车工基本知识

车工基本知识
一．车削的基本概念：
1.切削运动：在切削加工中，为了切去多余的金属，必须使工件和刀具做相对的切削运
动。

按照在切削过程中的作用，切削运动分主运动和进给运动。

⑴．主运动：切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动。

⑵．进给运动：使新的切削层不断投入切削的运动。

车削时，工件的旋转是主运动。

通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率较大。

车刀沿着所要形成的工件表面的纵向或横向移动是进给运动也叫走刀运动。

2.切削时工件上的三个表面：车刀在切削工件时，使工件上形成已加工表面，加工表面
和待加工表面。

⑴．已加工表面：已经切去多余金属而形成的新表面。

⑵．待加工表面：即将被切去金属层的表面。

⑶．加工表面：车刀刀刃正在切削的表面。

如下图所示：
二．车刀的工作面和角度
1. 车刀的工作面：
⑴．前刀面：（前面）切屑沿着它排出的刀面。

⑵．后刀面：（后面）后刀面分为：主后刀面和付后刀面。

与工件上加工表面相对着
的是主后刀面；与工件上已加工表面相对着的是付后刀面。

⑶．主刀刃：（主切削刃）前刀面和主后刀面的相交部位，它担负主要的切削工作。

⑷．付刀刃：（付切削刃）前刀面和付后刀面的相交部位，它配合主刀刃完成切削工
作。

⑸．刀尖：主刀刃和付刀刃的交点。

为了提高刀尖强度和延长刀具寿命，很多刀具
都在刀尖处磨出圆弧型或直线型过渡刃。

圆弧型过渡刃也称为刀尖圆弧。

一般
硬质合金车刀的刀尖圆弧半径为
r =0.5-1mm
⑹．修光刃：付刀刃近刀尖处一小段平直的刀刃。

如下图：
任何车刀都由上述组成部分，但数量不完全相同。

如：典型的外圆车刀有3个刀面，2条刀刃和1个刀尖。

而割刀（切断刀）就有4个刀面（2个付后刀面）3条刀刃和2个刀尖。

此外刀刃可以是直线的，也可以是曲线的。

如车成型面的成型车刀的刀刃就是曲线。

2.车刀的辅助平面
为了确定和测量车刀的角度，需要假设以下3个辅助平面作为基准：
⑴．切削平面（P）: 通过刀刃上某一选定点，切于工件加工表面的平面，即为
该点的切削平面。

⑵．基面（Pr）：通过刀刃上某一选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。

基
面与切削平面是相互垂直的，对于车削，基面一般是通过工件轴线的水平
面。

⑶．截面: 通过刀刃上某一选定点，且垂直于刀刃在基面上的投影的平面。

通过
主刀刃的截面为主截面，通过付刀刃的截面为付截面。

3.车刀的角度和主要作用：车刀切削部分共有6个独立的基本角度：前角
（γ0），主后角（α0），付后角（α‘0），主偏角（kr），付偏角（k’r），刃倾角（λs）。

外圆车刀的角度标注方法如图所示：
在截面内测量的角度有：
⑴.前角（γ0）：前刀面与基面之间的夹角。

前角影响刃口的锋利程度和强度，
影响切削变形和切削力。

增大前角能使刃口锋利，减少切削变形和切削力，
并使切削容易排出。

⑵.后角（α0）：后刀面与切削平面之间的夹角。

在主截面内测量的是主后角，
在付截面内测量的是付后角。

后角的主要作用是减少后刀面与工件之间的
摩察。

在基面内测量的角度有：
⑶.主偏角（Kr r）：主刀刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。

主偏角的
作用是可以改变主刀刃和刀头的受力情况和散热条件。

⑷.付偏角（k‘r）：付刀刃在基面上的投影与背离进给方向之间的夹角。

付
偏角的作用是可以减少付刀刃与工件已加工表面之间的摩察。

在切削平面内测量的角度有：
⑸．刃倾角（λs）;主刀刃与基面之间的夹角。

刃倾角的主要作用是可以控制
切屑的派出方向：当刃倾角为负值时还可以增加刀头强度和当车刀受冲击时保
护刀尖。

车刀除了上面6个基本角度外，还可以计算出2个常用角度;
⑹楔角（β0）：在主截面内前刀面与主后刀面之间的夹角。

它影响刀头的强度，
楔角可用下面公式计算：
β0 ＝90°－（γ0 ＋α0）
⑺．刀尖角（εr）;主刀刃与付刀刃在基面上的投影之间的夹角。

它影响刀尖强度
和散热条件，刀尖角可以用下面公式计算：
εr＝180°－（kr ＋k‘r）
车刀前后角的参考数据
工件材料 刀具材料 刀具材料 备注
高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 前角（γo ）
主后角（αo ） 灰口铸铁HT150
0°-5° 5°-10° 粗 精 粗 精 付后角的角度与主后角相同 高碳钢和高碳合金钢
15°-25° 5°-10° 6-8 度 8-12 度 5-7 度 8-10 度 中碳钢和中碳合金钢
25°-30° 10°-15° 低碳钢和低碳合金钢
30°-40° 25°-30° 铝及镁的轻合金 35°-45° 30°-35°
车刀的角度
4. 选择车刀角度的参考意见：
⑴． 在保证刀头强度的基础上选用较大的前角，可以减少切削阻力，减轻机床
负荷，减少切削热的产生。

但是，前角过大将降低车刀的内用度。

⑵． 粗车时，在增大前角的同时，采取负的刃倾角，可以提高刀头强度；精车
时应采取正的刃倾角，以使切屑流向到待加工表面。

⑶．根据工件形状要求，工艺系统的刚性和工件材料的性质，主偏角可以分别
选用90°，75°，60°，45°等。

粗车刀可磨有过渡切削刃。

⑷．为了加强切削刃的强度，刀具应有负倒棱（宽度小于进给量）
⑸．为了提高加工表面粗糙度，车刀上可磨出0°的修光刃（修光刃长度略大于
进给量）
三．刀具材料的选择：刀具材料一般的分2大类，高速钢和硬质合金。

高速钢有T8,T10,W18Cr4V等，钻头一般用W18Cr4V制作。

丝攻板牙一般用T8,T10制作。

硬质合金分2大类，钨鈷(YG)合金适用于加工生铁，青铜一类脆性材料和钨鈷钛(YT)合金适用于加工钢材,锻件，铸钢等。

刀具牌号为：YG6,YG8(式中6，8表示含鈷量6％，8％)，YT5,YT15,YT30(式中5，15，30表示含钛量5％，15％，30％)含钛量高，刀具的红硬性好，但是脆，所以加工锻件，铸钢一类材料应选用含钛量较低的YT5，避免崩刀头。

四．切削用量的选择
切削用量是在切削加工过程中的切削速度，进给量，切削深度的总称，也称为切削三要素。

合理的选择切削用量能有效地提高劳动生产率。

1.切削速度（v）：主运动的线速度就是切削速度。

也可以理解为车刀在一分钟内车削工
件表面的理论展开长度。

它是衡量主运动大小的参数。

（单位：m/min 即米/分）
计算公式为v=πDn/1000 或v=Dn/318
式中：v----切削速度（m/min）；
D----工件待加工表面直径（mm）；
n----车床主轴每分钟转数（r/min）
在实际生产中，往往是已知工件直径，并根据工件材料，刀具材料和加工性质来选定切削速度。

再将切削速度换算成主轴转速。

这是可把公式改写成
n=1000v/πD; 或n=318v/D.
例：已知工件为φ50直径45＃钢，粗车到φ40.5＋0.10
0，使用机床为C6140，使用刀具
为YT15硬质合金车刀，一刀加工到位。

求：机床主轴转速？
解：YT15硬质合金车刀粗车切削速度可选60m/min。

所以转速n=318v/D＝318x60/50=381r/min
切削速度的选择：
i.车刀材料：使用硬质合金车刀可比高速钢车刀的切削速度高几倍。

ii.工件材料：切削强度和硬度都较高的工件时，因为车刀容易磨损，所以切削速度选得低些。

脆性材料如生铁，虽然强度不高，但车削时形成崩碎铁屑，热量
集中在刀尖处不易传散，因此，切削速度也应选得低些。

车削有色金属和非金属材料时可以选得高些。

iii.表面粗糙度：表面粗糙度要求高的工件，用硬质合金车刀车，切削速度应选得高些。

反之，用高速钢车刀车，切削速度应选得低些。

iv.切削深度和进给量：当切削深度和进给量增大时，切削时产生的切削热和切削力都较大，所以应适当降低点切削速度。

反之可以提高。

总之，实际生产中，情况比较复杂，一般需靠逐步积累经验才能做到心中有数。

总的来说，粗车时选择切削用量的顺序，应把切削深度放在首位，其次是进给量，最后是切削速度。

如果用硬质合金车刀精车，应该尽可能提高切削速度。

因为精车时，切削深度和进给量受工件精度和表面粗糙度的限制，一般取得较小。

尤其是表面粗糙度要求较高时，进给量更应该取得小一些。

YT15的切削速度为：40-100m/min
W18Cr4V(高速钢) 的切削速度为：10-30m/min
2.切削深度的选择：
粗车时，加工余量比较多，这时不要求很高的表面粗糙度，在考虑机床动力，工件和车床刚性及刀具的强度和刚性许可的情况下，尽可能选用较大的切削深度，以减少进给次数，提高劳动生产率。

但是切削深度选得过大会引起机床震动，如果超过机床和车刀的承受能力就会损坏机床和车刀。

切削深度：粗车：2-10mm(根据机床功率大小)
精车：0.1-0.5mm
3.进给量（走刀量）的选择：
切削深度选定后，进给量也应选得大一些。

但是，进给量的大小受到机床，刀具的刚性，强度，工件精度，表面粗糙度和断屑条件等的限制。

当进给量太大时，会引起机床和刀具的损坏，工件弯曲，表面粗糙度降低等。

进给量：粗车：0.3-0.8 mm/r.
精车：0.08－0.25 mm/r.
注：镗孔，车螺纹时的切削三要素应比车外圆低一挡，割断时再低一挡。

附：在车床上使用钻头钻孔的切削参数：
钻头材料:W18Cr4V;加冷却液;被加工材料:钢件)
1.钻孔直径φ2: s=0.03-0.12mm/r; v=70.7-26.8m/min; n=11240-4260r/min
2.钻孔直径φ5: s=0.05-0.20mm/r; v=70.5-27m/min; n=4540-1720r/min
3.钻孔直径φ6: s=0.06-0.30mm/r; v=59.5-23.4m/min; n=3155-1110r/min
4.钻孔直径φ8: s=0.08-0.30mm/r; v=54.6-20.9m/min; n=2170-935r/min
5.钻孔直径φ10: s=0.08-0.30mm/r; v=59.6-25.6m/min; n=1900-815r/min。