金属切削过程

1、金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。对刀具的基本要求是：应具有适当的几何参数即切削角度，刀具材料对工件具有一定的切削能力。一：金属切削加工的基本概念切削运动与切削表面    金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层（加工余量），以获得具有一定的表面精度（形状、尺寸和位置精度）和表面质量的机械零件的机械加工方法。刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动），切削运动可分为主运动和进给运动。右图给出了车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中合成运动的切削速度Ve、主运动速度V和进给运动速度Vf之间的关系。    在切削过

2、程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。即：待加工表面工件上即将被切除的表面、已加工表面工件上已切去切削层而形成的新表面、过渡表面(加工表面)工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。切削运动与切削表面切削用量与切削层参数切削用量切削用量    刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的速度，单位为m/s。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。外圆车刀车削外圆时的切削速度计算公式为：V=dwn/1000其中: dw工件待加工表面的直径，(mm)；n工件的转速，(r/s)。进给量  &#

3、160; 在主运动每转一转或每一行程时，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，单位是mm/r(用于车削、镗削等)或mm/行程(用于刨削、磨削等)。进给量表示进给运动的速度。进给运动速度还可以用进给速度Vf（单位mm/s)或每齿进给量fz(用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位是mm/齿)表示。Vf=nf=nzfz其中： n主运动的转速，(mm/s)；z刀齿齿数。背吃刀量（切削深度）ap    在垂直于主运动方向和进给方向的工作平面内测量的刀具切削刃与工件切削表面的接触长度。对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。即ap=(dw-dm

4、)/2其中： dw工件待加工表面的直径，(mm)；dm工件已加工表面的直径，(mm)。切削层参数在切削过程中，刀具的切削刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，称为切削层。切削层公称厚度ac    在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。ac反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由图得：ac=fsinkr其中：ac切削层公称厚度，(mm)；f进给量，(mm/r）；kr车刀主偏角，(。)。切削层公称宽度aw    沿过渡表面测量的切削层尺寸。aw反映了切削刃参加切削的工作长度。由图得：aw=ap/sinkr其中：

5、aw切削层公称宽度，(mm)。切削层公称横截面积Ac    切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图得：  Ac=acaw=fsinkrap/sinkr=fap其中: Ac切削层公称横截面积，(mm2)。 二：刀具角度一）刀具切削部分的组成     外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为：（1）前面      刀具上与切屑接触并相互作用的表面。（2）主后面  

6、0; 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。（3）副后面    刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。（4）主切削刃  前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。（5）副切削刃  前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。（6）刀尖      主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。    具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看作是车刀的演变和组合。（二

7、）确定刀具角度的参考平面刀具要从工件上切下金属，必须具有一定的切削角度，也正是由于切削角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度，必须引入三个相互垂直的参考平面，如图示。（1）切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。（2）基  面   通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。（3）正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。    切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的平面参考系。常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系

8、。（三）刀具的标注角度    刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具设计图上予以标注的角度。刀具的标注角度主要有五个，以车刀为例，表示了几个角度的定义。前  角o在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分，其符号规定如图所示。后  角o在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。后角表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。主偏角r在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。副偏角r'在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般

9、为正值。刃倾角s在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当主切削刃呈水平时，s=0；刀尖为主切削刃最低点时，s0；刀尖为主切削刃上最高点是，s0，如图示。刃倾角的符号车刀的主要角度（四）刀具的工作角度    在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。刀具安装位置对工作角度的影响    以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高

10、于或低于工件轴线时，将引起工作前角oe和工作后角oe的变化,如右图示。车刀安装高度对工作角度的影响    当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起工作主偏角re和工作副偏角re'的变化,如右图示。车刀安装偏斜对工作角度的影响进给运动对工作角度的影响    车削时由于进给运动的存在，使车外圆及车螺纹的加工表面实际上是一个螺旋面，如右图示。纵向进给运动对工作角度的影响    车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如右图示。因此，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角，使车刀的工作前

11、角oe增大，工作后角oe减小。一般车削时，进给量比工作直径小很多，故螺旋升角很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。横向进给运动对工作角度的影三：刀具种类.一）刀具分类由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此，生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮

12、化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。（二）常用刀具简介1.车刀    车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。5.1.3 刀具材料和刀具主要几何角度 5.1.31刀具材料 1.对刀具材料的基本要求 刀具材料是指刀具切削部分的材料，

13、在切削时要承受高温、高压、强烈的磨擦、冲击和振动，因此，刀具切削部分的材料应具备以下基本性能： (1) 高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，一般要求在60HRC以上。(2) 高的耐磨性 以便维持一定的切削时间，一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。(3) 足够的强度和韧性 以便承受切削力、冲击和振动，避免产生崩刃和折断。(4) 高的耐热性（热稳定性） 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、强度不变的能力。 (5) 良好的工艺性能 以便制造各种刀具，通常刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等。 2.常用刀具材料 常用刀具材

14、料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等。 (1) 碳素工具钢（如T10、T12A）及合金工具钢（如9SiCr） 特点是淬火硬度较高，价廉。但耐热性能较差，淬火时易产生变形，通常只用于手工工具及形状较简单、切削速度较低的刀具。 (2) 高速钢 高速钢是含有较多W、Mo、Cr、V 等元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达HRC62-67）和耐热性（切削温度可达500-600°C）。它可以加工铁碳合金、非铁金属、高温合金等广泛的材料。高速钢具有高的强度和韧性，抗冲击振动的能力较强，适宜制造各类刀具。但因耐热温度较硬质合金低，故不能用于高速切削。

15、常用牌号分别是W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。  (3) 硬质合金 硬质合金是在高温下烧结而成的粉末冶金制品。具有较的硬度(70175HRC)，能耐8501000的高温，具有良好的耐磨性和耐热性以及高硬度。因而其切削速度比高速钢刀锯提高2到3倍，主要用于高速切削，但其强度、韧性和工艺性不如高速钢，因此通常将硬质合金焊接或机械夹固在刀体（刀柄）上使用（如硬质合金车刀）。常用的硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钛钴类（YT类）和钨钛钽（铌）类硬质合金（YW类）三类。   钨钴类硬质合金（YG类） YG类硬质合金主要由WC和Co组成， YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，

16、不易崩刃，很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。其中数字表示Co含量的百分比，Co含量少者，较脆、较耐磨。YG8用于粗加工，YG6和YG3用于半精加工和精加工。    钨钛钴类硬质合金（YT类） YT类硬质合金主要由WC、TiC和Co组成，它里面加入了碳化钛后，增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗粘结性和抗氧化能力。但由于YT类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削普通碳钢及合金钢等塑性材料。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等。其中数字表示TiC含量的百分比,TiC的含量越多，韧性越小，而耐磨性和耐热性越高。其中

17、TY5一般用于粗加工，YT15和YT30用于半精加工和精加工。    钨钛钽（铌）类硬质合金（YW类） 它是在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌，从而提高了硬质合金的韧性和耐热性，使其具有较好的综合切削性能。YW类硬质合金主要用于不锈钢、耐热钢、高锰钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工，因此被称为通用型硬质合金，常用的牌号有 YW1、YW2等。    陶瓷与超硬材料都是今年来涌现出来的新型刀具材料，它们无论在硬度、耐磨性、耐热性等方面都胜过传统的刀具材料。  5.1.32 刀具主要几何角度及选择金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等

18、刀具有许多共同的特征。如图5-3，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 硬质合金外园车刀1 车刀切削部分的组成车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图5-4）。 (1) 前刀面 刀具上切屑流过的表面。 (2) 主后刀面 刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面。 (3) 副后刀面 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面。 (4) 主切削刃 刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。 (5) 副切削刃 刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃

19、。 （6）刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。 四：刀具材料    刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响，因此十分重要。1.刀具材料应具备的性能    刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，因此应具备以下基本性能：高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性（热稳定性）、良好的热物理性能和耐热冲击性能和良好的工艺性能和经济性。2.常用刀具材料（1）高速钢

20、具有较高的热稳定性、高的强度，刀具制造工艺简单。（2）硬质合金具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用语制造整体刀具。（3）陶瓷材料硬度高、耐用度高，还可用于冲击负荷下的粗加工，切削效率显著提高。五：刀具选用1.刀具种类的选择    刀具种类主要根据被加工表面的形状、尺寸、精度、加工方法、所用机床及要求的生产率等进行选择。2.刀具材料的选择    刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行选择。3.刀具角度的选择刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角的选择。（1）前角  

21、0;  前角o对切削的难以程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低，前角应选得大些，反之小些；刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之应选得小些（如硬质合金）；精加工时，前角可选得大些。粗加工时应选得小些。 （2）后角     后角o的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般，切削厚度越大，刀具后角越小；工件

22、材料越软，塑性越大，后角越大。工艺系统刚性较差时，应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。 （3）主偏角     主偏角r的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时，减小主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度，所以r宜取小值；在工件刚性较差时，为避免工件的变形和振动，应选用较大的主偏角。 （4）副偏角     副偏角r'的作用是可减小副切削刃和副厚刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。r'的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。 （5）刃倾角     刃倾角

23、s主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。 图55 测量车刀的辅助平面2车刀切削部分的主要角度 （1）测量车刀切削角度的辅助平面为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图5-5所示。1）切削平面Ps 切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。 2）基面Pr 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。 3）正交平面P0 主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。 可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。图5-6 车刀的主要角度 (2) 车刀的主要几何及其选择 （请看 ） 1）前角 前角 在正交平面内测

24、量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-5° 25°之间选取。前角选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。 ）后角 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在6°12°之间选取 。后角选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小

25、值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。 3）主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30° 90°之间选取。主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中间切入的工件，主偏角一般取60 °。图57刃倾角的符号）副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副

26、偏角一般为正值。  副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取10°15°，粗加工时，副偏角可取5°左右。          ）刃倾角s 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时，s =0°；刀尖为主切刃上最高点时，s0°；刀尖为主切削刃上最低点时，s0°（如图57所示）。刃倾角一般在-10°5°之间选取。 &#

27、160;    刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，s 0°，精加工时，工件对车刀冲击力小，s 0°，一般取s =0°。5.1.20切削运动与切削用量 1.切削运动 切削运动可分为主运动和进给运动。 主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，主运动的速度最高，所消耗的功率最大。在切削运动中，主运动只有一个。它可以由工件完成，也可以由刀具完成。可以是旋转运动，也可以是直线运动。例如车床上工件的旋转运动；龙门刨床刨削时，工件的直线往复运动；牛头刨床刨刀的直线往复运动；铣床上的铣刀、钻床上的钻头和磨床

28、上砂轮的旋转等都是切削加工时的主运动（见图5-l）。 图5-1 切削加工运动简图 a) 车削外圆 b) 铣削平面 c) 钻孔 d) 磨削外园 e) 刨削平面 进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说，没有这个运动，就不能连续切削。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成。可以是连续 的，也可以是间断的。车削外圆、 铣削平面、刨削平面、钻孔、磨削外园的切削运动如图5-1所示。2.切削用量  在切削加工过程中，工件上形成三种表面，如图5-2所示，以车削加工为例。1）已加工表面  切削后得到的表面。2）待加工表面  即

29、将切去金属层的表面。3)切削表面  正在被切削的金属表面。切削用量是指切削速度 、进给量f (或进给速度vf)和背吃刀量ap三者的总称，可称为切削用量三要素。 （1）切削速度 切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度称为切削速度。以 表示，单位为m/min,或m/s。 主运动为旋转运动（如车削、铣削等），切削速度一般为其最大线速度，计算公式为： m/s 式中: d工件或刀具直径(mm) n一工件或刀具转速(rmin)。   图 5-2 切削用量三要素 （2）进给量 f 主运动的一循环或单位时间内刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称为进给量。如图5-2所示， 用单齿刀

30、具（如车刀、刨刀）进行加工时，常用刀具或工件每转或每行程刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量，称为每转进给量（mm/r）或每行程进给量（mm/st）；用多齿刀具（如铣刀）加工时，也可用进给运动的瞬时速度即进给速度来表述，以 表示，单位为mm/s或mm/min。 (3) 背吃刀量 在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量，以 表示，单位为mm。车外圆时， 可用下式计算： mm 式中： 工件待加工表面（图5-2）直径，mm； 工件已加工表面直径，mm。 钻孔时， 可用下式计算： mm 式中: 工件已加工表面直径，即钻孔直径

31、，mm。 第六章 车工 车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形状和尺寸，将其加工成所需零件的一种切削加工方法。其中工件的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动（图61）。图6-1 车削运动    车床主要用于加工各种回转体表面（图62），加工的尺寸公差等级为IT11IT6，表面粗糙度Ra值为12508m。车床的种类很多，其中应用最广泛的是卧式车床。图6-2 普通车床所能加工的典型表面a）车外园 b）车端面 C）车锥面 d）切槽、切断 e）切内槽 f）钻中心孔g）钻孔 h）镗孔 i）铰孔 j）车成形面 k）车外螺纹 l）滚花6.1 卧式车床6

32、.1.0 机床的型号   为便于管理和使用，都赋予每种机床一个型号，表示机床的名称、特性、主要规格和结构 特点。按照1986年颁布6.2 车刀的结构、刃磨及其安装6.2.1车刀的结构    车刀是由刀头和刀杆两部分所组成，刀头是车刀的切削部分，刀杆是车刀的夹持部分。车刀从结构上分为四种形式，即整体式、焊接式、机夹式、可转位式车刀，如图6-8所示。其结构特点及适用场合见表61。  图6-8 车刀组成 表6l 车刀结构类型特点及用名 称特 点适 用 场 合整体式用整体高速钢制造，刃口可磨得较锋利小型车床或加工非铁金属焊接式焊接硬质合金或高速钢刀片，

33、结构紧凑，使用灵活各类车刀特别是小刀具机夹式避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用率高。刀片可集中刃磨获得所需参数；使用灵活方便外圆、端面、镗孔、切断、螺纹车刀等可转位式避免了焊接刀的缺点，刀片可快换转位；生产率高；断屑稳定；可使用涂层刀片大中型车床加工外圆、端面、镗孔，特别适用于自动线、数控机床.2.2车刀的刃磨 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

34、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小的砂轮，精磨车刀应选号数大(

35、即磨粒细) 的砂轮。船上常用的粒度为46 号台0 号的中软或中硬的砂轮。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

36、硅砂轮，两者不能搞错。2.车刀刃磨的步骤如下：图6-9 外圆车刀刃磨的步骤磨主后刀面，同时磨出主偏角及主后角，如图69a)所示；磨副后刀面，同时磨出副偏角及副后角, 如图69b)所示；磨前面，同时磨出前角, 如图69c)所示；修磨各刀面及刀尖, 如图69d)所示。3.刃磨车刀的姿势及方法是：（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

37、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。4.磨刀安全知识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。6）砂轮支架与砂轮的间隙不得大于3mm，入发现过大，应调整适当。6.2.3车刀的安装车刀必须正确牢固地安装在刀架上，如

38、图610所示。安装车刀步骤请看 安装车刀应注意下列几点：1）刀头不宜伸出太长，否则切削时容易产生振动，影响工件加工精度和表面粗糙度。一般刀头伸出长度不超过刀杆厚度的两倍,能看见刀尖车削即可。2）刀尖应与车床主轴中心线等高。车刀装得太高，后角减小，后刀面与工件加剧摩擦，装得太低，前角减少，切削不顺利，会使刀尖崩碎。刀尖的高低，可根据尾架顶尖高低来调整。车刀的安装如图6-10a）所示。图610 车刀的安装a)正确 b)错误3）车刀底面的垫片要平整，并尽可能用厚垫片，以减少垫片数量。调整好刀尖高低后，至少要用两个螺钉交替将车刀拧紧。 6.3 车外圆、端面和台阶6.3.1 三爪自定心卡盘安装工件1用三

39、爪自定心卡盘安装工件 图6-11 三爪自定心卡盘结构和工件安装a） 结构 b） 夹持棒料 c）反爪夹持大棒料  三爪自定心卡盘的结构请看     三爪自定心卡盘的结构如图6-11a）所示，当用卡盘扳手转动小锥齿轮时，大锥齿轮也随之转动，在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下，使三个爪同时向心移动或退出，以夹紧或松开工件。它的特点是对中性好，自动定心精度可达到0.050.15。可以装夹直径较小的工件，如图6-11b所示。当装夹直径较大的外圆工件时可用三个反爪进行，如图6-11c所示。但三爪自定心卡盘由于夹紧力不大，所以一般只适宜于重量较轻的工件，当重量较重的工件进

40、行装夹时，宜用四爪单动卡盘或其它专用夹具。三爪自定心卡盘装夹工件 2用一夹一顶安装工件(请看）    对于一般较短的回转体类工件，较适用于用三爪自定心卡盘装夹，但对于较长的回转体类工件，用此方法则刚性较差。所以，对一般较长的工件，尤其是较重要的工件，不能直接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。    这种装夹方法能承受较大的轴向切削力，且刚性大大提高，同时可提高切削用量。 .3.2车外圆    车外圆是车削加工中最基本的操作，请看。1安装工件和校正工件  

41、;  安装工件的方法主要有用三爪自定心卡盘或者四爪卡盘、心轴等(详见6.8车床附件的使用)。校正工件的方法有划针或者百分表校正(详见6.8车床附件的使用中图849)。2选择车刀    车外圆可用图612所示的各种车刀。直头车刀(尖刀)的形状简单，主要用于粗车外圆；弯头车刀不但可以车外圆，还可以车端面，加工台阶轴和细长轴则常用偏刀。图6-12 车外圆的几种情况3调整车床    车床的调整包括主轴转速和车刀的进给量。    主轴的转速是根据切削速度计算选取的。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以

42、及工件加工精度有关。用高速钢车刀车削时，V=0.31m/s，用硬质合金刀时，V=13m/s。车硬度高钢比车硬度低钢的转速低一些。    根据选定的切削速度计算出车床主轴的转速，再对照车床主轴转速铭牌，选取车床上最近似计算值而偏小的一档，然后如表62所示的手柄要求，扳动手柄即可。但特别要注意的是，必须在停车状态下扳动手柄。表62 C6132型车床主轴转数铭牌手柄位置I  长 手 柄  长 手 柄短手柄45669436053075012017324895813801980      例如用硬质合金车刀加工直径

43、D200毫米的铸铁带轮，选取的切削速度V09米秒，计算主轴的转速为：（转分）      从主轴转速铭牌中选取偏小一档的近似值为94转分，即短手柄扳向左方，长手柄扳向右方，主轴箱手柄放在低速挡位置I。 进给量是根据工件加工要求确定。粗车时，一般取 0.20.3毫米转；精车时，随所需要的表面粗糙度而定。例如表面粗糙度为Ra3.2时，选用0.10.2毫米转；Ra1.6时，选用0.060.12毫米转，等等。进给量的调整可对照车床进给量表扳动手柄位置，具体方法与调整主轴转速相似。4粗车和精车  车削前要试刀   

44、粗车的目的是尽快地切去多余的金属层，使工件接近于最后的形状和尺寸。粗车后应留下051毫米的加工余量。    精车是切去余下少量的金属层以获得零件所求的精度和表面粗糙度，因此背吃刀量较小，约0.10.2毫米，切削速度则可用较高或较低速，初学者可用较低速。为了提高工件表面粗糙度，用于精车的车刀的前、后刀面应采用油石加机油磨光，有时刀尖磨成一个小圆弧。    为了保证加工的尺寸精度，应采用试切法车削。试切法的步骤如图613所示。图613 试切步骤a)开车对刀，使车刀和工件表面轻微接触 b) 向右退出车刀c)按要求横向进给ap1 d) 试切1

45、3毫米 e) 向右退出，停车，测量 f)调整切深至ap2后，自动进给车外圆5刻度盘的原理和应用    车削工件时，为了正确迅速地控制背吃刀量，可以利用中拖板上的刻度盘。中拖板刻度盘安装在中拖板丝杠上。当摇动中拖板手柄带动刻度盘转一周时，中拖板丝杠也转了一周。这时，固定在中拖板上与丝杠配合的螺母沿丝杠轴线方向移动了一个螺距。因此，安装在中拖板上的刀架也移动了一个螺距。如果中拖板丝杠螺距为4mm，当手柄转一周时，刀架就横向移动4mm。若刻度盘圆周上等分200格，则当刻度盘转过一格时，刀架就移动了0.02mm。    使用中拖板刻度盘控制背

46、吃刀量时应注意的事项：    （1）由于丝杠和螺母之间有间隙存在，因此会产生空行程（即刻度盘转动，而刀架并未移动）。使用时必须慢慢地把刻度盘转到所需要的位置（图614a）。若不慎多转过几格，不能简单地退回几格（图614b），必须向相反方向退回全部空行程，再转到所需位置（图614C）。图614 手柄摇过头后的纠正方法a)要求手柄转至30，但转过头成40 b) 错误：直接退至30c)正确：反转约一周后，再转至所需位置30    （2）由于工件是旋转的，使用中拖板刻度盘时，车刀横向进给后的切除量刚好是背吃刀量的两倍，因此要注意，当工件外圆余

47、量测得后，中拖板刻度盘控制的背吃刀量是外圆余量的二分之一，而小拖板的刻度值，则直接表示工件长度方向的切除量。6纵向进给    纵向进给到所需长度时，关停自动进给手柄，退出车刀，然后停车，检验。 7.车外圆时的质量分析 1）尺寸不正确：原因时车削时粗心大意，看错尺寸；刻度盘计算错误或操作失误；测量时不仔细，不准确而造成的。 2）表面粗糙度不和要求：原因是车刀刃磨角度不对；刀具安装不正确或刀具磨损，以及切削用量选择不当；车床各部分间隙过大而造成的。 3）外径有锥度：原因是吃刀深度过大，刀具磨损；刀具或拖板松动；用小拖板车削时转盘下基准线不对准“0”线；两顶尖车削时床尾

48、“0”线不在轴心线上；精车时加工余量不足造成的。 6.3.3车端面车端面请看 对工件的端面进行车削的方法叫车端面。  端面的车削方法：车端面时，刀具的主刀刃要与端面有一定的夹角。工件伸出卡盘外部分应尽可能短些，车削时用中拖板横向走刀，走刀次数根据加工余量而定，可采用自外向中心走刀，也可以采用自圆中心向外走刀的方法。常用端面车削时的几种情况如图6-15所示。图6-15 车端面的常用车刀车端面时应注意以下几点：1）车刀的刀尖应对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。 2）偏刀车端面，当背吃刀量较大时，容易扎刀。背吃刀量ap的选择：粗车时ap=0.2mm1mm，精车时ap005 mm0.

49、2mm。3）端面的直径从外到中心是变化的，切削速度也在改变，在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。4）车直径较大的端面，若出现凹心或凸肚时，应检查车刀和方刀架，以及大拖板是否锁紧。 车端面的质量分析： 1）端面不平，产生凸凹现象或端面中心留“小头”；原因时车刀刃磨或安装不正确，刀尖没有对准工件中心，迟到深度过大，车床有间隙拖板移动造成。 2）表面粗糙度差。原因是车刀不锋利，手动走刀摇动不均匀或太快，自动走刀切削用量选择不当 6.3.4车台阶   车削台阶的方法与车削外圆基本相同，但在车削时应兼顾外圆直径和台阶长度两个方向的尺寸要求，还必须保证台阶平面与工件轴线的垂直度要

50、求。     车高度在5mm以下的台阶时，可用主偏角为90°的偏刀在车外圆时同时车出；车高度在5 mm以上的台阶时，应分层进行切削，如图616所示。图 616 台阶的车削 台阶长度尺寸的控制方法：1)台阶长度尺寸要求较低时可直接用大拖板刻度盘控制。 2）台阶长度可用钢直尺或样板确定位置，如图6-17a、6-17b所示。车削时先用刀尖车出比台阶长度略短的刻痕作为加工界限，台阶的准确长度可用游标卡尺或深度游标卡尺测量。图6-17 台阶长度尺寸的控制方法 3）台阶长度尺寸要求较高且长度较短时，可用小滑板刻度盘控制其长度。 车台阶的质量分析： 1）台阶长度不正确

51、，不垂直，不清晰。原因是操作粗心，测量失误，自动走刀控制不当，刀尖不锋利，车刀刃磨或安装不正确。 2）表面粗糙度差。原因是车刀不锋利，手动走刀不均匀或太快，自动走刀切削用量选择不当。 6.4 切槽、切断、车成型面和滚花6.4.1 切槽    在工件表面上车沟槽的方法叫切槽，槽的形状有外槽、内槽和端面槽。如图6-18所示。图6-18 常用切槽的方法1切槽刀的选择    常选用高速钢切槽刀切槽，切槽刀的几何形状和角度如图6-19所示。图6-19高速钢切槽刀2切槽的方法    车削精度不高的和宽度较窄的矩形沟槽

52、，可以用刀宽等于槽宽的切槽刀，采用直进法一次车出。精度要求较高的，一般分二次车成。     车削较宽的沟槽，可用多次直进法切削（见图620），并在槽的两侧留一定的精车余量，然后根据槽深、槽宽精车至尺寸。     车削较小的圆弧形槽，一般用成形车刀车削。较大的圆弧槽，可用双手联动车削，用样板检查修整。    车削较小的梯形槽，一般用成形车刀完成，较大的梯形槽，通常先车直槽，然后用梯形刀直进法或左右切削法完成。 图6-20切宽槽 6.4.2切断    切断要用切断刀。切断刀的形状

53、与切槽刀相似，但因刀头窄而长，很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种，如图620所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料；左右借刀法常用于切断钢等塑性材料。图620 切断方法    切断时应注意以下几点： 1) 切断一般在卡盘上进行，如图621所示。工件的切断处应距卡盘近些，避免在顶尖安装的工件上切断。 图621 在卡盘上切断2) 切断刀刀尖必须与工件中心等高，否则切断处将剩有凸台，且刀头也容易损坏（图622）。图622 切断刀刀尖必须与工件中心等高3）切断刀伸出刀架的长度不要过长，进给要缓慢均匀。将切断时，必须放慢进给速度，以免刀头折断。4)

54、切断钢件时需要加切削液进行冷却润滑，切铸铁时一般不加切削液，但必要时可用煤油进行冷却润滑。 5) 两顶尖工件切断时，不能直接切到中心，以防车刀折断，工件飞出。 6.4.3 车成型面    表面轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。下面介绍三种加工成形面的方法。     (1) 样板刀车成型面 图6-23为车圆弧的样板刀，用样板刀车成型面，其加工精度主要靠刀具保证。但要注意由于切削时接触面较大，切削抗力也大，易出现振动和工件移位。为此切削力要小些，工件必须夹紧。   这种方法生产效率高，但刀具刃磨较困难，车削时容

55、易振动。故只用于批量较大的生产中，车削刚性好，长度较短且较简单的成形面。图6-23 车圆弧的样板刀    (2) 用靠模车成型面 下图表示用靠模加工手柄的成形面2。此时刀架的横向滑板已经与丝杠脱开，其前端的拉杆3上装有滚柱5。当大拖板纵向走刀时，滚柱5即在靠模4的曲线槽内移动，从而使车刀刀尖也随着作曲线移动，同时用小刀架控制切深，即可车出手柄的成形面。这种方法加工成形面，操作简单，生产率较高，因此多用于成批生产。当靠模4的槽为直槽时，将靠模4扳转一定角度，即可用于车削锥度。  这种方法操作简单，生产率较高，但需制造专用靠模，故只用于大批量生产中车削长度较

56、大、形状较为简单的成形面。    （3）手控制法车成形面 单件加工成形面时，通常采用双手控制法车削成形面，即双手同时摇动小滑板手柄和中滑板手柄，并通过双手协调的动作，使刀尖走过的轨迹与所要求的成形面曲线相仿，如图6-26所示。手控制法车球面请看  这种操作技术灵活、方便。不需要其它辅助工具，但需要较高的技术水平。多用于单件、小批生产。  图626 用双手控制纵、横向进给车成形面 ）安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角=60o，其前角o=0o才能保证工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时，其前角可

57、取 o=5o20o。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心，并用样板对刀，以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直，车出的牙型角才不会偏斜。如图6-36所示。 图6-36 螺纹车刀几何角度与用样板对刀6.5 车圆锥面    将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几种。这里介绍宽刀法、转动小刀架法、尾座偏移法、靠模法。6.5.1宽刀法    车削较短的圆锥时，可以用宽刃刀直接车出，如图6-29所示。其工作原理实质上是属于成型法，所以要求切削刃必须平直，切削刃与主轴轴线的夹角应等于工件

58、圆锥半角/2。同时要求车床有较好的刚性，否则易引起振动。当工件的圆锥斜面长度大于切削刃长度时，可以用多次接刀方法加工，担接刀处必须平整。6.5.2转动小刀架法    转动小刀架法请看  当加工锥面不长的工件时，可用转动小刀架法车削。车削时，将小滑板下面的转盘上螺母松开，把转盘转至所需要的圆锥半角/2的刻线上，与基准零线对齐，然后固定转盘上的螺母，如果锥角不是整数，可在锥附近估计一个值，试车后逐步找正，如图6-30所示。   图6-30转动小滑板车圆锥 6.5.3 尾座偏移法尾座偏移法请看图6-31 偏移位座法车削圆锥 

59、60;  当车削锥度小，锥形部分较长的圆锥面时，可以用偏移尾座的方法,此方法可以自动走刀，缺点是不能车削整圆锥和内锥体，以及锥度较大的工件。将尾座上滑板横向偏移一个距离S，使偏位后两顶尖连线与原来两顶尖中心线相交一个/2角度，尾座的偏向取决于工件大小头在两顶尖间的加工位置。尾座的偏移量与工件的总长有关，如图6-31所示，尾座偏移量可用下列公式计算：式中 S尾座偏移量；         L 件锥体部分长度；         L0

60、工件总长度；         D、d锥体大头直径和锥体小头直径。   床尾的偏移方向，由工件的锥体方向决定。当工件的小端靠近床尾处，床尾应向里移动，反之，床尾应向外移动。.5.4 靠模法  如图632所示，靠模板装置是车床加工圆锥面的附件。对于较长的外圆锥和圆锥孔，当其精度要求较高而批量又较大时常采用这种方法。图6-32 用靠模板车削圆锥面    车圆锥体的质量分析：1.锥度不准确  原因时计算上的误差；小拖板转动角度和床尾偏移量偏移不精确；或者是车刀、拖

61、板、床尾没有固定好，在车削中移动而造成。甚至因为工件的表面粗糙度太差，量规或工件上有毛刺或没有擦干净，而造成检验和测量的误差。2.锥度准确而尺寸不准确  原因是粗心大意，测量不及时不仔细，进刀量控制不好，尤其是最后一刀没有掌握号进刀量而造成误差。3.圆锥母线不直  圆锥母线不直是指锥面不是直线，锥面上产生凹凸现象或是中间低、两头高。主要原因是车刀安装没有对准中心。4.表面粗糙度不合要求  配合锥面一般精度要求较高，表面粗糙度不高，往往会造成废品，因此一定要注意。造成表面粗糙度差的原因是切削用量选择不当，车刀磨损或刃磨角度不对。没有进行表面抛光或者抛光余量不够。用小