车削加工基本技能

车削加工基本技能车床类机床是既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、扩孔铰刀、丝锥、板牙、滚花刀等对工件进行加工的一类机床，可加工的表面有内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面和各种内外螺纹面等。

在所有车床中，卧式车床的应用最为广泛。

它的工艺范围广，加工尺寸范围大(由机床主参数决定)，既可以对工件进行粗加工、半精加工，也可以进行精加工。

1车刀和车刀刃磨1.1、车刀车刀是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具。

它可以用来加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表面，也可用于切断和切槽等，因此车刀类型很多，形状、结构、尺寸也各异。

车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式等。

车刀的类型和特点：（1）整体式高速钢车刀这种车刀刃磨方便，可以根据需要刃磨成不同用途的车刀，尤其是适宜于刃磨各种刃形的成形车刀，如切槽刀、螺纹车刀等。

刀具磨损后可以多次重磨。

但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。

刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。

一般用于较复杂成形表面的低速精车。

（2）硬质合金焊接式车刀焊接式车刀就是在碳钢（一般用45钢）刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选定的几何角度刃磨后使用的车刀。

焊接式车刀结构简单、刚性好、适应性强，可以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度。

（3）硬质合金机夹重磨式车刀机夹重磨式车刀，就是用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的车刀。

刀片磨损后，可卸下重磨，然后再安装使用。

（4）机夹可转位式车刀机夹可转位式车刀，就是将预先加工好的有一定几何角度的多角硬质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上的车刀。

由于刀具的几何角度是由刀片形状及其在刀杆槽中的安装位置来确定的，故不需要刃磨。

可转位式车刀的夹紧机构，应该满足夹紧可靠、装卸方便、定位准确、结构简单等要求。

1.2车刀刃磨（1）普通磨具的类型所谓普通磨具是指用普通磨料制成的磨具，如刚玉类磨料、碳化硅类磨料和碳化硼磨料制成的磨具。

按磨料的结合形式分为固结磨具、涂附磨具和研磨膏。

根据不同的使用方式，固结磨具可制造成砂轮、油石、砂瓦、磨头、抛磨块等，涂附磨具可制成纱布、砂纸带、砂带等。

研磨膏可分成硬膏和软膏。

（2）砂轮的特性及其选择砂轮是最重要的磨削工具。

它是用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体。

砂轮的特性主要由:1）磨料磨料是制造砂轮的主要材料，直接担负切削工作。

磨料应具有高硬度，高耐热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破坏后还要能形成锋利的几何形状。

常用的磨料有氧化物系（刚玉类）、碳化物系和超硬磨料系三类。

2）粒度粒度是指磨粒颗粒的大小，通常分为磨粒（颗粒尺寸>40μm)和微粉（颗粒尺寸<=40μm）两类。

磨粒用筛选法确定粒度号，粒度号越大，表示磨粒颗粒越小。

微粉按其颗粒的实际尺寸分级。

一般来说，粗磨用粗粒度（30＃－46＃），精磨用细粒度（60＃－120＃）。

3）硬度砂轮的硬度是指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。

它反映磨粒与结合剂的粘固强度。

磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。

砂轮的硬度从低到高分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬7个等级。

工件材料较硬时，为使砂轮有较好的自砺性，应选用较软的砂轮；工件与砂轮的接触面积大，工件的导热性差时，为减少磨削热，避免工件表面烧伤，应选用较软的砂轮；对于精磨和成形磨削，为了保持砂轮的廓形精度，应选用较硬的砂轮；粗磨时应选用较软的砂轮，以提高磨削效率。

4）结合剂结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。

结合剂的性能对砂轮的强度、抗冲击性、耐热性、耐腐蚀性，以及对磨削温度和磨削表面质量都有较大的影响。

常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属等。

陶瓷结合剂的性能稳定，耐热，耐酸碱，价格低廉，应用最为广泛。

树脂结合剂强度高，韧性好，多用于高速磨削和薄片砂轮。

橡胶结合剂适用于无心磨的导轮、抛光轮、薄片砂轮等。

金属结合剂主要用于金刚石砂轮。

5）组织砂轮的组织是指砂轮中磨粒、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。

按磨粒在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类。

生产中常用的是中等组织的砂轮。

1.3、砂轮的形状、尺寸与标志根据不同的用途、磨削方式和磨床类型，砂轮被制成各种形状和尺寸，并已标准化。

【例】PSA400×100×127A60L5B35形状为双面凹砂轮，尺寸外径为400mm，厚度为100mm，内径为127mm，磨料为棕刚玉（A），粒度为60#，硬度为中软（L），组织号为5号（中等），结合剂为树脂（B），最高线速度为35m/s。

砂轮的特性用代号标注在砂轮端面上，用以表示砂轮的磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状、尺寸及最高工作线速度。

2常用工件的装夹方法2.1．手动夹头手动夹头主要用于车床零件加工中，分前锁式及后锁式两种；夹爪分2爪、3爪、4爪等，又分为同动及单动式。

常用3爪或4爪夹头，3爪可加工同心圆类工件，4爪则可加工偏心圆工件。

（1）三爪卡盘。

三爪卡盘安装在车床主轴或铣床回转工作台上，用来装夹轴类工件。

如图3-5所示，三爪卡盘由3个小锥齿轮和1个大锥齿轮啮合组成，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，3个卡爪等分安装在平面螺纹上。

当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮转动，它背面的平面螺纹就使3个卡爪同时向中心靠近或退出。

三爪卡盘卡爪有正爪和反爪之分，适用于不同直径的轴类或套类工件装夹，可自动定心，装夹方便，但它夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件。

（2）四爪卡盘。

四爪卡盘用4个丝杠分别带动四爪，4个爪都可单独移动，安装工件时需利用划针盘或百分表找正，安装精度比三爪卡盘高，夹紧力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称（偏心）的较重、较大的工件。

常见的四爪卡盘没有自动定心的作用，常用于普通车床、数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件——分度头回转台等。

2.2.拨盘的应用较长的（长径比L/D = 4～10）或加工工序较多的轴类工件，为保证工件同轴度要求，常采用两顶尖加拨盘安装定位。

工件装夹在前、后顶尖之间，由卡箍（又称鸡心夹头）、拨盘带动工件旋转，前顶尖装在主轴锥孔内，与主轴一起旋转；后顶尖装在尾架锥孔内固定不转。

有时亦可用三爪卡盘代替拨盘，此时前顶尖用一段钢棒车成，夹在三爪卡盘上，卡盘的卡爪通过鸡心夹头带动工件旋转。

2.3花盘的应用在车削形状不规则或大而薄的工件时，三爪、四爪卡盘或顶尖都无法装夹，可以用花盘进行装夹。

花盘工作面上有许多长短不等的径向导槽，使用时配以角铁、压块、螺栓、螺母、垫块、平衡铁等，可将工件装夹在盘面上。

安装时，按工件的划线痕进行找正，同时要注意重心的平衡，以防止旋转时产生震动。

3中心架和跟刀架车削细长轴（长径比L/D>25）时，为了防止工件受径向切削力的作用而产生弯曲变形，常用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加工件刚性。

3.1．中心架中心架固定在床身导轨上使用，有3个独立移动的支承爪，并可用紧固螺钉予以固定。

使用时，将工件安装在前、后顶尖上，先在工件支承部位精车一段光滑表面，再将中心架紧固于导轨的适当位置，最后调整3个支承爪，使之与工件支承面接触，松紧适宜。

中心架的应用有如下两种情况：（1）加工细长阶梯轴的各外圆。

一般将中心架支承在轴的中间部位，先车右端各外圆，调头后再车另一端的外圆。

（2）加工长轴或长筒的端面以及端部的孔和螺纹。

可用卡盘夹持工件左端，用中心架支承右端。

2．跟刀架跟刀架固定在大拖板侧面上，跟随刀架纵向运动。

跟刀架有2个或3个支承爪，紧跟在车刀后面起辅助支承作用。

因此，跟刀架主要用于不允许接刀的细长轴的加工，如丝杠、光杠等。

轴是机器中最常用的零件之一，一般由外圆柱面、端面、台阶、倒角、过渡圆弧、沟槽和中心孔等结构要素组成。

（1）零件图分析1）长度尺寸1）线性尺寸的一般公差的极限偏差数值，按GB/T 1804-2000中f级和m级选取2）径向尺寸精度及表面粗糙度。

3）几何精度。

4）热处理。

本例中采用热轧圆钢已经过预处理，因此加工中不再安排热处理。

5）毛坯选择。

本例中采用热轧圆钢。

范围尺寸为多少合适呢？6）生产方式。

单件小批量生产。

（2）确定工艺方案1）粗车。

粗车包括车端面、钻中心孔；粗车各外圆及台阶面。

2）半精车。

半精车时，精度在IT8及以下精度的表面应全部加工完，达到图纸要求。

对于高于IT8的表面进行精加工前的预加工。

3）精加工。

车床本身的经济精度最高为IT7级，两端外圆为IT6，采用车床加工是不经济的，在本例加工中采用磨削加工。

4、确定各道工序的工序尺寸及其公差确定工序尺寸的方法是由精到粗依次确定。

也可以查阅P179表8-13——表8-15）。

单件生产时也可以估算。

（1）确定各工序的加工余量1)Φ 25j6磨削直径余量为0.2mm，精车余量直径为0.65mm，半精车直径余量为1.3mm。

2)Φ30h7精车余量直径为0.65mm，半精车直径余量为1.3mm。

3)Φ40h9半精车直径余量为1.4mm。

4)长度尺寸余量为1mm。

（2）确定各主要尺寸在各工序中的工序尺寸及公差。

5.各工序夹具和量具的安排（1）夹具1）粗加工工序。

粗加工的作用是高校去除大量多余金属。

加工过程切削力较大，采用自定心卡盘和活顶尖装夹，即夹一头，顶一头。

2）半精加工工序。

各外圆表面的加工因有位置精度要求，因此采用双顶尖的装夹方式。

螺纹加工因为有严格的内联系传动比要求，不适合在两顶尖装夹条件细用卡箍传动，而改为夹一头，顶一头。

3）精加工工序。

精加工时，几何精度达到图纸要求，这时，严格意义上说，应该采用双顶尖。

（2）量具。

1）钢直尺，用来测量轴的长度尺寸。

2）卡尺，各工序均使用，用于测量外径尺寸。

3）千分尺，在半精加工和精加工时使用。

4）螺纹环规，用于半精加工中检测螺纹加工的质量。

6.切削用量的选择（1）粗加工切削速度在什么范围呢？为什么？背吃刀量控制在3-5mm，进给量f=0.3-0.4mm。

（2）半径加工切削速度又要控制在什么范围呢？为什么？背吃刀量ap小于2mm，进给量f=0.05-0.2mm。

（3）精加工在此阶段加工，生产率放在次要位置，质量是关键。

切削速度同半精加工，背吃刀量和进给量还要适当降低。

由于存在很多不确定因素，还要视加工质量的要求而定。

5.短阶梯轴粗加工工序（1）平端面、钻中心孔1）A型中心孔又圆柱部分和圆锥部分组成，圆锥空的锥角为60°。

一般适用于不需要多次装卡或不需要保留中心孔的工件情况。

2）B型中心孔是在A型孔的基础上，在端处增加了一个120°的保护锥面，目的是保护60°锥面不被碰伤，它用于多次装夹的情况。