车工课件

项目1车削加工的基本知识1.1入门知识•一、车床简介•1.车床主要组成车床主要由主轴变速箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板部分、刀架、尾座及冷却、照明等部分组成。•（1）主轴变速箱主轴变速箱简称主轴箱。其主要作用是使主轴获得不同的转速。主轴用来安装卡盘，卡盘用来装夹工件。•（2）交换齿轮箱作用：把主轴运动传给进给箱，在必要时调换箱内齿轮后，可以车削各种不同螺距的螺纹。•（3）进给箱进给箱：利用箱内的齿轮机构，把主轴传递的动力传给光杠或丝杠；变换箱外的手柄，可以使光杠或丝杠得到不同的转速。丝杠：用来车削螺纹光杠：用来带动溜板箱，使车刀做横向或者纵向进给运动。•（4）溜板箱作用：把光杠或丝杠传来的运动传递给床鞍及中滑板，以形成车刀纵向或横向进给运动。•（5）床鞍和滑板床鞍用于支承滑板与实施纵向进给。滑板分中滑板和小滑板，中滑板用于横向进给，小滑板用于对刀、短距离的纵向进给、车圆锥等。•（6）刀架刀架用于装夹车刀•（7）尾座尾座用途广泛，装上顶尖可支顶工件；装上钻头可钻孔；装上板牙、丝锥可套螺纹和攻螺纹；装上铰刀可铰孔等。•（8）床身精度要求比较高。作用:支承车床其它部件，是床鞍和尾座的导向部分。•（9）冷却部分作用：给切削区浇注充分的切削液，降低切削温度，提高工件加工质量和刀具寿命。•车削运动和切削用量•1.车削运动车床的切削运动主要是指工件的旋转运动和车刀的直线运动。•（1）.主运动车削时形成车削速度的运动。工件的旋转运动就是主运动。•（2）.进给运动使工件多余材料不断被车去的运动。•2.车削时工件上形成的表面•（1）待加工表面•（2）已加工表面•（3）过渡表面•3.切削用量•切削用量(又称切削有三要素)是衡量车削运动大小的参量。•※切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。•即：练习题•车削半径为60mm的工件，若选切削速度为60m/min，试求车床主轴转速。№•三、车床润滑与保养•1.车床的润滑•2.车床的保养•四、切削液•1.切削液的作用•（1）冷却作用（2）润滑作用•（3）清洗作用（4）防锈作用•2.切削液的种类•（1）乳化液（2）切削油•3.切削液的选择•五、安全文明生产1.2车刀•一、常用车刀材料•1.对车刀切削部分材料的要求•（1）硬度高（2）耐磨性好（3）耐热性好•（4）有足够的强度和韧性（5）有良好的工艺性能•2.常用车刀材料•常用车刀材料有高速钢和硬质合金两大类。•常用的硬质合金有三类：•钨钴类（K类）•钨钛钴类（P类）•钨钛钽钴类（M类）•二、常用车刀的种类和用途•1.车刀的种类•2.车刀的用途•3.硬质合金可转位车刀三、车刀的主要角度•1、车刀的组成（1）前刀面（2）后刀面（3）主切削刃（4）副切削刃（5）刀尖（6）修光刃2.测量车刀角度的辅助平面五、车刀的磨损及车刀的刃磨非正常磨损-破损突发的破坏，随机的磨钝失效正常磨损正常工作时逐渐产生的损耗1、车刀的正常磨损2.刀具磨钝标准◆磨钝标准—刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。◆选择原则小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝；•3.刀具寿命：指一把刀具从投入切削起，直到刀具达到磨钝标准为止的时间总和。刀具耐用度：是刀具两次刃磨之间实际进行切削的时间。切削用量对刀具耐用度T的影响：v最大，f次之，ap最小。•4.刀具刃磨车刀的刃磨一般有机械刃磨和手工刃磨两种。进行车刀刃磨时，必备有磨刀砂轮。(1)砂轮的选择常用的砂轮有两种，一种是氧化铝砂轮，另一种是碳化硅砂轮。刃磨时必须根据刀具材料来选用砂轮。氧化铝砂轮多呈白色，其砂粒韧性好，较锋利，但硬度稍低，常用来刃磨高速钢车刀和碳素工具钢刀具；而呈绿色的碳化硅砂轮的砂粒硬度高，切削性能好，但较脆，常用来刃磨硬质合金刀具。另外，还可采用人造金刚石砂轮刃磨刀具，这种砂轮既可刃磨硬质合金刀具，也可磨削玻璃、陶瓷等高硬度材料。砂轮的粗细以粒度表示，一般分为36#、60#、80#和120#等级别，粒度愈大则表示组成砂轮的磨料愈细，反之则愈粗。一般粗磨时选用粒度小颗粒粗的平形砂轮，精磨时选用粒度大颗粒细的杯形砂轮。⑵手工刃磨的方法和步骤①粗磨主后面同时磨出主偏角及主后角。如图1-1（a）所示。②粗磨副后面同时磨出副偏角及副后角，如图1-1（b）所示。③磨前面同时磨出前角，如图1-2所示。④磨断屑槽其目的是使断屑容易。断屑槽常见的形式有圆弧型和直线型两种，如图1-3所示。刃磨圆弧断屑槽，必须先把砂轮的外圆与平面的相交处修整成相应的圆弧。刃磨直线形断屑槽，其砂轮的外圆与平面的相交处必须修整得比较尖锐。刃磨时，刀尖可向上或向下磨削。（a）（b）图1-1粗磨后角、副后角（a）粗磨后角（b）粗磨副后角图1-2粗磨前面（a）（b）图1-3断屑槽的型式（a）圆弧型（b）直线型磨削断屑槽时，注意刃磨时的起点位置应和刀尖、主切削刃离开一小段距离，以防止将刀尖和切削刃磨坍，磨削时用力不能过大，应将车刀沿刀杆方向上下缓慢移动。刃磨断屑槽的方法如图1-4所示。⑤精磨主后面和副后面刃磨方法如图1-5所示，刃磨时，将车刀底平面靠在调整好角度的台板上，刀刃轻轻靠在砂轮的端面上并沿砂轮端面缓慢地左右移动，使砂轮磨损均匀，保证车刀刃口平直。（a）（b）图1-4刃磨断屑槽的方法（a）向下磨（b）向上磨图1-5精磨主后面和副后面⑥磨负倒棱刃磨方法如图1-6所示，刃磨时，用力要轻微，车刀要沿主刀刃的后端向刀尖方向摆动。磨削方法有直磨法和横磨法，多用直磨法。负倒棱的宽度一般为进给量的（0.5～0.8）倍，负倒棱倾斜角为（-5º～-10º）。（a）（b）（c）图1-6负倒棱及磨负倒棱的方法（a）负倒棱（b）直磨法（c）横磨法⑦磨过渡刃过渡刃有直线形和圆弧形两种，刃磨方法与精磨后面时基本相同。对于车削较硬材料的车刀，也可以在过渡刃上磨出负倒棱；对于大进给量车削的车刀，可以用同样的方法在副切削刃上磨出修光刃。采用的砂轮与精磨后面时所用的砂轮相同。⑧研磨为了保证工件表面加工质量，对精加工使用的车刀，常进行研磨。研磨时，用油石加一些机油，然后在刀刃附近的前面和后面以及刀尖处贴平进行研磨，直到车刀表面光洁，看不出磨削痕迹为止。这样既可使刀刃锋利，又能延长车刀的使用寿命。如图1-7所示。图1-7用油石研磨车刀⑶车刀刃磨的注意事项①刃磨时，握刀姿势要正确，双手拿稳车刀，使刀杆靠于支架，并让被磨表面轻贴砂轮。用力要均匀，不能抖动。②磨碳素钢、高速钢及合金钢时，要及时将发热的刀头放入水中冷却，以防刀刃退火，失去其硬度；磨硬质合金刀具时，不需要进行冷却，否则，刀头的急冷会导致刀片碎裂。③在盘形砂轮上磨刀时，尽量避免在砂轮端面上刃磨；在杯形砂轮上磨刀时，不准使用砂轮的内圈。④刃磨时，刀具应往复移动，固定在砂轮某处磨刀，会导致该处形成凹坑，不利于以后的刃磨。同时，砂轮表面要经常修整，以保证刃磨质量。⑤刃磨结束后，随手关闭砂轮机电源。1.3切削用量的选择•一、选择切削用量的意义合理选择切削用量对提高劳动生产率、延长车刀使用寿命、保证加工质量、增加经济效益都有十分重要的意义。切削用量是否合理的标准是：（1）是否能保证工具表面的加工质量。（2）在机床刚性允许的条件下是否能充分发挥机床的功率。（3）在保证加工质量和刀具寿命条件下是否能充分发挥刀具的切削性能。•二、选择切削用量的原则1.粗车时切削用量的选择粗车时主要以提高生产率为主，应尽快地把多余材料切除，原则上应选大的切削用量，但又不能将切削用量三要素同时增大。2.半精车、精车时切削用量的选择精车、半精车的进给量应选得小一些，切削速度应根据刀具材料选择。高速钢车刀应选较低切削速度（vc5m/min）；硬质合金车刀应选择较高的切削速度（vc80m/min）。1.4金属切削过程•一、切削的类型•1.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。•2.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表面粗糙。•3.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。4.单元切屑：菱形单元分离体，较低vc，较大ap，f加工硬度较高塑性较差金属时产生。二、积屑瘤当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤。积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤2、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件表面粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤。•三、切削力1、切向力（切削力）Fz：总切削力在主运动方向上的正投影，其大小约占总切削力的95~99%,是三个分力中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；2、轴向力（进给力）Fx:总切削力在进给方向上的正投影，其大小约占总切削力的1~5%,它是设计和验算机床进给机构必须的参数；3、径向力（背向力）Fy:总切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。•切削力Fr的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：•1.切向力Fz•2.轴向力Fx•3.径向力Fy222ZyXFFFFr•主偏角影响径向力的分配：•切削热产生原因：•1.切屑变形；•2.工件与刀具的摩擦；•切削热传出途径：•a.由切屑带走，带走越多越有利；•b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利；•c.传入工件，使工件温度升高，引起工件变形，产生误差；•d.传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降低，磨损加快。•1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用大的背吃刀量和小的进给量。•2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；•冷却液一般有：•水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。•切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。•乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油加水稀释而成，应用最广泛。•五、断屑1.定义：切屑在流动和卷曲的过程中，变形程度超过了材料的极限强度，切屑就自行折断，这就是断屑。2.切屑的形状车削金属时，被切削层金属经受了较大的塑性变形变成切屑。切屑在流动和卷曲过程中碰到障碍物，切屑将附加变形。因工件材料、车刀几何角度及切削用量的不同，切屑附加变形的程度也不同，车削塑性材料时，常会出现“C”字形切屑、螺旋状切屑和带状切屑等“C”字形切屑螺旋状切屑带状切屑不同形状切屑形成的原因及特点切屑的形状切屑形成的原因特点“C”字形切屑采用带有断屑槽的车刀车削工件切屑体积小，清理方便，但易产生飞溅。螺旋状切屑采用带有卷屑槽的车刀车削工件切屑稳定可靠，切屑流向向下，不易跟工件相碰，不飞溅且清理方便。带状切屑高速车削塑性金属材料切屑很长，经常回缠绕在工件或刀杆上，易拉伤工件表面、损坏刀刃、甚至还会飞出伤人，在车削时应尽量避免产生带状切屑。3.影响切屑的因素•影响切屑的因素有断屑槽的尺寸形状、切屑用量和车刀的几何角度。•a)断屑槽的尺寸形状断屑槽有直线型、圆弧型和直线圆弧型等几种。一般来讲宽度减小能使切屑卷曲半径减小，增大卷曲变形和弯曲应力，容易断屑。•但断屑槽的宽度必须与进给量和切削深度联系起来考虑。例如进给量小，槽应狭些；切屑深度小槽也应适当减小。否则切屑不易在槽是卷曲，往往不流经槽底而形成不断的带状切屑。•断屑槽的尺寸参数应与切削用量的大小相适应，否则会影响断屑效果。常用的断屑槽截面形状有直线形、直线圆弧形和圆弧形。•b)切屑用量切屑用量中对断屑影响最大的是进给量，其次是切削深度和切削速度。•进给量进给量加大，切削厚度按比例增大，使切屑卷曲半径减小，弯曲应力增大，切屑易折断。•切削深度切削深度减小，过渡刃和副切削刃参加切削的比例增大使出屑