制造技术 第三章 外圆表面加工

速。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
一、CA6140型卧式车床 车床的通用性好，可完成各种回转表面、回转体端面及螺 纹面等表面加工，是一种应用最广泛的金属切削机床。车 床的种类很多，按用途和结构的不同，主要分为以下几类： （1）卧式车床 卧式车床的万能性好，加工范围广，是 基本的和应用最广的车床。 （2）立式车床 立式车床的主轴竖直安臵，工作台面处 于水平位臵。主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸较小的 大型、重型盘套类、壳体类工件。 （3）转塔车床 转塔车床有一个可装多把刀具的转塔刀 架，根据工件的加工要求，预先将所用刀具在转塔刀架 上安装调整好；加工时，通过刀架转位，这些刀具依次 轮流工作，转塔刀架的工作行程由可调行程档块控制。 转塔车床适于在成批生产中加工内外圆有同轴度要求的 较复杂的工件。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
2、变速操纵机构
长春汽车工业高等专科学校
（二）溜板箱 功用：实现纵向、横向进给运动和快移运动。
组成：双向牙嵌式离合器M8、M9以及纵向、横向机 动进给和快速移动的操纵机构、开合螺母以及操纵机 构、互锁机构、超越离合器和安全离合器。
长春汽车工业高等专科学校
三、普通车床传动系统
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
l）高速传动路线
2）低速传动路线
主轴转速级数及转速 由传动系统图中可以看出， 当主轴正转时可以得到 2 X3 x（l＋2 x 2）＝30种传 动主轴的路线，但实际上只能得到 2 x 3 x（l＋3） ＝24级不同的转速。由低速路线传动时，主轴只能得 到 2 X 3 X（2 X 2～1）＝18级转速。主轴由高速路 线传动前获得6级转速，所以主轴共有24级转速。 同理，主轴反转时有 3x[1十（2 x 2-1）]＝12级转
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生 产率有关。 粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值
较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔
大，磨削深度可较大，砂轮不易堵塞和发热。
精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选
取较细磨粒。一般来说，磨粒愈细，磨削表面 粗糙度愈好。
长春汽车工业高等专科学校
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因 素来决定，现分别介绍如下。 （ 1 ）磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它 担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、 良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特 性和用途见表1 。
长春汽车工业高等专科学校
粗车—半精车—精车—精细车（金刚车） 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
长春汽车工业高等专科学校
第二节
外圆表面的车削加工
一、加工方法 1．粗车车削 粗车时，车刀应选取较大的主偏角，以减小背向力， 防止工件的弯曲变形和振动；选取较小的前角、后角和 负值的刃倾角，以增强车刀切削部分的强度。粗车所能 达到的加工精度为IT12～ITll，表面粗糙度Ra为50～ 12．5μm。 2．精车车削 主要任务是保证零件所要求的加工精度和表面质量。 精车外圆表面一般采用较小的背吃刀量与进给量和较高 的切削速度进行加工。精车的加工精度可达 IT8～IT6级， 表面粗糙度Ra可达1．6～0．8μm。
长春汽车工业高等专科学校
（4）床鞍和刀架9
它位于床身4中部，可沿床身
导轨作纵向移动。刀架部件由几层刀架组成，它的功
用是装夹刀具，使刀具作纵向、横向或斜向进给运动。
（5）进给箱11 它固定在床身4的左前例。送给箱 内装有进给运动的变速装臵，用于改变进给量。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校 五、卧式车床的结构
பைடு நூலகம்
（一）主轴箱 功用：支撑主轴和传动使其旋转，兵实现起动、停止、变速和换 向等。 组成：主轴、轴承、传动机构、起动、停止以及换向装置，制动 装置，操纵装置和润滑装置。 1、主轴组件
长春汽车工业高等专科学校
三、车刀的种类和用途
长春汽车工业高等专科学校
车刀的种类
1、整体车刀
2、焊接车刀
3、机械夹固式车刀。 机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又分为机
夹重磨车刀和机夹可转位车刀。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
可转位车刀的刀片夹固机构应满足夹紧可靠、装卸方便、 定位精确等要求。常用的夹固机构： 机夹可转位车刀的结构 1）上压式
长春汽车工业高等专科学校
（ 2 ）粒度及其选择
粒度指磨料颗料的大
小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法
分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的
孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒， 说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网， 而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。微粉 用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实 际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺 寸见表2 。
长春汽车工业高等专科学校
2）偏心式
长春汽车工业高等专科学校
3）杠杆式
长春汽车工业高等专科学校
4）楔块式
长春汽车工业高等专科学校
第三节 车床
一、车床的种类 ：
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
二、车床上加工的表面
长春汽车工业高等专科学校
表3—1
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 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）
外圆表面加工方法
经济精度 （公差等级） IT13~11 IT10~8 IT8~7 IT8~7 IT8~7 IT7~6 IT5 IT7~6 IT5以上 IT5以上 经济粗糙度 Ra值/μm 50~12.5 6.3~3.2 0.8~1.6 0.2~0.0255 0.8~0.4 0.4~0.1 0.1~0.012 （或Rz0.1） 0.4~0.025 0.025~0.06 （或Rz0.1) 0.1~0.012 （或Rz0.1） 主要用于要求较高的 有色金属加工 极高精度的外圆加工 主要用于淬火钢或未 淬火钢，但不宜加工 有色金属 适用范围 适用于淬火钢以外的 各种金属
1、纵向、横向机动进给和快速移动的操纵机构
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
2、超越离合器
长春汽车工业高等专科学校
3、进给过载保护装臵
当进给力过大或刀架 移动受到阻碍时，为 了避免损坏传动机构， 在溜板箱中设臵安全 离合器M7。使刀架在 过载时能自动停止进 给。
长春汽车工业高等专科学校
件，精细车更为有效。在加工大型精密外圆表面时，
精细车可以代替磨削加工。
长春汽车工业高等专科学校
二、提高外圆表面车削生产效率的途径 提高外圆表面车削生产效率的途径主要有： 1、采用高速切削高速切削是通过提高切削速度 来提高加工生产效率的。切削速度的提高除要求车
床具有高转速外，主要受刀具材料的限制。
2、采用强力切削 在刀尖处磨出一段副偏角为0、长度取为1．2～ 1．5f的修光刃，在进给量提高几倍甚至十几倍的条 件下进行切削时，加工表面粗糙度Ra仍能达到5～ 2．5μm。强力切削比高速切削的生产效率更高，适 用于刚度比较好的轴类零件的粗加工。采用强力切 削时，车床加工系统必须具有足够的刚性及功率。 3、采用多刀加工方法多刀加工是通过减少刀架行 程长度提高生产效率的。
长春汽车工业高等专科学校
（ 3 ）结合剂及其选择 砂轮中用以粘结磨料的物 质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐 蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、 性能及用途见表4 。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
（ 4 ）硬度及其选择 砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下 脱落的难易程度。
长春汽车工业高等专科学校
磨削的特点: ① 磨粒硬度高，能切除极薄的切屑。 ② 砂轮磨粒的等高性好，能获得较好的表面质量。 ③ 砂轮特有的自锐性可使磨钝的砂粒及时脱落，及 时更新。 ④ 磨削温度高，容易产生烧伤现象。 二、砂轮 砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的 多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基 本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的 不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、 粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据 具体条件选用合适的砂轮。
长春汽车工业高等专科学校
（4）自动车床和半自动车床 自动车床调整好后能自动完
成预定的工作循环，并能自动重复。半自动车床虽具有自
动工作循环，但装卸工件和重新开动机床仍需由人工操作。 自动和半自动车床适于在大批大量生产中加工形状不太复 杂的小型零件。 （5） 仿形车床 仿形车床能按照样板或样件的轮廓自动
长春汽车工业高等专科学校
3．精细车精细车的特点是：背吃刀量和进给量取值极 小，切削速度高达150～2000m／min。精细车一般采用
立方氨化硼（CBN）、金刚石等超硬材料刀具进行加工，
加工精度可达IT6以上，表面粗糙度Ra可达0．4～
0.005μm。多用于磨削加工性不好的有色金属工件的
精密加工，对于容易堵塞砂轮气孔的铝及铝合金等工
车削出形状和尺寸相同的工件。仿形车床适于在大批大量
生产中加工圆锥形、阶梯形及成形回转面工件。 （6）专门化车床 专门化车床是为某类特定零件的加工而 专门设计制造的，如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床等。
长春汽车工业高等专科学校
下面以CA6140型卧式车床为例介绍车床的传动和结 构。 1．机床布局 其主要部件及功能如下： （1）主轴箱1 它固定在床身4的左端，内部装有主 轴和变速、传动机构。主轴箱的功能是支承主轴，并 将动力经变速、传动机构传给主轴，使主轴按规定的 转速带动工件转动。 （2）尾座5 它装在床身4右端的尾座导轨上，并可 沿此导轨纵向调整其位臵。尾座的功能是安装作定位支 撑用的后顶尖，也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进 行孔加工。 （3）床身6 床身固定在左床腿和右床腿上。在床身 上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准 确的相对位臵。
长春汽车工业高等专科学校
第三章
第一节
外圆面加工
概述
一、外圆表面常用加工方法 车削——适合粗加工和半精加工 磨削——适合高硬度材料和淬火后零件的精加工 光整加工（滚压、抛光、研磨）——是一种精加工 后进行的超精密加工方法，适合于精度和表面质量 要求很高的零件
长春汽车工业高等专科学校 二、外圆表面加工方案及其选择
长春汽车工业高等专科学校
（ 5 ）形状尺寸及其选择
根据机床结构与磨削加
工的需要，砂轮制成各种形状与尺寸。表6 是常用
的几种砂轮形状、尺寸、代号及用途。
砂轮的外径应尽可能选得大些，以提高砂轮的圆 周速度，这样对提高磨削加工生产率与表面粗糙度 有利。
（三）刀架 功用：安装车刀，并由溜板箱带动其作纵向、横向 和斜向运动。 组成：床鞍、横向溜板、转盘、方刀架。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
第四节 外圆表面的磨削加工
1、磨削加工的工艺范围和特点： 可分为：粗磨、精磨、细磨及镜面磨削 ① 粗磨：可达到IT9 ～IT8，Ra10 ～1.25μm。 ② 精磨：可达到IT8～IT6，Ra1.25 ～0.63μm。 ③ 细磨：可达到IT6 ～IT5，Ra0.63～0.16μm。 ④ 镜面磨削：可达到Ra0.01μm。 磨削可以加工淬火和不淬火的黑色金属零件、有 色金属及超硬的非金属零件，不宜加工韧性大、 易堵塞砂轮的材料。
长春汽车工业高等专科学校
长春汽车工业高等专科学校
选择砂轮硬度的一般原则是：加工软金属时， 为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。加 工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落， 从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性）， 选用软砂轮。 精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选 用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差，易产生 烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂 轮应软一些。