机械加工——外圆加工

对于三角形螺纹、梯形螺纹及矩形螺纹，它的牙 形均要求垂直对称于工件轴线。如果装斜，车出的螺栓 牙形将不准确。 机 械 制 造 技 术
（a）装偏后的牙形角
（b）正确的牙形角
车刀安装对牙形角的影响
2. 三角形螺纹车削方法 （1）直进法
牙形较准确。但由于车刀两刃同时切削而且排屑不 畅，受力大，车刀易磨损，切削会划伤螺纹表面。 机 械 制 造 技 术
度均很高、能耗大。
单个磨粒的典型磨削过程可分为： 滑擦、刻滑和切削三个阶段。
2. 磨削运动与磨削用量
外圆磨削时，砂轮的旋转运动为主运动，砂轮的横向 进给和工件的旋转运动及其纵向进给为进给运动。 机 械 制 造 技 术
外圆的磨削运动
（1）磨削速度
磨削速度是指砂轮磨削时圆周速度。
VC
d0 n
机 械 制 造 技 术
机 械 制 造 技 术
（2）后角的选择 后角的选择原则是：在保证刀具有足够的散热 性能和强度的基础上，还应确保刀具锋利， 以减少刀具工件摩擦。
粗加工时，取较小后角；精加工时，取较大后角
（3）主偏角的选择 选择主偏角的原则是：在工艺系统刚度允许的 范围内，主偏角应尽量选小些.
但车细长轴时为了减轻工件弯曲和振动应采用较大 主偏角，一般在 75°～90°之间选取；车阶台轴时 则取 90°
3. 工件的装夹
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三爪卡盘自定心装夹
四爪单动卡盘装夹
双顶尖装夹
中心架装夹
芯轴装夹
4. 切削用量的选择 （1）背吃刀量的选择
机 械 制 造 技 术
一般情况下取值为2～5mm。 粗车时，尽可能选用较大的背吃刀量； 精车时，选择较小的背吃刀量。
（2）进给量的选择
背吃刀量选定以后，进给量应尽量选大些。 粗车时，一般为0.3～0.5 mm/r； 精车时，一般为0.1～0.3 mm/r。
二、车削端面
车端面时，装夹于卡盘上的工件做旋转运动的同 时，安装在刀架上的车刀做横向进给运动。 机 械 制 造 技 术 对于既车外圆又车端面的场合，常使用弯头车刀 和偏刀来车削端面。
车端面
三、车槽与切断 1. 车槽
机 械 制 造 技 术 与车端面相似，如同左右偏刀同时车削左右两个端面。 车槽刀具有一个主切削刃和一个主偏角以及两个副切削 刃和两个副偏角
（3）切削速度的选择
在实际生产中，一般已知工件直径、选定切削速 度，再求出主轴转速，即：
机 械 制 造 技 术
1000 vc n d w
计算出的转速按车床转速表最接近的一档选取。 选择切削速度一般从车刀材料、工件材料、表面粗糙度、 背吃刀量和进给量、切削液等几个方面综合考虑。
5. 试切削
试切削的方法与步骤： 机 械 制 造 技 术
车刀
2. 车刀材料的选用
硬度和耐磨性
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>HRC60；抗摩擦和磨损 抗切削力、冲击、振动 高温下强度、硬度、韧性
强度和韧性
耐热性 传导性、耐热冲击 抗粘合性 传热性、抗热冲击
高温高压下不互相吸 附产生粘合
化学稳定性
加工工艺性、经济性
碳素工具钢
合金工具钢 机 械 制 造 技 术
常 用 刀 具 材 料
M1432A型万能外圆磨床
2. 普通外圆磨床
与万能外圆磨床相比，普通外圆磨床的特征在于： 机 械 制 造 技 术 磨床的头架和砂轮架不能绕其轴心在水平面内调整 角度位置，头架主轴直接固定在箱体上不能转动，工件
类零件的主要表面，在机械加工中占有很大的 比例
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一、车削加工的特点和应用
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车削加工 车床上利用车刀对工件进行切削的加工方法
车刀结构简单
加工精度优良 工艺范围广 切削过程平稳
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车削加工的应用
二、车床的类型及其应用
按整体结构布局的不同，车床可分为卧式车床、 立式车床、转塔车床、仿形车床等 。 机 械 制 造 技 术
2. 切断
切断与切槽相似。当切断工件的直径较大时，切断刀刀 头较长，切屑容易堵塞在槽内，刀头容易折断。因此往 往将切断刀刀头的高度加大，以增加强度，将主切削刃 两边磨出斜刃以利于排屑。
机 械 四、车圆锥面 制 （1）旋转小拖板法 造 技 操作简单，不受锥度大小限制 术 但受小拖板行程的限制不能加 工较长的圆锥，而且表面粗糙 度的高低靠操作技术控制，手 动进给，劳动强度较大。
结构、使用条件以及刀具各角度相互作用和 影响。
（1）前角的选择 车刀的前角会影响切削区的变形、温度、 切削力、功率消耗和切削刃强度等。选择 时，一般根据以下几方面综合考虑。
根据刀具材料：高速钢车刀可选择较大前角，硬质合金车 刀应选择较小前角。 根据工件材料：加工塑性材料时，取较大前角；加工脆性 材料时，前角宜取小值。 根据加工条件：加工阶段不同，前角的选择不一样。粗加 工时，采用较小的前角；精加工时，选择 较大的前角；
试切削过程
任务二 车削加工案例分析
任务引入
机 械 制 造 技 术
阶梯轴简图
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一、车削外圆
机 械 制 造 技 术 外圆车削是车床上最基本的加工方法， 通常经过粗车与精车等两个加工阶段。
1. 粗车
粗车的目的是快速切除毛坯上多余坯料，使工件 接近于最后的形状与尺寸。
2. 精车
精车的目的是切除粗车余下的少量金属层，以获 得所需尺寸和表面粗糙度的零件。
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）斜进法
当工件螺距大于3mm时，一般采用斜进法车削螺纹。 斜进法是车刀沿螺纹牙形一侧在径向进刀的同时作轴 向进给，经多次走刀完成螺纹的加工。
（3）左右进刀法
左右进刀法是利用横拖板刻度控制螺纹车刀的垂直进 刀，用小拖板的刻度控制车刀左右的微 量进刀。
任务三 熟悉磨削加工及其设备
任务引入
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（3） 圆周进给速度
圆周进给速度是指工件绕其自身轴线的旋转运动。 工件的圆周旋转速度的计算公式为： 机 械 制 造 技 术
VW
（4）纵向进给量
dW nW
1000
纵向进给量是指工件绕其自身轴线旋转一圈时，工件 相对砂轮沿轴线移动距离。 若砂轮宽度为B，则粗度磨削时ft为（0.5～0.8）B， 精磨时ft为（0.3～0.6）B。
立式车床
3. 转塔车床
转塔车床的特征： 没有尾座和丝杆，尾座 的位置装有一个多工位 的转塔刀架，刀架上可 安装多把刀具，通过转 塔转位实现不同刀具的 依次工作。 转塔车床
机 械 制 造 技 术
4. 仿形车床
仿形车床是通 过仿形刀架按样板 或样件表面，作纵、 横向随动进给，使 车刀自动复制出相 应形状的被加工零 件。
旋转小拖板法
（2）偏移尾座法
可加工小锥度长锥体，可自动进给，劳动强度低。
（3）宽刃刀加工圆锥面
机 械 制 造 技 术 短圆锥工件可用宽刃刀进行加工。
偏移尾座法车锥面
宽刃刀加工圆锥面
五、车螺纹
螺纹按牙形分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹等。 车螺纹时，为了获得准确的螺纹，必须用丝杠带动刀具 进给，使工件旋转一圈，刀具移动一个螺距。 机 1.三角形螺纹车刀的刃磨与安装 械 制 螺纹车刀是属于成形刀 造 具，刃磨后的螺纹车刀的刀 技 尖角应与螺纹牙形一致，否 术 则会影响加工质量。刀具刃 磨角度准确与否，一般可用 样板来检验，检查时样板的 底面应与车刀底面平行。 样板校验刀尖角
（4） 副偏角的选择
副偏角的主要作用是：减少副刀刃与工件之间的摩擦。 副偏角的合理选择，还能改善工件表面质量和刀具散热 性能。副偏角一般在10º～15º之间选取。
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（5）刃倾角的选择
刃倾角的作用是：改变切屑流动方向，以增加刀尖强度。 刃倾角为负值时，切屑流向待加工表面，刀尖强度弱些； 刃倾角为正值时，切屑从已加工方向流出，刀尖强度高； 刃倾角取0º 时，切削则垂直于刀刃方向流出。 选取刃倾角时，粗加工取正值，精加工取负值。 一般刃倾角通常在-4º ～4º 之间选取。
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硬 质 合 金
铸铁、有色金属、非金属材料 强度较好，硬度耐磨性较差 TiC ＋ WC＋Co类硬质合金 YT类 加工钢料 硬度高、耐磨性好
3. 车刀角度的选择 车刀角度的合理选择
机 械 制 造 技 术
是指在保证加工质量和刀具寿命的前提 下，确定一组能满足生产率高、加工成本低
的几何参数，选择时要综合考虑车刀的材料、
1000
机 械 制 造 技 术
磨削速度越高，单位时间内通过单位磨削表面的磨粒 越多，加工后工件的表面粗糙度越小。通常砂轮的磨 削速度一般为 30～40 m/s
（2） 横向进给量
横向进给量是指工作台往复一次运动后，砂轮相对 工件横向移动的距离。 粗磨时，一般为0.01～0.03mm； 精磨时，一般为0.001～0.017mm。
3. 磨削工艺特点
（1）磨削速度高 机 械 制 造 技 术 （2）磨削温度高 （3）加工余量小 （4）加工精度高 （5）磨削工艺范围广
二、外圆磨床的种类及其应用
常见的外圆磨床，主要包括万能外圆磨床、普通外圆 磨床和无心外圆磨床。 机 械 制 造 技 术
1. 万能外圆磨床
可磨削内外圆柱面与 圆锥面，也能磨削阶 梯轴的轴肩和端平面， 但其生产率低，仅适 用于单件小批量生产， 常用于工具车间和机 修车间。
液压仿形车床
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三、车床的基本组成
主运动执行部件 机 械 制 造 技 术
刀具安装装置 工件安装装置
进给运 动部件
进给运动部件 基础部件 卧式车床CA6140
四、车刀的类型与选用
车刀的性能取决于刀具的结构、材料和几何参数。
1. 常用车刀的类型
机 械 制 造 技 术 按用途—外圆车刀、端面车刀、切断刀等； 按切削部分材料—高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀等 按结构—整体式、机夹重磨式、机夹可转位式、焊接式
1. 卧式车床
卧式车床CA6140
2. 立式车床
立式车床布局的主要 特点是主轴垂直布置，并 有一个直径较大的圆形工 件台，简称立车 有单柱式和双柱式两种； 有侧刀架和垂直刀架两个 刀架。 主要用于重量偏重、直径大于 高度（高度与直径之比H/D = （0.32～0.8）的工件加工
机 械 制 造 技 术
五、外圆车削工艺 1. 车前的操作准备
机 械 制 造 技 术 （1）主轴转速与刀具进给速度调节 （2）床鞍、中滑板和小滑板操作 （3）刻度盘调节
2. 车刀的刃磨与安装
车刀切削部分的形状和几何角度通常是在砂轮机 上刃磨形成的。 车刀刃磨有机械刃磨和手工刃磨两种方法
机 械 制 造 技 术
车刀的手工刃磨 安装车刀时，要注意以下几个方面： 1）保证车刀刀尖与工件轴心线位于同一水平线。 2）为保证车刀具有足够的刚度。 3）装夹车刀时，应使刀杆与进给方向垂直。
项目2 外圆加工
机械制造技术
(任务)目录
1 任务一 熟悉车削加工及其装备 任务二 任务三 任务四 车削加工案例分析 熟悉磨削加工及其装备 磨削加工案例分析
2 3 4
5
任务五 了解外圆表面的精密加工与装备
任务一 熟悉车削加工及设备
任务引入
机 械 制 造 技 术
不同的表面具有不同的切削加工方法。
外圆表面是各种轴类零件、套类零件和盘
含有较多的钨(W)、铬(Cr)、 钼(Mo)、钒(V)等合金元素 的高合金工具钢
高速钢
硬质合金
适合于各类刀具，可加工 材料的范围广。目前使用 量最大的刀具材料
陶瓷材料
由难熔的金属碳化物(WC、 TiC、TaC、NbC等)和金属 粘结剂(等Co、Ni)经粉末冶 金工艺烧结而成
WC＋Co类硬质合金 YG类
磨削是指用磨料磨具为工具进行零件加工的切削 方法，是一种多刀多刃的高速切削方法。
主要用于工件的精加工，尤其适合各种淬硬零件和
高强度特殊材料零件的精加工。 磨削能加工内外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面、
花键、齿轮、导轨和各种成形面等，还能进行刃磨工件
和切断工件等，其工艺应用极为广泛。
知识链接
外圆磨削可以在普通外圆磨床和万能外圆磨床
切槽方法
切窄槽（宽度≤ 5 mm）时，可选取主切削刃宽度等 于槽宽的切断刀，横向走刀一次即可将槽切出。 切较宽的沟槽时，主切削刃宽度小于其槽宽，切槽刀 分几次纵向进给，先把槽的大部分余量车去，但必须 机 械 制 造 技 术 在槽的底部与两侧留有余量，最后根据槽的位置、宽 度、深度进行精车。
切宽槽的方法
机 械 制 造 技 术
上进行，对于外径较小的短轴也可采 用无心磨床。 外圆磨削包括磨削外圆柱面、磨削外圆锥面和
磨削台阶面等。
磨削 加工精度可达IT6～IT5，
粗糙度能达到Ra1.25～0.32μm。
一、磨削加工 1. 磨削过程
机 械 制 造 技 术 磨削过程是由磨具上的无数个磨粒的微切削刃对工件 表面进行的切削加工。 磨削特点：加工厚度非常薄、磨削速度与磨削温