车床详细结构原理讲解.

第页第页第页第页常用车刀的名称、形状和工作位置如图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常用9种车刀的工作位置510.1.1车削刀具第页第页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，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为广泛。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，由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、光杠、丝杠、后顶尖、底座和卡盘等组成。(1)床身。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，分别来承放刀架和尾架。10.2.1卧式车床的组成第页第页9动画19卧式车床的主要结构第页第页(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。动画20卧式车床的主要结构第页第页10.2.2车床的传动系统C6132型卧式车床传动系统如动画21所示。12动画21C6132车床传动系统第页第页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(见动画22、视频1)。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与车床轴心产生偏差，因此需用划线盘帮助校正工件的位置。动画22三爪卡盘第页第页视频1三爪卡盘安装14三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。三爪卡盘适用于装夹大批量生产的中小型规则零件。第页第页2.四爪卡盘15四爪卡盘主要用来夹持方形、椭圆或不规则形状的工件。它四个卡爪是用扳手分别调整的(见动画23、视频2)。故不能自动定心，需在工件上划线进行找正，装夹比较费时。四爪卡盘夹紧力较大，可用于夹持尺寸较大的圆形工件。动画23四爪卡盘视频2四爪卡盘装夹工件第页第页163.两顶尖安装工件如视频3所视,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。视频3用顶尖装夹工件第页第页(1)前顶尖。动画24前顶尖动画25前顶尖2插在主轴锥孔内与主轴一起旋转的顶尖称作前顶尖(见动画24)。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25所示。17第页第页(2)顶尖。插入车床尾座套筒内的顶尖称为后顶尖，有固定顶尖（见动画26）和回转顶尖（见图2）两种。在高速切削时，固定顶尖与工件中心孔因滑动摩擦而产生高热，碳钢顶尖和高速钢顶尖会出现退火现象。因此，目前多数使用镶硬质合金的顶尖，如动画26(b)所示。固定顶尖定心正确、刚性好，但工件和顶尖因滑动摩擦，易发热，一旦过热就会把中心孔或动画26固定顶尖顶尖“烧坏”。因此，固定顶尖适用于低速加工，且精度要求较高的工件。支撑细小工件时可用反顶尖，如动画26(c)所示。18第页第页图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)。回转顶尖克服了固定顶尖的缺点，将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，因此能承受很高的旋转速度，目前应用很广。但回转顶尖存在一定的装配累积误差，尤其当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生径向摆动，从而降低加工精度。19第页第页(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带动旋转。鸡心夹头的一端装有方头螺钉，用来紧固工件(见动画27、视频4)。20动画27用鸡心夹头传动工件视频4用鸡心夹头传动工件第页第页动画28用三爪自定心卡盘代替拨盘有时也可用三爪自定心卡盘代替拨盘，如动画28所示。21第页第页4.一夹一顶安装工件对于质量较大，或加工余量较大的工件，可采取前端用卡盘夹紧，后端用后顶尖顶住的装夹方法(见视频5)。为了防止工件轴向窜动，可在卡盘内增加一个限位支撑，即轴向定位,见动画29(a)和视频4；也可利用工件上的台阶定位，见动画29(b)。动画29一夹一顶安装工件22第页第页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30所示。动画30反向顶尖与活顶尖装夹工件23第页第页反向顶尖的锥孔孔径直径应比装夹工件外圆大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，淬火硬度至40～45HRC。反向顶尖的优点是可以不停机装夹工件，生产效率高，但反向顶尖装夹是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，造成打刀。24第页第页6心轴安装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。(1)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31(a)所示。其特点是制造容易，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。台阶式心轴，如动画31(b)所示，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，一次可夹多个零件，但加工精度较低。如果装上快换垫圈，装卸工作就会很方便。(2)胀力心轴。是靠材料弹性变形所产生的胀力来固定工件，其制造简单，装卸方便，精度较高，应用很广泛，见动画31(c)。25第页第页动画31各种常用心轴用心轴装夹工件装卸方便，且加工容易达到技术要求(见视频5)。但遇到外圆较大，内孔较小，定位长度较短的工件时，建议不要采用心轴安装，而考虑以外圆为基准的安装方法。视频6用心轴装夹工件26第页第页花盘装夹常用于装夹形状复杂的工件,见动画32、视频6。在花盘上装夹工件时，找正加工位置比较费时。另外还要用平衡铁或弯板等平衡工件，以防止工件在旋转时产生振动。花盘装夹工艺见动画32、视频6。7.花盘装夹动画32花盘装夹视频7花盘装夹工件27第页第页8.中心架动画34利用中心架车端面动画33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33、视频7。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34。28第页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35和视频7。9.跟刀架动画35鸡心夹头和跟刀架传动视频8中心架和跟刀架29第页第页10.3车削加工基本方法车削加工最基本的就是车削外圆。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)，切削速度采用中等或中等偏低的，以提高生产率及刀具的耐用度。10.3.1车削外圆30第页第页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)正确安装工件。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)正确安装车刀。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。刀杆下垫片应平整，且以少为宜。(3)机床调整。用变速手柄调整主轴转速和刀架进给量。(4)试切。通过试切来确定被吃刀量，以准确控制尺寸。(5)车削外圆。车削外圆的步骤如下：31第页第页车削端面时，常用弯头车刀或偏刀，如动画36～38所示。车刀安装时，刀尖应对准工件中心，不然车出的端面中心会留有凸台。10.3.2车削端面动画36弯头车刀车端面动画37偏刀车端面动画38偏刀精车端面32第页第页10.3.3车削锥面锥面分外锥面和内锥面两种。锥面车削的方法有：1.宽刀法（又称样板刀法，见动画39)这种方法仅适用于车削较短的内、外圆锥面。优点是生产率高，能加工任意角度的圆锥面。缺点是加工的圆锥面长度较小，且要求机床与工件系统有较好的刚度。动画39宽刀法车圆锥33第页第页2.转动小拖板法（又称转动小滑板法）（动画40、视频8）将刀架小拖板绕转盘轴线转－α角（为锥面的斜角）,然后用螺钉紧固。加工时，转动小拖板手柄，使车刀沿锥面的母线移动，即可加工出所需的圆锥面。这种方法的优点是调整方便，操作简单，可以加工斜角为任意大小的内外圆锥面，因而应用广泛。缺点是所切圆锥面的长度受小拖板行程长度的限制，且不能自动进给。动画40转动小拖板法车圆锥视频9转动小拖板法车圆锥34第页第页3.偏移尾座法（见动画41、视频9）长度较大，锥度又较小的圆锥体工件，可将工件装夹在两顶尖之间，将尾座顶尖偏移一个距离S，使工件的旋转轴线与机床主轴轴线相交一个角，利用车刀的纵向进给，车出所需的圆锥面。动画41偏移尾座法车圆锥这种方法的优点是能自动进给车削较长的圆锥面，加工表面粗糙度小。缺点是不能加工锥孔和锥角很大的圆锥面（一般α8°），而且精确调整尾座偏移量较费时。根据动画41，可以方便地