1、项目三 硬质合金车刀车双向台阶轴 本项目主要学习简单轴类工件的装夹、找正方法，研究切削用量的一般选择方法，学习简单轴类工件加工工艺知识。练习钻中心孔技能和使用硬质合金车刀完成外圆、端面、台阶、切槽、切断等加工技能，加工精度能达到8级。通过本项目的学习和训练，能够完成如图所示的零件。任务一任务一 一夹一顶车台阶轴一夹一顶车台阶轴 学习目标学习目标 本任务主要学习轴类工件的装夹方法，比较高速钢和硬质合金的性能差异，能合理选择切削用量，提高加工精度和效率。练习钻中心孔和试切法等操作技能。通过本任务的学习和训练，能够完成如图所示工件。相关知识相关知识 一、轴类工件装夹方法一、轴类工件装夹方法 根据轴类
2、工件的形状、大小、加工精度等特点，常用以下几种装夹方法。1三爪自定心卡盘装夹 2四爪单动卡盘装夹 3一夹一顶装夹 4两顶尖装夹 二、中心钻和顶尖二、中心钻和顶尖 1中心钻 如图3-6所示，中心钻的类型有 A型 （不带护锥）、B型 （带互锥）C型 （带螺纹孔）和 R型 （弧形）四种。本任务要求使用B型中心钻，圆柱直径是2mm。2顶尖 1）前顶尖 2）后顶尖（1）固定顶尖（2）活顶尖 三、硬质合金车刀三、硬质合金车刀 高速钢车刀虽然有不少优点，但由于耐热性能较差，不适于高速切削，使生产效率受到限制，硬质合金成为目前车刀使用最多的材料。硬质合金具有 硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀 等一系
3、列优良性能，特别是它的高硬度和高耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。但在方便刃磨、韧性及刃口锋利程度等方面不如高速钢。技能训练技能训练 一、毛坯、刀具、工量具准备一、毛坯、刀具、工量具准备 1毛坯 毛坯尺寸为50mm130mm，材料为45钢。2刀具 车刀：硬质合金端面刀、硬质合金90外圆刀。中心钻：B形，中心孔直径为2mm。3工量具 工具：钻夹头。量具：游标卡尺、千分尺。二、工艺步骤二、工艺步骤 1车端面；2车外圆4610mm，倒角两处；3调头装夹，车端面，保证总长127mm；4钻中心孔；5一夹一顶装夹，粗车外圆44.592mm；6粗车外圆36.552mm；
4、7精车外圆 mm；8精车外圆 mm；9倒角三处。三、操作要求三、操作要求 1钻中心孔 1）装夹中心钻 2）钻孔要求 3）避免中心钻折断的方法（1）当中心钻轴线与工件回转轴线不同轴时，中心钻会折断。原因多为尾座在车圆锥后 未准确回位 所致，需要在钻孔前找正中心钻位置。（2）工件端面不平，留有小凸头，使中心钻歪斜而折断。需要 事先车端面至中心 。（3）切削用量不当，转速偏低或进给过快。（4）中心钻磨钝后强行切入。（5）未浇注足够的切削液，未及时清理切屑，使切屑堵塞中心钻的容屑槽，造成切削力过大而折断中心钻。2一夹一顶装夹要求 3后顶尖装夹要求 根据本任务加工要求，应选用 活顶尖 ，装夹步骤如下：1
5、）松开尾座，将尾座推动到合适位置，要求既不因尾座套筒伸出过长而降低刚性，又不影响刀架的运动。2）锁紧尾座，使尾座固定在导轨上。3）转动尾座手柄，使顶尖准确定位在中心孔中，并保证一定夹紧力后，锁紧 套筒固定手柄 。4切削用量的选择 5保证径向精度和轴向精度 1）试切法保证径向精度 练习：如果图纸直径尺寸是，对刀时中滑板刻度值是65，试切处的实际尺寸是39.85。应把中滑板调整至多少？解：尺寸误差：39.85-39.98=-0.13mm 换算成背吃刀量：-0.13/2=-0.065mm 调整进刀格数：-0.0650.05=-1.3 中滑板应调整至：65+（-1.3）=63.7 答：应把中滑板调整至
6、刻度值为63.7处。2）小滑板控制法保证轴向精度 先使用大滑板粗略控制轴向尺寸，应留有 足够的精加工余量 。如果需要精加工的是端面，刀尖运动轨迹与车端面相同，仅仅是对端面和大滑板进刀步骤由小滑板提供运动。小滑板刻度盘每格表示0.05mm，根据余量，可算出小滑板需要进刀格数。如果需要精加工的是台阶面，必须使用 90外圆车刀 。当台阶面尺寸较小时，可以以 车外圆 的形式，通过小滑板进给，车到需要的长度；当台阶面尺寸较大时，必须以 车端面 的形式，通过中滑板进给，车到外圆位置。四、注意事项四、注意事项 1以车端面形式车台阶面时，必须注意要准确车至外圆处。还应注意残余部位，可以手动小滑板纵向退刀，去除
7、残余材料。2由于机床、刀具角度、工件材料等诸多因素的共同影响，切削用量并不存在绝对合理的参数值，必须根据具体情况，结合实际加工效果，才能得到相对合理的参数值。本任务中要求的切削用量仅供参考。3采用试切法，试切的轴向尺寸应尽可能短一些，只要够测量直径即可，一般不超过2mm，对加工完成后的工件质量影响可以忽略。任务二任务二 调头装夹车台阶轴调头装夹车台阶轴 学习目标学习目标 本任务主要学习百分表的找正原理，会利用百分表提高调头装夹精度。练习百分表的读数方法，利用百分表保证工件最大径向圆跳动小于0.1mm。通过本任务的学习和训练，完成如图所示零件。相关知识相关知识 一、百分表一、百分表 百分表是一种
8、 指示式 测量仪器，主要用于测量工件的 形状和位置精度 ，也能测量 内径 ，还经常用于找正工件在机床上的安装位置。常见的百分表有 钟表式 （图3-17a）和 杠杆式 （图3-17b）两种。二、百分表读数方法二、百分表读数方法 以钟表式为例，小刻度盘上每格代表 1mm ，大刻度盘上每格代表 0.01mm 。大、小刻度盘上数值 相加 为实际读数，两次读数的 差值 为测量杆的直线移动值。注意注意初学者在读数时，经常会犯只看大刻度盘，不看小刻度盘的错误。技能训练技能训练 一、毛坯、刀具、工量具准备一、毛坯、刀具、工量具准备 1毛坯 任务一完成后的工件。2刀具 车刀：硬质合金端面刀、硬质合金90外圆刀。
9、3工量具 百分表、游标卡尺、千分尺。二、工艺步骤二、工艺步骤 1装夹工件，夹持面为；2用百分表测量工件径向圆跳动，并调整至小于0.1mm；3车端面，保证总长122；4.粗车外圆；5精车外圆；6粗车外圆；7精车外圆，用小滑板控制法保证台阶长度200.1；8倒角三处。三、操作要求三、操作要求 1装夹要求 2百分表测量及调整（1）百分表的安装（2）测量径向圆跳动（3）调整 四、注意事项四、注意事项 1在百分表测量及调整合格前，卡盘夹紧力不能过大，否则无法使用敲击法调整工件径向圆跳动。2在敲击时，百分表要离开工件。否则敲击的振动会降低百分表精度，甚至造成表头损坏。3百分表是精密量具，为避免过度磨损，不
10、适合在粗糙表面上测量。本任务中，测杆可位于已加工表面4610处测量。4用手扳动卡盘，易于正反转动找到最高点。不应偷懒使用主轴低速转动代替，这样既不安全，也难以找准最高点。任务三任务三 切断、切槽切断、切槽 学习目标学习目标 本任务主要学习切断刀、切槽刀的形状和刀具几何参数等要求，会正确使用切断刀和切槽刀，练习刃磨切断刀、切槽刀和切断、切槽操作技能。通过本任务的学习和训练，能够完成如图所示零件。相关知识相关知识 一、普通高速钢和硬质合金切断刀一、普通高速钢和硬质合金切断刀 切断刀（图3-21a、b）以 横向进给 为主，前端的切削刃是 主切削刃 ，两侧的切削刃是 副切削刃 。为了减少工件材料的浪费
11、，使切断时能切到工件的中心，主切削刃比较窄，而刀头比较长，因此刀头的 强度 比其它车刀差，在选择几何参数和切削用量时要特别注意。常用的切断刀几何参数如图所示。在批量生产中，为了保证加工质量和提高加工效率，主切削刃宽度a和刀头长度L要求符合以下公式：练习：批量切断外径为40mm，内孔为20mm的空心工件，试计算切断刀的主切削刃宽度和刀头长度。解：二、机夹式切断刀二、机夹式切断刀 1高速钢弹性切断刀 2硬质合金可转位车刀 硬质合金可转位车刀有以下优点：（1）刀片质量稳定，避免了由于刃磨技术不高而造成的质量问题；（2）刀杆重复使用，节约了刀杆材料；（3）节约了磨刀、换刀、装刀、对刀时间；（4）有利于
12、刀具标准化，简化了管理工作。但由于刀杆一次性购置费用稍高，以及刀片型号有限，不能最符合加工需求，使得硬质合金可转位车刀还有不足之处。三、切槽刀三、切槽刀 四、砂轮四、砂轮 1磨料 2粒度 3结合剂 4砂轮的硬度 5组织 6强度 技能训练技能训练 一、毛坯、刀具、工量具准备一、毛坯、刀具、工量具准备 1毛坯 任务二完成后的工件。2刀具 车刀：高速钢切断刀、硬质合金切槽刀。3工量具 砂轮机、百分表、游标卡尺、千分尺。二、工艺步骤二、工艺步骤 1装夹工件，夹持面为，36h8表面伸出卡盘；2用百分表测量工件径向圆跳动，并调整至小于0.1mm；3切断，使36h8表面留下12mm；4粗、精车端面，保证总长
13、1000.1；5装夹后再次利用百分表找正；6切槽210；7倒角两处。三、操作要求三、操作要求 1刃磨切断刀 由于是高速钢材料，需要使用白刚玉砂轮。（1）刃磨左、右两侧副后面（2）刃磨前面（3）刃磨主后面（4）磨卷屑槽 注意注意高速钢车刀有时不磨前面，以卷屑槽形成前角。2刃磨切槽刀 刃磨方法、步骤与刃磨切断刀相同，但由于是硬质合金焊接式刀具，刀头长度和主切削刃宽度已确定，无需刃磨。刃磨过程应使用绿色碳化硅砂轮。3切断操作（1）安装切断刀 由于切断操作过程中，刀尖会车至工件中心附件，刀尖必须 严格对准工件中心 。还应使刀杆轴线与工件轴线 垂直 （凭目测）。（2）切断位置的控制 毛坯总长122mm，
14、如果留2mm车端面，切断后应保证总长102mm，即需要切除20mm。由于精度要求不高，可以按如下步骤操作：1）如图3-31，以切断刀的 左侧 刀尖对端面；2）横向退刀后，大滑板进（20-主切削刃宽度）mm；3）从该位置切断。（3）切断操作 4切槽操作（1）安装切槽刀（2）切槽操作（3）切宽槽操作 5倒角 6槽的测量 四、注意事项四、注意事项 1本任务中两次使用百分表找正，目的不完全相同，步骤2主要是避免工件表面跳动过大，使切断刀受到冲击而损坏，步骤5主要是为了保证槽与外圆表面有较高位置精度。2为了保证总长精度合格，必须直接测量工件总长，不能通过间接测量获得。3因为是初次练习切断，为减少刀具损毁
15、，使用高速钢切断刀，在实际生产中更多使用硬质合金切断刀。4刃磨切断刀两侧副后面难度较大，如副后角、副偏角为零度或负值，副切削刃不能正常切削，容易损坏刀头，但如果副后角、副偏角正值大，又会严重削弱刀头强度，使刀头容易折断。两侧角度不对称，也会使切削时受力不均，影响切削，甚至造成刀头折断。任务四任务四 轴类零件的加工工艺分析轴类零件的加工工艺分析 学习目标学习目标 本任务主要学习工序基准和测量基准的概念，理解表面质量的概念、影响因素及提高表面质量的方法，能针对本项目零件，合理选择车削三要素。通过本任务的学习，能够编写简单轴类零件的工艺步骤。四、注意事项四、注意事项 1任务一和任务二中两次装夹表面是
16、同一表面，这在实际加工中是不合理的，应在一次装夹中直接完成任务二的加工要求，分次加工是为了分别练习手动进给和机动进给，没有按实际生产要求。2用高速钢车刀精车时，应使用切削液提高加工精度和降低表面粗糙度，本任务为了便于观察切削情况，不使用切削液。3由于是初学，并且考虑到减少原材料和刀具的损耗，粗加工中推荐的切削用量比生产实际中的小一些。4尽量减少使用垫刀片的片数，以减少夹紧时的变形。5无论是游标卡尺还是千分尺，都可以采用双手握法或单手握法，只要测量准确、方便即可，各人可以根据自己的特点和习惯选择。任务三任务三 调头车端面、外圆、台阶调头车端面、外圆、台阶 学习目标学习目标 本任务主要学习调头装夹
17、的技术要求和控制零件总长的方法，理解刀具角度对加工质量的影响，练习调头装夹时的找正、调整方法，并进一步提高加工质量。通过本任务的学习和训练，能完成如图所示零件。相关知识相关知识 一、工序基准和测量基准一、工序基准和测量基准 工序基准是指在工序图上，用以标定该工序 被加工表面 位置的基准。例如图3-1中槽宽10mm的基准是槽左侧面。测量基准是指在检测零件 已加工表面 的尺寸和位置时所依据的基准。例如任务三中测量槽宽操作的基准是槽左侧面。如上，工序基准和测量基准是统一的。但实际可能由于测量手段的局限，两者不能统一。相关知识相关知识 一、调头装夹要求一、调头装夹要求 1装夹找正 调头装夹时，由于毛坯
18、的形状误差和三爪卡盘的装夹误差共同作用，会使得伸出部分（即将加工）与装夹部分（已加工）的轴线位置出现误差（同轴度误差），需要通过 找正 操作，减小误差。2找正的质量要求 本任务是学习找正方法，未标注形位公差，没有对找正质量提出较高要求，只要在工件转动时，肉眼观察 无明显跳动 即可。3装夹位置 二、已加工表面质量二、已加工表面质量 已加工表面质量对零件的 耐磨性 、耐腐蚀性 、疲劳强度 及 使用寿命 都有很大影响。常见的影响表面质量的因素有：1已加工表面粗糙度（1）残留面积 车削时，工件每转一转，刀具沿进给方向移动进给量f，致使工件上留下一个三角形区域。（2）积屑瘤 在 中等切削速度 时，切削
19、塑性金属 材料时，刀具切削刃附近的前面上经常粘附着一小块金属，称为积屑瘤。（3）振纹 当机床或夹具或工件或刀具等 刚性不足 时，切削力不稳定，使切削过程产生振动，导致工件表面出现周期性波纹，增大了表面粗糙度。除了以上三项主要因素外，切屑也会划伤已加工表面，使表面粗糙度增大。2表层材质变化（1）加工硬化（2）残余应力 3提高表面质量的方法（1）刀具（2）进给量（3）切削速度 三、车削三要素的选择三、车削三要素的选择 1粗车时车削三要素的选择 粗车以提高 生产率 为主，理论上应选 较大 的车削三要素，但受系统刚性、机床功率等限制，三要素不能同时增大。综合效率、刀具成本等因素，从最低成本原则考虑，应
20、按如下顺序选择车削三要素：首先根据系统刚性选择尽可能大的 背吃刀量 ，其次选择一个较大的 进给量 ，最后选择一个合理的 切削速度 。2精车、半精车时车削三要素的选择 精车、半精车时，以保证 加工精度 为前提，也应注意效率和刀具寿命。背吃刀量是粗车时根据需要所留，通常应一次车完。所留余量不宜过大，否则切削力大，难以保证表面质量；也不宜过小，否则会造成表面硬化（特别是采用硬质合金刀具）。进给量通常应 小一些 ，以减小残留面积。切削速度则根据刀具材料选择，高速钢刀具，vc70m/min。技能训练技能训练 编写工艺步骤编写工艺步骤 单件生产，使用50105毛坯，完成图3-1所示零件加工，编写工艺步骤。
21、一、工艺分析一、工艺分析 工件较粗，刚性较好，精度要求不高，无需一夹一顶也能保证加工要求。先车右半边，切槽位置伸出卡盘40mm以上；先车左半边，切槽时所夹表面是 精车表面，切槽位置伸出卡盘510mm，由于切槽时切削力大，伸出较短，有利于装夹的稳定可靠。因此，先车 左半边 比较好。切槽处刚性比较好，且工件未标注形位公差，切槽后无需再精车36h8外圆。二、工艺步骤二、工艺步骤 1检查毛坯后用三爪卡盘装夹，伸出约 75mm ，车端面；2粗车外圆 44.572 ；3粗车外圆 24.530 ；4粗车外圆 20.520 ；5精车外圆 ；6精车外圆 24h830 ；7精车外圆 20h8（200.1）；8倒角三处，检测后卸下工件；9掉头装夹，铜皮保护 外圆面，车端面，保证工件总长1000.1；10再次装夹并找正，粗车外圆 36.530 ；11精车外圆 36h830 ；12切槽210；13倒角三处，检测后卸下工件。
