1、车工工艺与技能训练 2010年3月2022年7月28日星期四4.1车削外圆和台阶4.2切断和车削外沟槽4.3轴类工件产生废品的原因分析车削外圆柱面车削外圆柱面4.4技能训练2022年7月28日星期四 4.1 车削概述车削概述4.1.1车削外圆车削外圆 外圆车刀的种类外圆车刀的种类外圆粗车刀应能适应粗车外圆时吃刀深、走刀快的特点，主要要求车刀有足够的强度，能一次走刀车去较多的余量。常用的外圆粗车刀有主偏角为45、75和90等几种。外圆车削一般可分为粗车外圆和精车外圆两种。1）外圆粗车刀2022年7月28日星期四使用三爪自定心卡盘时应注意以下几点：（1）工件在卡爪间必须放正，轻轻夹紧，夹持长度至少
2、10 mm。工件紧固后，随即取下扳手，以免开车时扳手飞出，砸伤人或车床。（2）开动车床，使主轴低速旋转，检查工件有无偏摆，若有偏摆应停车，用小锤轻敲校正，然后紧固工件。（3）移动车刀至车削行程的左端，用手旋转卡盘，检查刀架等是否与卡盘或工件碰撞。2022年7月28日星期四一般可以根据下面的原则选择精车刀：（1）前角一般应取大些，使车刀锋利，以达到减小切削变形，并使切削轻快的目的。（2）后角取得大些，以减少车刀和工件之间的摩擦。精车时切去少量的金属，对车刀的强度要求不太高，因此允许取较大的后角(68)。（3）取较小的副偏角或刀尖处磨修光刃，修光刃长度一般为（1.21.5）f，以提高工件的表面质量
3、。（4）采用正值的刃倾角(38)，以控制切屑流向待加工表面。（5）精车塑性材料工件时，前刀面应磨有较窄的断屑槽。2）外圆精车刀外圆精车刀2022年7月28日星期四在安装车刀时，必须注意以下几点：（1）车刀安装在刀架上，其伸出长度不宜太长，在不影响观察的前提下，应尽量伸出短些。车刀伸出的长度一般以不超过刀柄厚度的1.5倍为宜。车刀下面的垫片要平整，垫片应与刀架侧面对齐，如图4-1所示。而且垫片的数量要尽量少，防止产生振动。图4-1 车刀的安装 车刀的安装车刀的安装2022年7月28日星期四（2）车刀刀尖应与工件中心线一样高，如图4-2（a）所示。车刀装得太高，会使车刀的实际后角减小，后刀面与工件
4、之间的摩擦增大，如图4-2（b）所示；车刀装得太低，会使车刀的实际前角减小，切削不顺利，如图4-2（c）所示。(a）正确 （b）太高 （c）太低图4-2 车刀安装的高低2022年7月28日星期四要使车刀刀尖对准工件中心，可用下列方法：如图4-3所示，根据车床的主轴中心高，用钢尺测量装刀，这种方法比较简便。根据尾座顶尖的高低，把车刀装准，如图4-4所示。把车刀靠近工件端面，目测估计车刀的高低，然后紧固车刀，试车端面，再根据端面的中心装准车刀。图4-3 用钢尺测量中心高度 图4-4 根据顶尖装车刀2022年7月28日星期四1）背吃刀量的选择背吃刀量的选择 粗车时背吃刀量的选择，除应留精车余量外，尽
5、量把多余的金属一刀切去。但在具体选择时，既要考虑到车床功率，又要考虑工件夹具车床系统刚度等条件，一般选23 mm。粗车锻造和铸铁工件时，因为表面有硬皮和型砂，容易使车刀很快磨损，所以最好先倒一个角，然后选择较大的背吃刀量，这样刀尖可以避开硬皮和型砂，延长刀具使用寿命。精车时的背吃刀量应较小，一般选0.20.5 mm。（3）安装车刀时，刀柄轴线应与工件表面垂直；否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化。（4）车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个拧紧，拧紧时不得用力过大，以免使螺钉损坏。切削用量的选择切削用量的选择2022年7月28日星期四2）进给量的选择）进给量的选择 粗车时进给量也应尽可能大，
6、一般粗车时进给量为0.30.5 mm/r；精车时进给量的大小直接影响工件的表面粗糙度，需根据表面粗糙度的要求选择进给量，一般为0.080.3 mm/r。3）切削速度的选择）切削速度的选择 切削速度的选择与背吃刀量、进给量、刀具和工件材料等因素有关。例如，用高速钢车刀切削钢料时，一般切削速度约为0.4 m/s 左右。用硬质合金车刀切削时，切削速度可提高到13 m/s。车削高碳钢比低碳钢切削速度低些，而车削铸铁又比钢件低些。2022年7月28日星期四（1）粗车时选择切削用量，应把背吃刀量放在第一位，其次是进给量，第三位是切削速度。而精车时，如果使用硬质合金车刀，应把切削速度尽可能提高，背吃刀量和进
7、给量因受工件尺寸、精度和表面粗糙度的限制，一般取得小些，特别是在表面粗糙度值要求较低时，进给量应取得更小些。（2）粗车前，必须检查车床各部分的间隙，并进行适当的调整，以充分发挥车床的有效负荷能力。大、中、小滑板的塞铁，也必须进行检查、调整，以防产生松动。此外，摩擦离合器及皮带的松紧也要适当调整，以免在车削中发生“闷车”(由于负荷过大而使主轴停止转动)现象。车削外圆的注意事项车削外圆的注意事项2022年7月28日星期四（3）粗车时，工件必须装夹牢靠，顶尖要顶紧。在切削过程中应随时检查，以防止工件“走动”。（4）车削时，必须看清图纸，及时测量工件尺寸，保证加工质量。（5）车削时，必须及时清除切屑，
8、不要堆积过多，以免发生工伤事故。清除切屑必须停车进行。（6）车削中发现车刀磨损时应及时刃磨，否则刃口磨钝，切削力剧烈增加，会造成“闷车”和损坏车刀等严重后果。2022年7月28日星期四车削外圆的具体方法如下：（1）移动床鞍至工件右端，用中滑板控制背吃刀量，摇动小滑板丝杠或床鞍做纵向移动车削外圆，如图4-5所示。一次进给车削完毕，横向退出车刀，再纵向移动刀架滑板或床鞍至工件右端进行第二次、第三次进给车削，直至符合图样要求为止。车削外圆的方法车削外圆的方法 图4-5 纵向移动车削外圆2022年7月28日星期四（2）在车削外圆时，通常要进行试切削和试测量。其具体方法是：根据工件直径余量的1/2做横向
9、进给，当车刀在纵向外圆上移动至2 mm左右时，纵向快速退出车刀，横向不动，然后停车测量，如图4-6所示。如尺寸已符合要求，就可切削，否则可以按上述方法继续进行试切削和试测量。图4-6 试切削外圆2022年7月28日星期四（3）如图4-7所示，为了确保外圆的车削长度，通常先采用刻线痕法，后采用测量法进行。即在车削前根据需要的长度，用钢尺、样板、卡钳及刀尖在工件表面上刻一条线痕，然后根据线痕进行车削。当车削完毕时，再用钢尺或其他量具复测。图4-7刻线痕法确定车削长度2022年7月28日星期四（1）用小滑板手动进给车削外圆时，小滑板导轨与主轴中心线不平行。（2）车速过高，在车削过程中车刀磨损。（3）
10、摇动中滑板切削时没有消除空行程（即丝杠和螺母之间的间隙）。（4）车削表面痕迹粗细不一，主要是手动进给不均匀。（5）变换转速时应先停车，否则容易打坏主轴箱内的齿轮。（6）切削时应先开车后进刀，车削完毕时先退刀后停车，否则车刀容易磨损。车削外圆易产生锥度的原因车削外圆易产生锥度的原因2022年7月28日星期四车台阶工件，通常使用90外圆右偏刀。车刀的装夹应根据粗、精车和余量多少来区别。如粗车时余量多，为了增加背吃刀量，减小刀尖压力，车刀装夹可取主偏角小于90为宜，一般为8590，如图4-8（a）所示。精车时为了保证台阶平面和轴心线垂直，应取主偏角大于90，一般为93左右，如图4-8（b）所示。否则
11、车出的端面不平整，且与已加工表面也不垂直。技术要求一般包括各挡外圆之间的同轴度、外圆和台阶平面的垂直度、台阶平面的平面度、外圆和台阶平面相交处清角。4.1.2车削台阶车削台阶 台阶工作的技术要求台阶工作的技术要求 车刀的选择和组夹车刀的选择和组夹2022年7月28日星期四 图4-8 车刀装夹2022年7月28日星期四 车削台阶工件一般分粗、精车进行。粗车时，除第一挡台阶长度略短些外（留精车余量），其余各挡可车至给定长度。精车台阶工件时，通常在机动进给精车外圆至近台阶处时，以手动进给代替机动进给。当车至平面时，变纵向进给为横向进给，移动中滑板由里向外慢慢精车台阶平面，以确保台阶平面垂直轴心线。见
12、课本例子。车削步骤见图4-9。车削台阶工作的方法车削台阶工作的方法2022年7月28日星期四 图4-9 多级台阶的车削步骤2022年7月28日星期四车削前根据台阶长度先用刀尖在工件表面刻线痕，然后按线痕进行粗车。当粗车完毕时，台阶长度已基本符合要求。在精车外圆的同时，一起把台阶长度车准。其测量方法通常用钢尺，如精度要求较高时，可用样板、游标深度尺、卡板等测量。台阶的长短可以用钢尺、内卡钳、深度游标卡尺来测量，分别如图4-10（a）、（b）、（c）所示。数量多的工件可以用样板测量，如图 4-10（d）所示。在加工中也可以使用滑板的刻度盘进行测量。车削台阶工作的方法车削台阶工作的方法2022年7月
13、28日星期四 图4-10 台阶长度的测量2022年7月28日星期四（1）台阶平面和外圆相交处要清角，防止产生凹坑和出现小台阶。（2）台阶平面出现凹凸，其原因可能是车刀没有从里到外横向切削或车刀装夹主偏角小于90，其次与刀架、车刀、滑板等发生移位有关。（3）多台阶工件的长度测量，应从一个基面量起，以防累积误差。（4）台阶平面与外圆相交处出现较大圆弧，原因是刀尖圆弧较大或刀尖磨损。车削台阶的注意事项车削台阶的注意事项2022年7月28日星期四（5）使用游标卡尺测量时，卡脚应和测量面贴平，以防卡脚歪斜，产生测量误差。（6）使用游标卡尺测量工件时，松紧程度要适当，特别是用微调螺钉使卡脚接近工件时，要注
14、意不能卡得太紧。（7）车床未停稳，不能使用游标卡尺测量工件。（8）从工件上取下游标卡尺时，应把紧固螺钉拧紧，以防副尺移动，影响读数的正确性。2022年7月28日星期四切断刀按车削部分材料的不同，分为高速钢切断刀和硬质合金切断刀两种，如图4-11所示。4.2 切断和车削外沟槽切断和车削外沟槽 车断刀分类车断刀分类4.2.1切削切削 图4-11 车断刀的种类2022年7月28日星期四1）高速钢切断刀高速钢切断刀的几何参数如图4-12所示，其选用原则如下：图4-12 车断刀的种类2022年7月28日星期四（1）前角。前角增大能使车刀刃口锋利，切削省力并使切屑排出顺畅，所以前角一般选为2030。（2）
15、主后角。主后角可减少切断刀主后刀面和工件过渡表面间的摩擦，一般选为68。（3）副后角。副后角可减少切断刀副后刀面和工件已加工表面间的摩擦，一般选13。（4）主偏角。切断刀以横向进给为主，所以主偏角一般选为90。（5）副偏角。切断刀的两个副偏角须对称，可减少副切削刃和工件已加工表面间的摩擦，一般选为11.5。（6）主切削刃宽度。主切削刃宽度约为（0.50.6）（d为工件直径），切断刀的刀头刚度很差，切断时容易折断，在选用切断刀宽度时，尽可能取最大值。（7）刀头部分的尺寸。切断实心材料时，刀头部分的长度为工件半径（23）mm；切断空心材料时，刀头部分的长度为被切工件壁厚（23）mm。2022年7月
16、28日星期四2）硬质合金切断刀硬质合金切断刀的几何参数如图4-13所示。硬质合金切断刀在高速车削时会产生很大热量，容易造成刀片脱焊，所以车削开始应充分浇注切削液冷却。图4-12 硬质合金切断刀的几何参数2022年7月28日星期四3）反切刀 如图4-13所示，切割直径较大的工件时，因为刀尖长度较长，刚度较差，很容易引起振动，这时可采用反向切断法进行加工，即工件反转，反切刀刃口向下安装进行切断。反切刀的特点是作用在工件上的切削力和工件重力方向一致，不易产生振动，而且刀头朝下，易于排屑。图4-12 反切刀切断工件2022年7月28日星期四1）高速钢切断刀 切钢料时，选用的切削速度为3040 m/mi
17、n，进给量为0.050.15 mm/r；切铸铁料时，切削速度为1525 m/min，进给量为0.100.20 mm/r。2）硬质合金切断刀 切钢料时，选用的切削速度为80120 m/min，进给量为0.010.20 mm/r；切铸铁料时，切削速度为6080 m/min，进给量为0.150.25 mm/r。3）反切刀 选用的切削速度为1220 m/min，进给量为0.3 mm/r左右。切削用量的选择切削用量的选择2022年7月28日星期四切断刀的装夹是否正确，对工件的质量有直接影响，因此装夹切断刀应注意以下两方面：（1）切断刀伸出不宜太长，主切削刃要平行于主轴轴线，并且对准主轴旋转中心，中心高与
18、低都不能切到工件中心，也容易使刀片崩裂，如图4-14所示。（2）装夹时注意检查副偏角，如图4-15所示。切断刀的装夹切断刀的装夹 图4-14 切削刀高于或低于工件中心 图4-15 用90角尺检查切断刀副偏角2022年7月28日星期四切断的方法有直进法、左右借刀法和反切法。直进法切断时，车刀横向连续进给将工件切下，操作十分简便，工件材料也比较节省，因此应用最广泛，如图4-16（a）所示。左右借刀法切断时，车刀横向和纵向依次进给，比较费工费料，一般用于车床、工件刚度不足的情况下，如图4-16（b）所示。反切法切断时，车床主轴反转，车刀反装进行切断，切削比较平稳，排屑向下较顺利，但卡盘必须有保险装置
19、，如图4-16（c）所示 切断方法切断方法 图4-16 切断方法2022年7月28日星期四 切断时，为了防止切下的工件断面有一小凸头，以及带孔工件不留边缘，可以把主切削刃略磨斜些，如图4-17所示。图4-17 斜刃切断力 直进法切断的操作方法如下：（1）用力夹紧工件，要求从切断刀与卡盘之间的距离为56 mm处开始进刀。（2）调整主轴转速，用高速钢切断刀切断碳钢材料，切削速度为2025 m/min；用硬质合金切断刀切断碳钢材料，切削速度为4560 m/min。2022年7月28日星期四（3）将中、小滑板镶条尽可能调整得紧些。（4）用钢尺一端靠在切断刀的侧面，移动床鞍，将钢尺上工件要求的长度刻线与
20、工件的端面对齐，确定切断位置。（5）加注切削液，开动车床，移动中滑板进给，速度要均匀而不间断，直至将工件切下。当工件的直径较大或长度较长，一般不切到中心，留23 mm将车刀退出，停车后用手将工件掰断。切断工件时减小振动的措施如下：（1）床鞍、中小滑板导轨的间隙和车床主轴轴承间隙调整得尽可能小。（2）适当加大前角和减小后角，使排屑顺利，增强刀头刚度。（3）适当加快进给速度或减慢主轴转速。2022年7月28日星期四切断时需注意的事项如下：（1）切断毛坯前，最好先将工件车整圆，或开始时尽量较少进给量，以免因扎刀而损坏车刀。（2）车削前适当调整滑板间隙，当切断较大直径工件时，最好固定床鞍，防止因振动而
21、折断车刀。（3）手动进给切断时，摇动手柄应连续、均匀，以避免由于切断刀与工件表面摩擦增大，使工件表面产生冷硬现象，而使刀具加快磨损。如中途停止应先退刀后停止。（4）切断用卡盘装夹的工件时，切断位置应尽可能靠近卡盘，否则容易引起振动，或使工件抬起而压断车刀。（5）切断用一夹一顶装夹的工件时，工件不应完全切断，应卸下工件，再用手将工件折断。（6）切断时工件不能用两顶尖装夹，否则切断后工件会飞出而发生事故。注意事项注意事项2022年7月28日星期四外沟槽的形式及其车削方法如下：（1）车削精度不高的和宽度较窄的矩形沟槽时，可以用刀宽等于槽宽的车槽刀采用直进法一次进给车出。精度要求较高的沟槽，一般采用二
22、次进给车成。第一次进给车沟槽时，槽壁两侧留精车余量，第二次进给时用等宽刀修整，如图4-18（a）所示。（2）车较宽的矩形沟槽时，要求主切削刃的直线度好，可以采用多次直进法车削，并在槽壁两侧留一定的精车余量，然后根据槽深、槽宽精车至尺寸，如图4-18（b）所示。（3）如图4-19所示，车削较小的圆弧形槽，一般用成形刀车削；较大的圆弧形槽可用双手联动车削，用样板检查修整。（4）车较小的梯形槽，一般以成形刀直接车削完成；对于较大的梯形槽，通常先车直槽，后用直进法或左右车削法完成，如图4-20所示。4.2.2车削外沟槽车削外沟槽 车削外沟槽的方法车削外沟槽的方法2022年7月28日星期四 图4-18
23、车削矩形沟槽 图19 车圆弧形槽 图4-20 车削较大的梯形槽 2022年7月28日星期四 精度要求低的沟槽，一般采用钢尺和卡钳测量，如图4-21所示。精度要求较高的沟槽，可用千分尺、样板、游标卡尺等检查测量，如图 4-22所示。沟槽的检查和测量沟槽的检查和测量 图4-21 用钢尺、卡钳低精度测量沟槽 图4-22 测量较高精度的沟槽 2022年7月28日星期四（1）防止车槽刀主切削刃和轴心线不平行，以免使车成的沟槽槽底一侧直径大，另一侧直径小，呈竹节形。（2）防止出现槽底与槽壁相交处有圆角和槽底中间尺寸小、靠近槽壁两侧直径大的问题。（3）槽壁与轴心线不垂直，出现内槽狭窄外口大的喇叭形，造成这种
24、情况的主要原因有切削刃磨钝让刀，车刀刃磨角度不正，车刀装夹不垂直等。（4）槽壁与槽底产生小台阶主要是由宽槽接刀不当所造成的。（5）正确使用游标卡尺、样板、塞规测量沟槽。（6）合理选择切削速度。（7）正确浇注切削液。注意事项注意事项2022年7月28日星期四轴类工件产生废品的种类、原因及预防方法见教材表4-1。如图4-23所示为一根短台阶轴的零件图，材料为45#热轧圆钢，毛坯尺寸为55 mm110 mm。4.3轴类工件产生废品的原因分析轴类工件产生废品的原因分析4.4 技能训练技能训练 图4-20 台阶轴2022年7月28日星期四（1）掌握手动均匀进给车削外圆、台阶，达到表面粗糙度要求。（2）掌
25、握试切、试测、对刀车削端面、外圆的方法。（3）会计算并合理选用滑板刻度控制背吃刀量。（4）掌握切断和车槽的方法。（5）熟练、准确地使用量具。1.实训要求实训要求2.实训设备实训设备CA6140车床、45车刀、90车刀、游标卡尺。3.实训内容实训内容（1）检查毛坯尺寸，用卡盘夹住毛坯外圆，伸出75 mm，找正。（2）粗、精车端面。2022年7月28日星期四2022年7月28日星期四（1）粗车前夹持工件要可靠，操作时要胆大心细。（2）调头装夹已加工表面时要垫铜皮，以防夹坏工件。（3）多台阶工件的长度应从图样基面（设计基准）起测量，以防累积误差增大。在加工3 mm1 mm外沟槽时，不应控制38mm圆柱面的长度30 mm，而应控制长度尺寸700.15 mm。（4）如台阶端面与轴线不垂直，其原因可能是未采用由里向外的横向切削，或安装时车刀主偏角小于90。（5）正确选择切削用量，确保尺寸精度和表面粗糙度要求。2.实训设备实训设备2022年7月28日星期四
