车工工艺教案

分配

活动

   内容提要职业教育培养的是面向生产的技术型人才,车工是一门重要实践课,主要任务是为学习后续的相关专业课程和从事车削加工工作打好基础。根据中等职业学校学生情况及国内外教材编写经验,本书删去了较深的理论推导,力求突出系统性、针对性、典型性和实用性。叙述深入浅出,力求做到“通俗易懂、好教好学”的特点。本书系统地介绍了车床的基础知识和工艺,车削轴类工件、盘套类工件、圆锥面、螺纹、成形面、中等复杂工件的相关知识及车床其他加工方法,以及典型工件的车削加工实训,通过实例提供详细的车削加工工艺和加工方法,以加深理解,达到事半功倍的效果。以期达到快速提高读者操作和应用水平的能力。

2、提出本学期学习的主要章节及相关上课要求

（可添加附页）

1、车床的加工范围

车削：工件作旋转运动，车刀作进给运动的切削加工方法。

车削加工范围：车外圆、车端面、切断和车槽、钻中心孔、钻孔、车内孔、铰孔、车螺纹、车圆锥面、车成形面、滚花和攻螺纹等。

25分钟

2、车床个部件名称和功能

25分钟

6—床身  7—长丝杠  8—光杆  9—操纵杆  10—床鞍

11—溜板箱  12—进给箱  13—交换齿轮箱

（1）床头部分

<1>主轴箱 (床头箱)：主轴箱内有多组齿轮变速机构，变换箱外手柄的位置可使主轴得到各种不同的转速。

<2>卡盘：用来装夹工作，带动工件一起旋转。

（2）交换齿轮箱部分

交换齿轮箱部分的作用是把主轴旋转运动传送给进给箱，在必要时调换箱内齿轮后，可以车削不同螺距螺纹。

（3）进给部分

<1>进给箱：利用箱内的齿轮传动机构，把主轴传递的传动力传给光杆或丝杆；变换箱外的手柄，可以使光杆或丝杆得到不同的传递。

<2>丝杆：用来车削螺纹

<3>光杆：用来带动溜板箱，使车刀按要求作纵向或横向进给运动。

（4）溜板部分

<1>溜板箱：变换箱外手柄的位置，在光杆或丝杆的传动下，使车刀按要求作进给运动。

<2>床鞍、中拖板及小拖板：床鞍与车床导轨精密配合，实现纵向进给。中拖板进行横向进给，并保证径向尺寸精度。小拖板可左右转动角度，车削锥度。

<3>刀架：用来装夹车刀

（5）尾座

尾座用来装夹顶尖和钻头、铰刀等刀具。

（6）床身

床身是支承件，支承其他各部件。

脚踏车床

1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国 人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。 

　　为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。 

　　1848年，美国又出现回轮车床 

　　1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床 

　　20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

作业

分配

活动

（可添加附页）

削加工是一种最常见的、典型的切削加工方法。普通外因车削加工中的切削运动是由两种运动单元组合而成的：其—是工件的回转运动，它是切除多余金属以形成工件新表面的基本运动，其二是车刀的纵向进给运动，它保证了切削工作的连续进行。 

    在这两个运动合成的切削运动作用下，工件表面的一层金属不断地被车刀切下来并转为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。在新表面的形成过程中，工件上有三个依次变化着的表面：待加工表面、过渡表面和已加工表面，它们的涵义是： 

(1) 待加工表面：加工时即将被切除的工件表面。 

(2) 已加工表面：已被切去多余金属而形成符合要求的工件新表面。 

(3) 过渡表面(或称切削表面)：加工时由切削刃在工件上正在形成的那个表面；它是待加工表面和已加工表面之间的表面。上述车削运动和加工表面的分析认识，也适用于其他切削加工。 

二、各钟切削加工的切削运动和加工表面

金属切削加工的种类很多。各种切削加工的目的都是为了形成合乎要求的工件表面，因此，表面形成问题是切削加工的基本问题。从这个意义上来说，切削刃相对于工件的运动过程，就是表面形成过程。在这个过程学；切削刃相对于工件运动的轨迹面，就是工件上的过渡表面和已加工表面。这里有两个要素，一是切削刃，二是切削运动。不同形状的切削刃加上不同切削运动的组合，即可形成各种工件表面 。

三、主运动、进给运动与合成切削运动

各种切削加工中的运动单元，按照它们在切削过程中所起的作用，可以分为主运动和进给运动两种。这两个运动的向量和，称为合成切削运动。所有切削运动的速度及方向都是相对于工件定义的。 

    1．主运动  

由机床或手动提供的刀具与工件之间主要的相对运动，它使刀具切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑，从而形成工件新表面。 

如图1—2所示，在车削时，工件的回转运动是主运动；在钻削、铣削和磨削时，刀具或砂轮的回转运动是主运动；在刨削时，刀具或工作台的往复直线运动是主运动。 

由于切削刃上各点的运动情况不一定相同，在研究问题时，应选取切削刃上某一适宜点，这一为便于研究问题所选取的适宜点，称为切削刃选定点；研究清楚该点的运动情况，再研究整个切削刃就比较容易了。 

    主运动方向(图1—3、图l—4)：切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。 

它在工作进给副面Pf内度量，参见表1—1和图1—12。       

    对于龙门刨、牛头刨的刨削和拉削之类的加工，这个角度不作规定。 

    合成切削速度角η(图1—3、图1—4)：主运动方向与合成切削方向之间的夹角。它在工作进给剖面Pf内度量，参见表l—l和图l—12。 

显见，在车削中(图1—3)  Vc=Vc/cos η   

但是，在大多数实际加工中η值很小，所以可认为   

Vc=Vc 

5分钟

30分钟

    2．进给运动 

由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑，同时形成具有所需几何特性的已加工表面。进给运动可以是间歇的，也可以是连续进行的。 

    进给运动方向(图1—3、图l—4)：切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动的方向。 

    进给速度Vf(图1—3、图1—4)：切削刃选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。 

    对于间歇的进给运动，例如刨削加工，可不规定进给速度。 

    3．合成切削运动 

由同时进行的主运动和进给运动合成的运动。 

合成切削运动方向(图1-3、图1-4)：切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动方向。合成切削速度Vc(图1—3、图1—4)：切削刃选定点相对于工件的合成切削运动的瞬时速度。    

    进给运动角φ(图1—3、图1—4)：在同一瞬间的主运动方向和进给运动方向之间的夹角 

它在工作进给副面Pf内度量，参见表1—1和图1—12。       

    对于龙门刨、牛头刨的刨削和拉削之类的加工，这个角度不作规定。 

    合成切削速度角η(图1—3、图1—4)：主运动方向与合成切削方向之间的夹角。它在工作进给剖面Pf内度量，参见表l—l和图l—12。 

显见，在车削中(图1—3)  Vc=Vc/cos η   

但是，在大多数实际加工中η值很小，所以可认为   

Vc=Vc 

四、切削用量三要素 

在切削加工过程中，需要针对不同的工件材料、刀具材料和其他技术经济要求来选定适宜的切削速度Vc、进给量f或进给速度Vf值，还要选定适宜的切别深度阿αp值。Vc、f、αp称之为切削用量三要素 

1、速度Vc 

大多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体(刀具或工件)上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下： 

Vc=(πdn)/1000   (m/s或m/min)          (1-1) 

式中  d—工件或刀具上某一点的回转直径，mm

    n—工件或刀具的转速， r/s或r/min。

在当前生产中，磨削单位用米/秒（m/s），其他加工的切削单位尚习惯用米/分(m/min)。

20分钟

    2．进给速度Vf；进给量f和每齿进给量fz 

    进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是mm／s(或mm／min)。 

    进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm／r(毫米／转)。    

    对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然可以不规定进给速度，却需要规定间歇进给的进给量，其单位为mm／d·str(毫米／双行程)。 

    在铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具进行切削时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm／z(毫米／齿)。 

    显而易见 

        Vf＝f•n=fz·z·n  (mm／s或mm／min)       (1—2) 

对于图1-2所示的车削和刨削加工来说，切削深度αp为工件上已加工表面和待加工表问的垂直距离，单位为mm。 

外圆柱表面车削时的切削深度可用下式计算 

          αp=(dw-dm)/2 (mm)                 (1-3) 

   对于钻削 

          αp＝dm/2  (mm)                    (1-4) 

上两式中  dm——已加工表面直径，mm；    

    dw——待加工表面直径，mm。 

五、切削液

切削液（cutting fluid, coolant）是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。 切削液各项指标均优于皂化油，它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。

5分钟

    要使车床保持正常运转和减少磨损，必须经常对车床的所有摩擦部分进行润滑。车床上常用的润滑方式有以下几种：

    (1)浇油润滑车床外露的滑动表面，如床身导轨面，中、小滑板导轨面等，擦干净后用油壶浇油润滑。

    (2)溅油润滑车床齿轮箱内的零件一般是利用齿轮的转动把润滑油飞溅到各处进行润滑。

    (3)油绳润滑将毛线浸在油槽内．利用毛细管作用把油引到所需要润滑的部位，车床进给箱就是利用油绳润滑的。 

(4)弹子油杯润滑尾座和中、小滑板摇手柄转动轴承处般用弹子油杯润滑。润滑时，用油嘴把弹子揿下，滴入润滑油

(5)黄油(油脂)杯润滑交换齿轮架的中间齿轮一般用黄油杯润滑。润滑时，先在黄油杯中装满工业润滑脂。旋转油杯盖时，润滑油就会挤人轴承套内。

(6)油泵循环润滑这种方式是依靠车床内的油泵供应充足的油量来润滑的。

车床保养得好坏，直接影响零件的加工质量和生产效率。为了 保证车床的工作精度和延长使用寿命，必须对车床进行合理的保养。主要内容有清洁、润滑和进行必要的调整。当车床运转500h以后，需进行一级保养。保养工作以操作工人为主，维修工人配台进行。 保养时，必须首先切断电源，然后进行工作，具体保养内容和要求如下：

   (1)外保养

1)清洗机床外表及各罩盖。要求内外清洁，无锈蚀、无油污。

2)清洗长丝杠、光杠和操纵杆。

3)检查并补齐螺钉、手柄等。清洗机床附件。

(2)主轴箱

1)清洗滤油器和油箱，使其无杂物。

 2)检查主轴，并检查螺母有无松动。紧固螺钉应锁紧。

 3)调整摩擦片间隙及制动器。

（3）溜板

 1)清洗刀架。调整中、小滑板镶条间隙。

 2)清洗并调整中、小滑板丝杠螺母间隙。

 (4)交换齿轮箱

 1)清洗齿轮、轴套并注人新油脂。

 2)调整齿轮啮合间隙。

分配

活动

2、刀具材料应具备的性能？

3、切削液应具备的基本性能？

   4、常用切削液的种类？

车刀是车削加工使用的刀具，可用于各类车床。车刀的种类很多、用途也很广

（可添加附页）

车刀是车削加工使用的刀具，可用于各类车床。车刀的种类很多。

1）按结构分有整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀和可转位式车刀等，如图1、图2所示。

a)整体式    b）焊接式    c)机夹重磨式   d)可转位式 

图 1   车刀的种类

(a)可转位外圆车刀   (b) 可转位切断刀     (c)可转位螺纹车刀

图2   可转位车刀种类

外圆车刀有直头和弯头之分,常以主偏角的数值来命名,如Kr=90o称为90o外圆车刀；Kr=45o称为45o外圆车刀。

图3  常用车刀种类

2．常用车刀的组成

刀具切削部分的组成(如图4所示)。

图4  车刀的组成

3．车刀几何角度及切削用量的选择

1．车刀角度的选择 

1) 前角的选择  前角是刀具最重要的一个角度，对切削加工质量、效率和刀具耐用度等影响都很大。一般情况，前角增大，刃口锋利，切削力减小，但刃口的强度降低，散热面积减小，切削温度升高，刀具耐用度降低。前角的选择原则是在满足强度要求的前提下，选用较大值。               

2)后角的选择  后角的作用主要是减少切削过程中后面与过渡表面之间的摩擦，减轻刀具磨损。后角大，刃口强度会降低，刀具散热效率降低，切削温度升高，刀具耐用度降低；后角小，后刀面与过渡表面之间的摩磨损大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差。后角的选择应在保证刀具强度的前提下，视工件材料、加工性质和刀具材料而定。 

10分钟

30分钟

3）主偏角的选择

主偏角的大小影响刀具耐用度、背向力与进给力的大小。减小主偏角能提高刀刃强度、改善散热条件，并使切削层厚度减小、切削层宽度增加，减轻单位长度刀刃上的负荷，从而有利于提高刀具的耐用度；而加大主偏角，则有利于减小背向力，防止工件变形，减小加工过程中的振动和工件变形。主偏角的选择原则是在保证表面加工质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较大值。

 4) 副偏角的选择  

 副偏角影响刀具的耐用度和已加工表面的粗糙度。增大副偏角，可减小副切削刃与已加工表面的摩擦，防止切削时产生振动。减小副偏角有利于降低已加工表面的残留高度(见图5)，降低已加工表面的粗糙度，但加剧副后面与已加工表面的摩擦。副偏角的选择原则是在保证表面质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较小值。

切削用量Vc、f 、ap对生产率的影响是等同的，而对切削加工过程的影响是不同的。生产中应合理选择切削用量，在保证加工质量和合理的刀具耐用度的前提下，提高生产率，降低加工成本。

图5    副偏角对残留高度的影响

    1) 粗加工时切削用量的选择  粗加工的主要目的在于尽快切除加工余量，以提高生产率，降低成本。所以，应选择较大的切削用量。  

2)半精加工、精加工时切削用量的选择   精加工的主要目的在于保证加工精度和表面质量，同时兼顾提高生产率

分配

活动

2.刀具的切削部分组成？

3. 刀具主要角度有哪些？各自的涵义？

在切削过程中，产生了切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与耐用度变化等各种现象，严重影响了生产的进行。

 针对上述现象，本次课分析了产生诸现象的原因及对切削过程的影响，并在此基础上总结出切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与耐用度变化四大规律。

（可添加附页）

1.切屑形成过程

在金属切削过程中，经过塑性变形的切屑，其外形与原切削层不同，其切屑层的厚度ach要大于切削层厚度ac，而切屑层的长度Lch要小于切削层长度Lc，这种现象称为切屑收缩现象。

用变形系数ξ表示切削变形程度  ξ〉1

 变形系数对切削力、切削温度及表面粗糙度Ra都有重要的影响：变形系数愈大，则切削力愈大、切削温度愈高，表面愈粗糙。增大前角，或降低材料塑性，可减小变形系数§。

2.切屑种类

（1）带状切屑

 切削塑性材料时采用大前角，较高的切削速度

形成带状切屑时，切削力平稳，加工表面光洁，但不安全。

（2）节状切屑

当采用较低的切削速度和较大的进给量容易形成节状切屑。

形成节状切屑时，切削力波动大，产生振动，加工表面粗糙。

（3）崩碎切屑

 切削铸铁、青铜等脆性材料时容易形成崩碎切屑。

     形成崩碎切屑时刀尖磨损严重，产生振动，影响加工表面质量

二、积屑瘤

在一定范围的切削速度下，切削塑性金属材料时，在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，即为积屑瘤。

1.积屑瘤的形成

高温高压下，由于摩擦力而阻留在前刀面上部分切屑转化而成。积屑瘤形成后不断长大，达到一定高度又会破裂，而被切屑带走或嵌附在工件表面。

2.积屑瘤对切削加工的影响（5）

（1）其硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保护刀刃作用。

（2）积屑瘤可增大前角，使刀具更锋利。

 （3）改变了实际切削深度和切削厚度，影响尺寸精度。

（4）导致切削力变化、引起振动。

（5）影响工件表面粗糙度。

3.积屑瘤的控制（3）

（1）通过热处理等方法降低工件材料的塑性。

（2）控制切削速度。

（3）采用适当的冷却液，降低切削温度，减少磨擦等减少生成积屑瘤。

（3）采用适当的冷却液，降低切削温度，减少磨擦等减少生成积屑瘤。

第Ⅰ变形区    近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；

第Ⅱ变形区    切屑与前刀面摩擦的区域；

第Ⅲ变形区    工件已加工表面与后面接触的区域。

（2）积屑瘤对切削加工的影响

 积屑瘤的产生增大刀具的前角，可使刀刃锋利，代替切削刃切削，并延长刀具使用寿命，但影响加工精度和表面粗糙度。

（3）影响积屑瘤的因素

1）工件材料的塑性

  工件材料塑性越大，越容易生成积屑瘤。

2）切削速度

  切削速度较低（vc>5m/min）时，不会出现积屑瘤。

  切削速度较低（vc＝5～50m/min）时，容易产生积屑瘤。

  切削速度较低（vc>100m/min）时，不会产生积屑瘤。

分配

活动

3.刀具的切削部分组成？

3. 刀具主要角度有哪些？各自的涵义？

在切削过程中，产生了切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与耐用度变化等各种现象，严重影响了生产的进行。

 针对上述现象，本次课分析了产生诸现象的原因及对切削过程的影响，并在此基础上总结出切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与耐用度变化四大规律。

（可添加附页）

1．切削力的产生及作用

切削力是切削加工时刀具使切削层形成切屑需要克服的阻力，包括工件材料被切过程中所发生的弹性变形和塑性变形的抗力，以及切屑对刀具前刀面的摩擦力和加工表面对刀具后刀面的摩擦力。

切削力是机床、刀具和工艺装备的设计的依据。

2．切削力的分解

在实际加工中，总切削力的方向和大小都不易直接测定，通常把它在一定方向上分解研究其分力。下面以切削外圆为例，掌握个切削分例的作用。

总切削力Fr可分解为x、y、z三个互相垂直的分为：

切削力Fc是总切削力在主运动方向上的分力，占Fr的80~90%，占消耗总功率90%以上，也称切削力或切向力。

（2）进给力Ff 是总切削力在进给方向分力，也称进给力或轴向力。 做功占总功率的1~5%。它是设计计算进给系统的主要依据。

（3）背向力Fp是总切削力在切深方向的分力，也称背向力、径向力、吃刀力。Fy方向不做功，但Fy的大小直接影响工件刚度，引起变形振动，影响加工精度。

这三个切削分力与总切削力F有如下关系：

 ＝ F＋F＋F

2.切削力的估算

 切削力的大小是由很多因素决定的，其中影响比较大的是工件材料和切削用量。

 切削力的大小可运用理式和经验公式来计算，也可以用切削层的单位面积切削力来估算。

4.切削功率

 切削功率应该是三个切削分力消耗率的总和，但Fp不作功，Ff消耗功率小，所以一般用主切削力消耗的功率来替代。

二、切削热和切削温度

1.切削热的产生的原因

（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源

（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量

（3）工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量

2.切削热传出的途径及对加工的影响

切削热可由切屑、工件、刀具、周围介质传出。各部分传出的比例取决于工件材料、切削速度、刀具材料及刀具几何形状等。我们希望从切屑及周围介质中传出的更多的热量，传入刀具的热量会提高其工作温度，加快刀具的磨损。传入工件的热量，可能使工件变形，产生形

20分钟

3.切削温度及其影响因素

 切削温度一般是指切削区平均温度。它的高低取决于切削热的产生和传出的情况，它受切削用量、工件材料、刀具材料及刀具几何形状等因素影响。

1）切削用量：

加大切削用量，会使切削热增加，其中V影响最大，f其次,ap最小。 ）工件材料：

强度、硬度愈大、切削热愈多。导热性好的材料可以降低切削温度。                                                                                                            3）刀具材料及角度：

导热性好可以降低切削温度。主偏角变小，有利于刀具热量的传出，可以降低切削温度。适当增大刀具前角，可以降低切削温度，但当前角过大时，会使刀具的传热条件变差，反而不利于切削温度的降低。

三、刀具磨损和刀具耐用度

1．刀具磨损的形式与过程

 刀具通常有三种磨损形式前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损。

 刀具在磨损过程中，经过初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损三个阶段。经验表明在刀具正常磨损后期，急剧磨损之前换刀重磨为最好。

2．影响刀具磨损的因素

 刀具材料、刀具几何形状、切削用量、工件材料以及是否使用切削液等因素有关。

3.刀具耐用度

刀具磨钝达一定限度就不能继续作用，而应进行重磨，这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。

20分钟

刃磨后的刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以T表示。

粗加工时，多以切削时间表示刀具耐用度。

 精加工时。常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。

（1）切削热及其传散

 在切削过程中，由于切削层金属的弹性变形、塑性变形以及摩擦而产生的热，称为切削热。切削热通过切屑、工件、刀具以及周围的介质传导出去。

（2）影响切削热的因素

  1)工件材料的影响

  2)切削用量的影响

 3)刀具角度的影响

（3）切削热对切削加工的影响

  加速刀具磨损，降低刀具寿命；引起工件变形，影响加工精度。

作业

分配

活动

（可添加附页）

1、切屑的形状

由于切削条件的不同，形成的切屑形状也是不同的。常见的切屑形状有带状切屑、C形切屑、螺卷形切屑等。

一般情况下，C形和较短的螺卷切屑比较理想。在车削塑性材料时，常常容易生成带状切屑，不仅易拉伤工件表面，还会损伤刀刃，因此，需要采取断屑的措施，控制切屑形状。

（1）调整切削用量和刀具角度。增大进给量f、减小前角或增大主偏角都能使切屑卷曲时的变形加大，易断屑。

（2）采用带断屑槽的车刀，折断切屑。

2、断屑槽的尺寸和形式

可转位刀片有专门的断屑槽形式和尺寸，可根据车削情况选用。

焊接式车刀磨制的断屑槽形式有折线型、直线圆弧型和全圆弧型三种。折线型和直线圆弧型适用于车削碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢；全圆孤型的槽前角大，适用于加工塑性高的金属材料和重型刀具。断屑槽宽根据进给量和背吃刀量来选取。

二、表面粗糙度

（1）切削中影响工件表面粗糙度的因素

影响普通机床工件裹面粗糙度的因素和减小工件表面粗糙度值的方法

  普通机床切削用量的选择

  合理选择普通机床切削用量的意义

  在相同的加工条件下，选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。切削用量选得过低，降低了生产率，增加了生产成本；切削用量选得过高，刀具磨损加快，降低了加工质量，增加了磨刀时间，消耗材料，也会影响生产率和成本。因此，合理选择切

15分钟

  合理的切削用量应该能保证工件的质量要求（主要是加工精度和表面粗糙度），在工艺系统强度和刚性许可的条件下充分利用机床功率和发挥刀具切削性能时的最大切削用量。

（2）表面粗糙度值较大的解决措施

①切削速度

　　切削速度对表面粗糙度的影响比较复杂，一般情况下在低速或

高速切削时，不会产生积屑瘤，故加工后表面粗糙度值较小。在切削速度为 20～ 50m/min加工塑性材料（如低碳钢、铝合金等）时，常容易出现积屑瘤和鳞刺，再加上切屑分离时的挤压变形和撕裂作

用，使表面粗糙度更加恶化。切削速度 v越高，切削过程中切屑和加工表面层的塑性变形的程度越小，加工后表面粗糙度值也就越小。

②进给量 f 

　　在粗加工和半精加工中，当 f＞ O． 15mm /r时，进给量 f大小决定了加工表面残留面积的大小，因而，适当地减少进给量 f将使表面粗糙度值减少。

③背吃刀量 a p 

　　一般地说背吃刀量 a p对加工表面粗糙度的影响是不明显的。但当 a p＜ 0.02～ 0 .03 mm时，由于刀刃不可能刃磨的绝对尖锐而具有一定的刃口半径，正常切削就不能维持，常出现挤压，打滑和周期性地切入加工表面，从而使表面粗糙度值增大。为降低加工表面粗糙度值，应根据刀具刃口刃磨的锋利情况选取相应的背吃刀量。

三、切削用量的合理选择

合理选择切削用量是指根据切削条件和车削的要求，确定恰当的背吃刀量、进给量和切削速度，达到在提高生产效率的同时，减小切削力，降低切削温度，保持工件的加工精度和表面质量的目的。

一般来说，加大切削速度、背吃刀量和进给量，对提高切削效率有利。如果切削用量过大，会加剧刀具的磨损，一方面影响加工质量，另一方面加大刀具的磨损，增加刃磨、换刀等辅助时间，使总体效率降低。

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。

切削用量的选用原则

   （1）切削用量的选用原则

    粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。

25分钟

刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。

    精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。

（2）切削用量的选取方法

    ①背吃刀量的选择  粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。

    ②进给速度（进给量）的确定   粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf可以按公式νf =f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm／r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。

③切削速度的确定  切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD 来确定主轴转速n（r/min）。

1.对摩擦和磨损的影响

一般地，表面越粗糙，则摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。

2.对配合性能的影响

表面越粗糙，配合性能越容易改变，稳定性越差。

3. 对疲劳强度的影响

当零件承受交变载荷时，由于应力集中的影响，疲劳强度就会降低，表面越粗糙，越容易产生疲劳裂纹和破坏。

4.对接触刚度的影响

表面越粗糙，实际承载面积越小，接触刚度越低。

5.对耐腐蚀性的影响

表面越粗糙，越容易腐蚀生锈。

此外，表面粗糙度还影响结合的密封性，产品的外观，表面涂层的质量，表面的反射能力等等，所以要给予充分的重视。

    表4-2列出了各参数的系列值。表4-5列出了表面粗糙度参数值与所适应的零件表面的关系，可供选用时参考。且一般应考虑下列关系：

    1.同一零件上的工作表面应比非工作表面的参数值小；

2.磨擦表面应比非磨擦表面的参数小；

3.承受交变载荷的表面，其圆角、沟槽等易产生应力集中的部位，参数值应小；

    4.配合性质要求愈高的表面，其粗糙度值应愈小；

    5.通常尺寸精度和形位精度要求愈高的部位，参数值应愈小；

    6.与标准件配合的表面，按标准件的有关规定选取。

    在常用值范围内，表面粗糙度与加工方法的关系：

     钻、粗车、粗刨等；

     ～半精（车、刨、铣、镗等）加工；

      精（车、铣、刨、镗）加工及拉削、刮削、铰孔、滚压；（有配合要求的内孔，精度较高的平面如减速器的分离平面等）

     磨、精铰、精细镗；（有配合要求的外圆，如轴颈，轴头等）

      以上超精加工如：精磨、珩磨、研磨、镜面磨、抛光

作业

分配

活动

（可添加附页）

    轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

(一)尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。

(二)几何形状精度

 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

5分钟

5分钟

    轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。

(四)表面粗糙度

    一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

    二、轴类零件的毛坯和材料

    (一)轴类零件的毛坯

    轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

    根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

    (二)轴类零件的材料

    轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

    45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

    精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

10分钟

车刀（指整体车刀与焊接车刀）用钝后重新刃磨是在砂轮机上刃磨的。磨高速钢车刀用氧化铝砂轮（白色），磨硬质合金刀头用碳化硅砂轮（绿色）。

1 . 砂轮的选择

砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。

1)磨料，常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮磨粒硬度低(HV2000-HV2400)、韧性大，适用刃磨高速钢车刀，其中白色的叫做白刚玉，灰褐色的叫做棕刚玉。

      碳化硅砂轮的磨粒硬度比氧化铝砂轮的磨粒高(Hv2800以上) 。性脆而锋利，并且具有良好的导热性和导电性，适用刃磨硬质合金。 其中常用的是黑色和绿色的碳化硅砂轮。而绿色的碳化硅砂轮更适合刃磨硬质合金车刀。

2)粒度：粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数字作为表示符号。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。因此，数字越大则表示磨粒越细。 粗磨车刀应选磨粒号数

20分钟

3)硬度：砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。 砂轮硬，即表面磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。 刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮.

另外，在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。 船上和工厂一般选用陶瓷结合剂(代号A)和中等组织的砂轮。

      综上所述，我们应根据刀具材料正确选用砂轮。刃磨高速钢车刀时，应选用粒度为46号到60号的软或中软的氧化铝砂轮。刃磨硬质合金车刀时，应选用粒度为60号到80号的软或中软的碳化硅砂轮，两者不能搞错。

2.车刀刃磨的步骤如下：

15分钟

磨副后刀面，同时磨出副偏角及副后角, 如图6－9b)所示；

磨前面，同时磨出前角, 如图6－9c)所示；

修磨各刀面及刀尖, 如图6－9d)所示。

（1）人站立在砂轮机的侧面，以防砂轮碎裂时，碎片飞出伤人；

（2）两手握刀的距离放开，两肘夹紧腰部，以减小磨刀时的抖动；

（3）磨刀时，车刀要放在砂轮的水平中心，刀尖略向上翘约3°~8°，车刀接触砂轮后应作左右方向水平移动。当车刀离开砂轮时，车刀需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤；

（4）磨后刀面时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度；磨副后刀面时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度；

（5）修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手转动车刀的尾部。

1）刃磨刀具前，应首先检查砂轮有无裂纹，砂轮轴螺母是否拧紧，并经试转后使用，以免砂轮碎裂或飞出伤人。

2）刃磨刀具不能用力过大，否则会使手打滑而触及砂轮面，造成工伤事故。

3)磨刀时应戴防护眼镜，以免砂砾和铁屑飞入眼中。

4）磨刀时不要正对砂轮的旋转方向站立，以防意外。

5）磨小刀头时，必须把小刀头装入刀杆上。

　　车刀磨的时候和车的时候不能碰水,因为这样会影响它的性能。如果你磨车刀，它在硬质合金的局部会有温度聚集很高，因为硬质合金基体不能像高速钢那样散热快，如果一遇冷水的话相当于短时间淬火，影响它的热硬性，且容易产生局部裂纹。但高速钢却正相反，为了不把它磨糊，要勤用水来降温。硬质合金在800度以上，突然遇冷水会崩裂。

作业

分配

活动

（可添加附页）

1、在三爪自定心卡盘上装夹工件

因三爪自定心卡盘能自动定心，工件的位置可以不必校正。

适用于装夹大批量的中小型规则零件。

2、  在四爪单动卡盘上装夹工件

在四爪单动卡盘上装夹工件时，每次都必须仔细校正工件的位置。

1）夹紧方法

先用两个相对的卡爪夹紧，然后再用另一对相对的卡爪夹紧。

2）校正方法： ① 用划线盘校正

② 用百分表校正

3、在两顶尖间装夹工件

 两顶尖装夹工件方便，工件经过多次安装后，其轴心线的位置是不会改变的，不需要进行校正，装夹精度高。

4、一夹一顶安装工件

对于质量较大、加工余量也较大的工件，可采取前端用卡盘夹紧，后端用后顶尖顶住的装夹方法。

如图2-19所示。

图2-19 一夹一顶安装工件

a)用限位支承    b)用工件台阶限位

1）选择切削用量

① 首先要确定背吃刀量ap。

② 确定进给量f。

③ 最后选择切削速度。

总的原则：    充分发挥刀具材料的切削性能；充分利用机床的能力；保证加工质量；保证提高生产率。

 2）调整机床

① 调整车床主轴转速。

② 调整进给量。

③ 检查车床有关运动件的间隙是否合适。

④ 检查切削液是否供应正常。

 3）车刀的安装

车刀安装后，必须保证做到：

① 刃磨角度不变。

② 有较高的刚度。

③ 至少要用两个螺钉压紧车刀，并要轮流拧紧。

4）开车加工

① 调背吃刀量。一边试切，一边测量。

② 纵向进给

③ 刻度盘的使用

在横进给刻度盘上可以读出车刀横向移动量，如图2-23所示。

纵进给刻度盘，用来读出刀具的纵向移动量。

图2-23 横进给刻度盘

6、台阶轴车削方的法

准确地控制被车台阶的长度是台阶车削的关键。控制台阶长度的方法有多种。

（1）. 用刻线控制

10分钟

图2-26 用刻线法定台阶长度

（2）. 用挡铁定位

图2-27 挡铁定位车台阶的方法

（3）. 用床鞍刻度控制

7、滚花及抛光的加工方法

（1）. 滚花

滚花是用滚花刀来挤压工件，使其表面产生塑性变形而形成的花纹，如图2-30所示。

图2-30 滚花方法

（2）. 抛光加工的方法

1）用锉刀修光

2）用砂布抛光

10分钟

1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。

3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。

4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。

1．采用两中心孔定位装夹

一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。

2．用外圆表面定位装夹

对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。

3．用各种堵头或拉杆心轴定位装夹

加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴