夹一顶安装工件4.一夹一顶安装工件对于质量较大，加工余量也较大的工件，若再采用两顶尖安装的方法加工，就无法提高切削用量、缩短加工时间。此时可采取前端用卡盘夹紧，后端用后顶尖顶住的装夹方法。为了防止工件轴向窜动，工件应轴向定位，即在卡盘内增加一个限位支撑，如动画28(a)、视频5所示；或利用工件上的台阶定位，如动画28(b)所示。第页23动画30反向顶尖与活顶尖装夹工件5.用反向顶尖不停机装夹工件对于直径小于50mm，长度和最小直径比小于12的轴类零件，精度要求不高，外圆车削后还须磨削，则可采用反向顶尖不停机装夹工件，如动画29所示。动画29反向顶尖与活顶尖装夹工件第页(1)反向顶尖的锥孔孔径直径要求。反向顶尖的锥孔孔径应比装夹工件外圆大，一般在7～8mm，圆锥斜角为15°～20°。装夹时，要求较高的同轴度，以保证定位精度。反向顶尖的材料可用T7、T8，淬火硬度在40～45HRC。(2)反向顶尖的优点是可以不停机装夹工件，生产效率高，但用反向顶尖装夹时，靠反向顶尖和回转顶尖的摩擦力来带动工件旋转的，车削时必须注意后顶尖应顶紧，否则易产生滑动，出现打刀现象。24第页6心轴安装25心轴安装是以工件内孔为基准保证零件加工的位置精度，中小型的套、带轮等零件，一般可用心轴安装，心轴制造容易，使用方便，因此在工厂应用很广泛。(1)实体心轴。实体心轴有不带台阶和带台阶两种。不带台阶的实体心轴有1:1000～1:5000的锥度，又称小锥度心轴，如动画30(a)所示。这种心轴的特点是制造容易，加工出的零件精度较高。缺点是轴向无法定位，承受切削力小，装卸不太方便。动画30(b)所示为台阶式心轴，其圆柱部分和零件保持较小的间隙配合，工件靠螺母来压紧。优点是一次可夹多个零件，缺点是精度较低。如果装上快换垫圈，装卸工作就会很方便。(2)胀力心轴。胀力心轴靠材料弹性变形所产生的胀力来固定工件，由于装卸方便，精度较高，应用很广泛，见动画30(c)。第页动画30各种常用心轴26用心轴安装设计制造简单，装卸方便，比较容易达到技术要求(见视频6)。但是，当加工的外圆很大，内孔很小，定位长度较短的工件时，不宜采用心轴安装，而可考虑采用以外圆为基准的安装方法。视频6用心轴装夹工件第页花盘装夹常用于装夹形状复杂的工件。在花盘上装夹工件时，找正比较费时。同时，要用平衡铁平衡工件和弯板等，以防止旋转时发生振动。花盘装夹如动画31、视频7所示。277.花盘装夹动画31花盘装夹视频7花盘装夹工件第页288.中心架动画33利用中心架车端面动画32利用中心架车阶梯轴中心架是固定在床身导轨上的，用以车削有台阶或需要调头车削的细长轴，以增加轴的刚度，避免加工时由于刚度不够而产生形状误差，见动画32和视频8。中心架也可用来车削细长轴的端面，以增加轴的刚度，见动画33。第页跟刀架装在车床刀架的大拖板上，与整个刀架一起移动，用来车削细长的光轴，以增加轴的刚度，避免加工时由于刚度不够而产生形状误差，见动画34和视频8。9.跟刀架29动画34鸡心夹头和跟刀架传动视频8中心架和跟刀架第页3010.3车削加工基本方法车削加工最基本的是车削外圆。车外圆常须经过粗车和精车两个步骤。粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分加工余量，使工件接近最后形状和尺寸。为了保护刀刃，提高刀具的耐用度，减少基本工艺时间，粗车时第一刀的被吃刀量应尽量取得大些，并尽可能将粗车余量在一次或两次进给中切去。切铸件、锻件时，因表面有硬皮，可先车端面，或者先倒角，然后选择大于硬皮厚度的吃刀量，以免刀刃被硬皮过快磨损。粗车时在机床及刀具的强度及工件刚度许可的情况下，进给量也应尽量取大一些(0.3～1.2mm/r)，以提高生产率。而采用中等或中等偏低的切削速度，以提高刀具的耐用度。10.3.1车削外圆第页31精车时主要考虑保证加工精度和表面粗糙度的要求，一般采用较小的被吃刀量和进给量，采用较高的切削速度。(1)工件安装。应使工件安装正确，即应使工件轴线与车床主轴轴线重合。同时工件应尽量夹紧。(2)车刀安装。应使车刀安装正确，即刀尖应与工件回转轴线等高。车刀刀杆应与车床轴线垂直。车刀在方刀架伸出的长度，一般以刀体高度的1.5～2倍为宜。刀杆下垫