车削加工的过程及应用

工业大学继续教育学院

毕业设计论文

2013 级

新疆站

机电一体化专业

专科层次

题目车削加工的过程及应用

学生红恺

指导教师贺晓阳

2014 年12 月27 日毕业设计（论文）任务书

目录

1.车削加工的定义 (5)

2.车削加工的构成 (5)

2.1车削运动的构成 (6)

2.2车削过程中的切削用量及切削层参数 (6)

2.2.1切削速度 (6)

2.2.2进给量 (7)

2.2.3背吃刀量 (7)

2.2.4切削层参数 (7)

2.3车削过程中工件表面的变化 (8)

2.4切屑的形成及种类 (8)

2.4.1切屑的形成过程 (8)

2.4.2切削的种类 (9)

2.4.3 (10)

2.5车削过程中的切削力与切削功率 (11)

2.5.1切削力的来源与分解 (11)

2.5.2切削力的估算 (13)

2.4.3切削功率P m (13)

3切削刀具 (14)

3.1刀具的材料 (14)

3.1.1常用刀具材料 (14)

3.2刀具角度 (15)

3.2.2车刀主要角度加工中的作用 (15)

3.2.3车刀的工作角度 (17)

4.车削加工的应用及其经济性原则 (18)

4.1车削加工的应用及其特点 (18)

4.2车削加工工艺的经济性 (18)

5.车削加工设备简介 (19)

5.1机床的组成 (19)

5.2机床的传动 (19)

5.3机床的导向 (20)

5.4数控车床的简介 (20)

6.结论 (20)

车削加工的过程及应用

摘要：

本文通过对车削加工过程中的力，与运动进行了详细阐述并解释了其对车削经济性及生产工艺成本的影响。通过不同因素的不同影响方向阐述了，车削经济性的基本原则，并对车削设备进行了简要的说明。

关键词：车刀、车削运动、车削力、车削经济性

随着现代制造技术的迅速发展，机械加工方式层出不穷，但是使刀具与工件坯料处于一定的相对位置并发生相对运动的切削加工方式，仍然是主要的机械加工方式。金属切削加工的方式很多，常用的有车削、铣削、刨削、镗削、磨削、钻削等。本文将对车削加工的原理、工艺以及应用围进行尝试性探讨。

1.车削加工的定义

车削加工是指用车刀在车床上使刀具与工件产生相对运动，从而获得所需要的零件尺寸形状及粗糙度要求的一种切削加工。

2.车削加工的构成

机械零件形状很多，但主要由外圆面、圆（孔）面、平面和成形面等基本表

面组成。如外圆面和孔是以一直线为母线，以圆为轨迹作旋转运动而形成的。根据母线与圆心轴线的不同相对位置又可形成圆柱面、圆锥面和段平面等。平面则是以一直线为母线，以另一直线作为轨迹作平移运动所形成的。

这些母线和运动轨迹，都是通过刀具与工件之间的相对运动（即切削运动）来实现的。

2.1车削运动的构成

根据在切削过程中的作用不同，切削运动可分为主运动和进给运动。

主运动：主要完成切削的运动，通常他的速度最高，消耗功率最大。在一种加工方式中主运动只有一个（图2-1）。

进给运动:使切削运动连续进行的运动，进给运动可有一个或一个以上（图2-1）。

图2-1 车削运动和工件上的表面

当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动。

2.2车削过程中的切削用量及切削层参数

切削用量是衡量切削加工时切削运动大小及工件与刀具相对位置的量。它通常包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。之所以称为三要素，是因为在切削加工中，这三者缺一不可，对切削过程有重要影响。

2.2.1切削速度

切削刃上选定点相对于工件上的主运动的瞬时速度，以V c表示。

当主运动为旋转运动时，切削速度定义为其最大线速度，按下式计算：

式中：d——工件或刀具的直径，mm；

n——工件或刀具的转速，r/s或r/min；

的单位为m/s或m/min。

2.2.2进给量

刀具在进给方向上相对工件的单位位移量。车削加工中用刀具或工件每转或每行程的位移量来度量，以f表示单位为mm/r或mm/st。

f、v f之间的关系如下：

v f=fn （2-2）式中：n——工件的转速，r/s或r/min。

v f的单位为mm/s或mm/min。

2.2.3背吃刀量

在通过切削刃上选定点并垂直该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的尺寸，以a p表示，单位为mm.

车外圆时，a p的计算式如下：

a p=（2-3）

式中：d w——工件待加工表面直径，mm；

d m——工件已加工表面直径，mm。

a p的单位为mm。

图2-2 车削时切屑层参数

2.2.4切削层参数

切削层是切削过程中，刀具切削部分正在切除的工件材料层，通常在前述切

削层尺寸平面中测量。它决定了切屑的尺寸和刀具切削部分的载荷等其它参数。

（1）切削层公称横截面积A D在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mm2。

（2）切削层公称宽度b D在给定瞬间，沿主切削刃测量的切削层尺寸，单位为mm。

（3）切削层公称厚度h D在同一瞬间，垂直于过渡表面度量的切削层尺寸，单位为mm。

由定义可知

（2-4）在车削时，当残留面积很小时可以认为

（2-5）

2.3车削过程中工件表面的变化

车削加工过程中在切削运动的作用下，工件表面上一层金属不断的被切下来变为切削，从而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面，他们分别是待加工表面（过渡表面）、切削表面和已加工表面（图2-2）。

待加工表面：即将被切去的金属层表面。

切削表面：切削刃正在切削而形成的表面，切削表面又称加工表面或过渡表面。

已加工表面:已经切去多余金属层而形成的新表面。

2.4切屑的形成及种类

2.4.1切屑的形成过程

金属切削过程实际上是一种挤压过程，在刀具的挤压作用下，塑性材料（如优质碳素钢、碳素结构钢等）的被切削层金属已经过弹性变形——塑性剪切滑移（脆性材料无此阶段如铸铁件）——挤裂而形成切屑，同时切屑和工件已加工表面分别与刀具的前、后刀面发生挤压和摩擦，继续产生塑性变形。在金属切削研究中，将以上变形以及由此产生的物理现象，归纳到切削刃附近的三个变形区（图2-3）来分析讨论。塑性材料的剪切滑移变形主要发生在第Ⅰ变形区。金属材料的变形程度、切削力、切削热的大小和切削形态等，主要决定于该区的状况。在切削速度较大时，该区就逐渐变窄成一个面（图中OM面），通常OM面的位置就反映了金属变形程度。