第四章-车削加工、车床、车刀

第四章车削加工教学目的要求：了解车削加工的基本知识；了解数控车床,掌握车床的主要结构；掌握车削加工方法；车削刀具、夹具的类型；。主要教学内容：

1、车削加工概述

2、车床的主要类型和组成

3、CA6140型普通卧式车床的结构

4、车削刀具

5、车削夹具§4.1车削加工概述

1、概述

车削加工是机械加工方法中应用最为广泛的方法之一，是加工轴类、盘类零件的主要方法。应用车削加工方法可以加工各种回转体内外表面。如内外圆柱面、圆锥面、成形回转面等。如图4-1；还可以利用特殊装置加工非圆表面。在机械制造中，车床占机床的总数的20%-35%，因此车削加工占有重要地位。

2、车床的运动：主运动：工件的回转运动进给运动：刀具的直线运动3、车削加工精度：一般为IT8~IT7，表面粗糙度为6.3~1.6μm。精车时可达IT6~IT5，表面粗糙度可达0.4~0.1μm。车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。如表4-1精度项目普通车床精密车床高精密车床外圆圆度0.010.00350.0014外圆圆柱度0.01/1000.005/1000.0018/100端面平面度0.02/2000.0085/2000.0035/200螺纹螺距精度0.06/6000.018/3000.007/300外圆粗糙度Ra/um2.5～1.251.25～0.320.32～0.02表4.1车削加工的主要精度技术指标4、车削工艺系统：车床、车刀、车削夹具、工件组成。§4.2车床一、车床的主要类型和组成1、车床的类型①卧式车床、②立式车床、③转塔车床

2、车床的组成(如图4-3)

主轴箱：内装主传动系统，实现主运动。床鞍和刀架：内装进给系统，实现刀架作直线运动。尾座：可沿导轨纵向移动；进给箱：内有进给系统，可用控制光杠或丝杠实现进给。溜板箱：与拖板相连，实现纵横向进给运动。床身：机床的基准件，起连接作用。图4-2进给箱床腿图4-3图4-3车床结构二、CA6140型普通卧式车床

CA6140型普通车床通用性强，可以加工轴类、盘套类零件车削米制、英制、模数、径节4种标准螺纹和精密、非标准螺纹；可完成钻、扩、铰孔加工。1、机床的传动系统

机床传动流程分为：主运动；进给运动；（1）主运动传动路线

1）首、末端件：

电机主轴（2）螺纹车削传动链

1）首末端件：主轴刀架车削螺纹时，主轴与刀架之间必须保持严格的传动比关系即主轴每转一转，刀架应均匀地移动一个螺纹导程。（3）进给运动传动链

§4.3车刀车刀是金属加工切削中应用最广的刀具，其性能取决于刀具的材料、结构和几何参数。刀具性能的优劣对车削加工的质量、生产率有决定性的影响。1、车刀分类（1）按车刀结构分：整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀如图4-4。（2）按刀具材料分：高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀、金刚石车刀如图4-5。（3）按用途分：外圆车刀、端面车刀、切断刀、螺纹车刀等如图4-6。整体式焊接式机夹式可转位式图4-4目前数控车削刀具主要采用机夹可转位刀具。硬质合金涂层刀片硬质合金刀片金属陶瓷刀片螺纹车刀片切断和切槽刀片图4-5图4-6图4-7可转位车刀组成1.刀片2.刀垫3.卡簧4.杠杆5.弹簧6.螺钉7.刀柄返回目录图4.8可转位车刀的结构图4-9A型是普通中心孔，用于精度要求一般的工件。B型是带护锥的中心孔，精度要求较高并需多次使用中心孔的工件，一般都采用B型中心孔补充1：中心孔的作用与结构C型是带螺纹的中心孔，需要把其他零件轴向固定在轴上时采用。R型中心孔是将A型中心孔的圆锥母线改为圆弧线，以减少中心孔与顶尖的接触面积，减少摩擦力，和顶针的接触形式为线接触,提高了重复定位的精度。补充2：刀具的选择4.4车床夹具专用夹具通用夹具适应性强，操作也比较简单，但效率较低。一般用于单件小批生产。三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘等。针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计制造的夹具。结构紧凑，操作迅速、方便，不具有通用性，成本高。多用于大批大量生产或必须采用专用夹具的场合。组合夹具采用预先制造好的标准夹具元件，根据设计好的定位夹紧方案组装而成的专用夹具。它既具有专用夹具的优点，又具有标准化、通用化的优点。车床夹具车床夹具的分类1.车床夹具1）在三爪自定心卡盘上装夹

三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正（如图4-10）。三爪自定心卡盘装夹工件夹紧力较小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式（如图4-11），反爪用来装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。

用三爪自定心卡盘装夹工件进行粗车或精车时，若工件直径小于或等于30mm，其悬伸长度应不大于直径的3倍，若工件直径大于30mm，其悬伸长度应不大于直径的5倍。装夹找正图4-10正爪和反爪图4-11图4-12图4-132)、用四爪卡盘安装工件

四爪卡盘的外形如4-13a图所示。它的四个爪通过4个螺杆独立移动。它的特点是能装夹形状比较复杂的非回转体如方形、长方形等，而且夹紧力大。由于其装夹后不能自动定心，所以装夹效率较低，装夹时必须用划线盘或百分表找正，使工件回转中心与车床主轴中心对齐，如图b为用百分表找正外圆的示意图。3）在两顶尖之间顶两头装夹

对于长度尺寸较大或加工工序较多、同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹（如图4-14）。其前顶尖为普通顶尖，装在主轴孔内，并随主轴一起转动，后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高，但必须先在工件两端面钻出中心孔，工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间，通过拨盘和卡箍随主轴一起转动（如图4-15）。如下图所示：

前顶尖后顶尖

图4-14

用两顶尖装夹工件

图4-15用两顶尖装夹工件时须注意的事项：（1）前后顶尖的连线应与车床主轴轴线同轴，否则车出的工件会产生锥度误差。（2）尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，应尽量伸出得短些，以增加刚性，减少振动。（3）中心孔应形状正确，表面粗糙度值小。（4）两顶尖与中心孔的配合应松紧合适。（5）由于靠卡箍传递扭矩，所以车削工件的切削用量要小。

4)用卡盘和顶尖一夹一顶装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑（如图4-16）。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承（注：限位支承比夹持工件直径稍小，通常采用圆盘料或隔套）或利用工件的台阶面限位（如下图所示），这样比较安全，能承受较大的轴向切削力，且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。

用工件的台阶面限位

图4-16常见的典型车床夹具

（1）心轴类车床夹具（2）定心夹紧车床夹具（3）角铁式车床夹具（4）花盘式车床夹具（5）组合车床夹具车床夹具的典型结构车床夹具的典型结构（1）心轴类车床夹具

1)、用心轴安装工件当以内孔为定位基准，并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度要求，此时用心轴定位（如图4-17），工件以圆柱孔定位常用圆柱心轴和小锥度心轴；对于带有锥孔、螺纹孔、花键孔的工件定位，常用相应的锥体心轴、花键心轴等。

在圆柱心轴上定位

圆锥心轴安装工件的接触情况图4-17圆柱心轴是以外圆柱面定心、端面压紧来装夹工件的。心轴与工件孔一般用H7/h6、H7/g6的间隙配合，所以工件能很方便地套在心轴上。但由于配合间隙较大，一般只能保证同轴度0.02㎜左右。为了消除间隙，提高心轴定位精度，心轴可以做成锥体，但锥体的锥度很小，否则工件在心轴上会产生歪斜。常用的锥度为C=1/1000~1/5000。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后孔会产生弹性变形，从而使工件不致倾斜。当工件直径较大时，则应采用带有压紧螺母的圆柱形心轴。它的夹紧力较大，但对中精度较锥度心轴的低。

2)波纹套定心心轴。如图4-18所示。结构：弹性元件是一个薄壁波纹套。特点：结构简单，安装方便，使用寿命长，定心精度φ0.005mm。应用：适用于定位基准孔D＞20mm，在齿轮和套筒类零件精加工。

图4-18波纹套定心心轴1.立杆2.支撑圈3.波纹套4.外套5.螺母3)液性塑料心轴（如图4-19所示）工作原理：液性介质均匀传压，使薄壁套产生变形。特点：定心精度一般为0.01mm，可达0.005mm。1—夹具体2—薄壁套筒3—液性塑料4—柱塞5—螺钉6—限位螺钉图4-191）弹簧夹头2）液性塑料夹头（2）定心夹紧车床夹具定心夹紧车床夹具多用于工件以回转体工件或以回转体表面定位，加工内孔的情况。定心夹紧车床夹具车床夹具的典型结构1）弹簧夹头利用弹性筒夹的弹性变形将工件夹紧。（如图4-20所示）可实现定心夹紧，定心精度一般可达0.02---0.05mm.图4-202）液性塑料弹性夹头1—夹具体2—薄壁套筒3—液性塑料4—柱塞5—螺钉6—限位螺钉

典型车床夹具图4-21角铁式车床夹具(3)角铁式车床夹具结构特征：夹具呈角铁状。（如图4-22所示）用途：加工壳体、支座等零件的回转面及端面。要点：通过夹具使加工面的轴线与机床主轴旋转中心重合。图4-22角铁式车床夹具图4-23（3）角铁式车床夹具车床夹具的典型结构图4-24角铁式车床夹具1—削边定位销2—圆柱定位销3—夹具体4—支撑板5-压板6—工件7—导向套8-平衡块形状不规则的工件，无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓，工件可用螺栓直接安装在花盘上，如图4-25所示。也可以把辅助支承角铁（弯板）用螺钉牢固夹持在花盘上，工件则安装在弯板上。下图所示为加工一轴承座端面和内孔时，在花盘上装夹的情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动，在工件的另一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。

图4-25在花盘上用弯板安装零件

在花盘上安装零件

（4）花盘式车床夹具（5）组合车床夹具车床夹具的典型结构车床组合夹具装夹时，要求中心大孔的中心线与车床的回转中心重合。图4-26所示为车床组合夹具。图4-26组合夹具是采用预先制造好的标准夹具元件，根据设计好的定位夹紧方案组装而成的专用夹具。它既有专用夹具的优