第3章 零件加工方法与设备(外圆加工)

角的长锥体工件。工作台上层用以安装头架和尾座，工作 台下层连同上层一起沿床身纵向导轨移动，实现工件的纵 向进给。纵向进给可通过手轮11手动调节。工作台的纵向进 给运动由床身内的液压传动装置驱动。
⑤ 尾座 套筒内安装尾顶尖，用以支承工件另一端。后端
装有弹簧，利用可调节的弹簧力顶紧工件，也可在长工件 受磨削热影响而伸长或弯曲变形的倩况下便于工件装卸。 装卸件时，可采用手动或液动方式使尾座套筒缩回。 ⑥ 内圆磨头 其上装有内圆磨具5，用来磨削内圆。它由 专门的电动机经平带带动其主轴高速回转（10000r/min以 上），实现内圆磨削的主运动。不用时，将内圆磨头翻转 到砂轮架上方，磨内圆时翻下。
滑板及刀具的进给运动。变换溜板箱外的手柄位置，可以
控制刀具纵向或横向进给运动的方向和运动的启动或停止。
7）进给箱 将主轴遇过挂轮箱传递来的回转运动 传给光杠或丝杠。进给箱内有变速机构，可实现光杠或
丝杠的转速变换，以调节进给量或螺距。
8）挂轮箱 将主轴的回转运动传递给进给箱。挂
轮箱内有挂轮装置，配换不同齿数的挂轮（齿轮），可
主运动传动链
20 /80 39 / 41 56 / 38 20 /80 26 M 1左 Ⅳ Ⅴ M2 130 电动机Ⅰ 58 Ⅱ 22 / 58 Ⅲ 50 / 50 主轴 51/ 43 51/ 50 230 M 右 50 / 34 34 / 30 30 / 50 63/ 50 1
2)万能外圆磨床的切削运动
1）主运动
磨外圆时为秒轮的回转运动；磨内圆时为内圆磨具的
2．CA6140型卧式车床
图2-3 CA6140卧式车床 1-主轴箱 2-刀架 3-滑板 4-尾座 5-床身 6-溜板箱 7-进绐箱 8-挂轮箱
主轴箱
刀架
尾座
床身
进给箱 右床腿
左床腿
溜板箱
1）主轴箱 将电动机输出的回转运动传递给主轴，再
通过装在主轴上的夹具盘带动工件回转，实现主运动。主轴
箱内有变速机构，通过变换箱外手柄的位置，可以改变主轴 的转速，以满足不同车削工作的需要。 2）刀架 用于装夹刀具。 3）滑板 俗称拖板，由上、中、下三层组成。床鞍 （即下滑板，俗称大拖板）用于实现纵向进给运动。中滑板 （俗称中拖板）用于车外圆（或孔）时控制切削深度及车端
改变进给量或车螺纹时的螺距（或导程）。
主运动 主轴的回转运动。电动机的回转运动经带 传动机构（v带及带轮）传递到主轴箱，在箱内经变速、 变向机构再传到主轴，使主轴获得24级正向转速（转 速范围10～1400 r/min）和12级反向转速（转速范 围14～1580r/min）。
进绐运动 刀具的纵向、横向移动。主轴的回转运
4. 车刀
(1) 车刀的种类及用途 按车刀结构分
按刀具材料分
1）整体式高速钢车刀 这种车刀刃磨方便，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
这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的 刀槽内制成的。其结构简单，制造刃磨方便，刀具材料 利用充分，在一般的中小批量生产和修配生产中应用较 多。但其切削性能受工人的刃磨技术水平影响和焊接质 量的影响，不适应现代制造技术发展的要求，且刀杆不 能重复使用，材料浪费。
采用主轴端用卡盘、尾座端用顶尖的“一夹一顶”装夹方 法，以避免上述缺点。
4）中心架、跟刀架辅助支承 在加工特别细长的轴类零件（如光杠、丝杠及其他有
阶台的长轴等）时，常使用中心架或跟刀架作辅助支承，
以增加工件刚度，防止工件在加工中弯曲变形。 中心架多用于长径比大于15的带台阶的细长轴外圆加 工。使用时固定于床身的适当位置，调节3个支承爪支承 在工件的中部阶台处，阶台外圆分别调头加工。中心架
四爪单动卡盘
四爪单动卡盘的四只卡爪沿圆周方向均匀分布，卡爪 能逐个单独径向移动，装夹工件时，可通过调节卡爪的位 且对工件位置进行校正。四爪单动卡盘的夹紧力较大，但 校正工件位置麻烦、费时，适宜于单件、小批量生产中装 夹长径比小于非圆形工件或偏心轴零件。
2）双顶尖装夹
前顶尖插入主轴锥孔，尾顶尖插人尾座套筒锥 孔，两顶尖支承及定位预制有中心孔的工件，工 件由安装在主轴上的拨盘通过鸡心夹头带动回转。
移动，实现砂轮的径向（横向）进给。砂轮的径向进给量可 以通过手轮3手动调节。安装于主轴的砂轮由一独立电动机 通过带传动使其回转，转速为1670r／min。砂轮架可绕垂直 轴线回转-30º ～+30º 。
④ 工作台 工作台由上、下两层组成，上层可绕下层中心 轴线在水平面内顺（逆）时针回转3º ），以便磨削小锥 （6º
三、外圆表面的磨削加工
磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，应用
于零件精加工和超精加工。它除能磨削普通材料外， 如淬硬钢、硬质合金和各种宝石等。磨削加工精度 可达IT6～IT4，表面粗糙度值Ra可达成1.25～ 0.02µm。
尤其选用于一般刀具难以切削的高硬度材料的加工，
1. 外圆磨床
磨床种类很多，主要有外圆磨床、内圆磨床、无心磨 床、平面磨床、工具磨床，此外还有专用磨床，如花键
动从主轴箱经挂轮箱、进给箱传递给光杠或丝杠，使它
们回转，再由溜板箱将光杠或丝杠的回转转变为滑板、
刀架的直线运动，使刀具作纵向或横向进给运动。 CA6140B车床的纵向进给速度共有64级（进给量范围
0.08～1.59mm/r），横向进结速度共有64级（进给
量范围0.04～0.79mm/r）。
3. C6140卧式车床传动系统分析
再以内孔为定位基准，用心轴装夹后精加工外圆的
工艺方法。
心轴定位圆柱表面具有很高的尺寸精度，两端加
工有中心孔，定位圆柱表面对两中心孔的公共轴线 有很高的位置精度（同轴度或圆跳动），工件内孔 精加工的尺寸精度愈高，则加工后外圆与内孔间的 位置精度愈高。
6）花盘、弯板装夹
适用于形状不规则的工件，孔或外圆与定位基准垂直的工件。
经济精度 (公差等级)
经济粗糙度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRa值/um
适用范围
1
2 3 4
ITl3～11
IT10～8 IT8～7 IT8～7
50～12.5
6.3～3.2 0.8～1.6 0.2～O.0255 适用于淬火钢以 外的各种金属
5
IT8～7
0.8～0.4
主要用于淬火钢， 也可用于未淬火 钢，但不宜加工 有色金属
6 7 8 9
10
IT5以上
0.02～0.006 (或Rz0.1) 0.1～0.012 (或Rz0.1)
二、外圆的车削加工 1. 车削加工概述
在一般机器制造厂中，车床约占金属切削机床总台数 的20％一35％；主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、端面、 成形回转表面以及内外螺纹面等。 车床类机床的运动特征是：主运动为主轴作回转运动， 进给运动通常由刀具来完成。 车床加工所使用的刀具主要是车刀，还可用钻头、扩 孔钻、铰刀等孔加工刀具。 车床的种类很多，按用途和结构的不同有卧式车床、 立式车床、转塔车床、自动和半自动车床以及各种专门化 车床等。其中卧式车床是应用最广泛的一种。卧式车床的 经济加工精度一般可达IT6左右，精车的表面粗糙度可达 1.25～2.5μm。图2—2是车削加工的主要工艺类型
3）可转位式车刀
它包括刀杆、刀片、刀垫、 夹固元件等部分。这种车刀用 钝后，只需将刀片转过一个位 置，即可使新的刀刃投入切削。 当几个刀刃都用钝后，更换新 的刀片。 可转位车刀的刀具几何参数 由刀片和刀片槽保证，不受工 人技术水平的影响，切削性能 稳定，适于大批量生产和数控 车床使用。由于节省了刀具的 刃磨、装卸、调整时间，辅助 时间减少。同时避免了由于刀 片的焊接、重磨造成的缺陷。
刀具通过光杠传动的进给运动传动链
(米制螺纹路线) 28 36 32 4 主轴 Ⅹ Ⅶ 光杠 M 6 M 7 Ⅹ Ⅹ Ⅹ Ⅺ 56 32 56 29 (英制螺纹路线)
40 / 48 M 9 48 59 刀架（ 横向进给） Ⅹ Ⅹ Ⅴ 48 18 40 / 30 30 / 48 M 9 40 / 48 M 8 28 Ⅹ Ⅹ Ⅲ 齿条（z12 ) 刀架（ 纵向进给） Ⅹ Ⅹ Ⅱ 40 / 30 30 / 48 M 80 8
两顶尖及鸡心夹头装夹工件的方法适宜于长径 比为4～15的轴类零件的装夹，特别是在多工序 加工中，重复定位精度要求较高的场合，但由于 顶尖工作部位细小，支承面较小，装夹不够牢靠， 不宜采用大的切削用量加工。
3）一夹一顶装夹
在粗加工时，为提高生产率，常采用大的切削用量，切
削力很大，而粗加工时工件的位置精度要求不高，这时常
5. 车床附件及工件的装夹方法
（1）车床的主要附件 车床的通用夹具一般作为车床附件供应，且已经 规格化。常见的车床附件有卡盘、顶尖、中心架、 跟刀架、花盘等。
（2）工件在车床上的常用装夹方法 1）卡盘装夹
卡盘有三爪自定心卡盘
三爪自定心卡盘的三只卡爪均匀分布在卡盘的圆盘上， 能同步沿径向移动，实现对工件的夹紧或松开，并能实现 自动定心（定位），装夹工件时一般不需要找正，使用方 便。三爪自定心卡盘夹紧力较小，适用于装夹长径比小于 4的中小型圆柱形、正三边形或正六边形工件。
还可用于长轴的端部加工，如车端平面、钻孔或车孔。
跟刀架安装在床鞍上，随床鞍、刀架一起纵向移动， 两个支承块支承在工件已加工表面上，支承块对工件的 约束反力用来平衡切削力Fc和背向力FP。跟刀架多用于 长径比大于15的无阶台的细长光轴加工。
5）心轴装夹
当工件内、外圆表面间的位置精度要求较高，且
不能在同一次装夹中加工时，常采取先精加工内孔，
平面时实现横向进给运动。上滑板（俗称小拖板）用来纵向
调节刀具位置和实现手动纵向进给运动。上滑板还可以相对 中滑板偏转一定角度，实现手动加工圆锥面。
4）尾座 它有一个套筒，由手轮驱动可沿主轴轴线 方向移动，套筒锥孔中可安装顶尖用以支承较长的工件并
增加工件的安装刚度。此外，还可以装上钻头、铰刀等刀
具实现孔的钻削和铰削。 5）床身 用来安装机床的各部件。床身上面有两条 导轨，用作床鞍及尾座纵向往复运动的导向。 6）溜板箱 将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中
轴磨床、导轨磨床、曲轴磨床等。应用最普遍的是万能
外圆磨床和平面磨床。
（1）M1432B型万能外圆磨床
1)主要部件名称和功用
① 床身 用以支承磨床其他部件。床身上面有纵向导轨和 横向导轨，分别为磨床工作台9和砂轮架7的移动导向。 ② 头架 头架主轴可与卡盘连接或安装顶尖，用以装夹工
件。头架主轴由头架上的电动机经带传动、头架内的变速机 构带动回转，实现工件的圆周进给，共有25～224r/min6级 转速。头架可绕垂直轴线逆时针回转0～90°。 ③ 砂轮架 砂轮架用以支承砂轮主轴，可沿床身横向导轨
粗车-半精车-粗磨-精磨 粗车-半精车-粗磨-精磨 -超精加工(或轮式超精 磨) 粗车-半精车-精车-精细 车(金刚车)
IT7～6 IT5 IT7～6 IT5以上
0.4～0.1 0.10～0.12 (或Rz0.1) 0.4-0.025
主要用于要求较 高的有色金属加 工 极高精度的外圆 加工
粗车-半精车-粗磨-精磨 -超精磨(或镜面磨) 粗车-半精车-粗磨-精磨 -研磨
第3章 零件加工方法与设备
第一节 外圆表面加工及设备
外圆表面是构成轴类和盘套类零件的主要表面。 一、外圆加工方案及其选择
1. 外圆加工方法
切削加工方法有：车削、普通磨削、精密磨削、超精加工、 研磨和抛光等。
外圆表面加工方案
序 号 加工方法 粗车 粗车-半精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车-滚压 (或抛光) 粗车-半精车-磨削