上篇第十章 车削加工

原材料生产

机械制造过程产品装配毛坯成形零件加工热加工冷加工

装配铸造锻压焊接车削加工铣削加工刨削加工磨削加工钻削加工镗削加工特种加工数控加工钳工组装部装总装6/10/20241利用切削刀具或工具从毛坯（如铸件、锻件和型材坯料等）或工件上切除多余的材料，获得符合图纸技术要求（几何形状、尺寸精度、表面质量）的零件的加工过程。切削加工（冷加工）切削加工机械加工（简称机加工）钳工补充材料：金属切削加工基础知识6/10/20242第一节切削加工的基本概念一、切削运动

在机械加工中，刀具与工件之间的相对运动称为切削运动。切削运动主运动进给运动6/10/20243主运动和进给运动6/10/20244主运动和进给运动6/10/20245主运动和进给运动6/10/20246主运动和进给运动6/10/20247二、加工中的工件表面进行切削加工时，在工件上将形成三个表面。加工表面（过渡表面）已加工表面待加工表面6/10/20248三、切削用量三要素

切削加工中与切削运动直接相关的三个主要参数是切削速度vc

、进给量f

和吃刀量a。1．切削速度vc工件表面相对于刀具的主运动的瞬时线速度。计量单位为m/s。6/10/20249如车削、钻削、铣削等，主运动为旋转运动时的切削速度计算公式为：Vc

＝πdn

1000X60（m/s）d—工件加工表面或刀具切削处的最大直径(mm)n—工件或刀具的转速（r/min）6/10/202410如刨削，主运动为往复运动时的切削速度(平均速度)计算公式为：Vc

＝2Lnr1000X60（m/s）L—往复运动行程长度（mm）nr—主运动每分钟往复次数（str/min）6/10/2024112．吃刀量a

垂直于测量方向的两平面间的距离。（mm）背吃刀量（ap）侧吃刀量（ae）进给吃刀量（af）背吃刀量（ap）又称为切削深度。为待加工表面与已加工表面之间的距离（mm）6/10/2024123．进给量f

在主运动的一个循环或单位时间内，刀具与工件之间沿进给方向相对移动的距离。

车削时为工件每转一转，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r）；

铣削时常用进给量为工件在一分钟内沿进给方向移动的距离（mm/min）；

刨削时进给量为刨刀每往复一次工件或刨刀沿进给方向间歇移动的距离（mm/str）。6/10/202413第二节零件的技术要求一、加工精度

零件加工完成后，零件的尺寸、形状、相互位置的实际数值与理想数值相符合的程度。

1、尺寸精度是指零件的实际尺寸相对于理想尺寸的准确程度。尺寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差是指在切削加工中零件尺寸允许的变动量。尺寸公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，或等于上偏差与下偏差之差。6/10/2024146/10/2024152、形状精度指零件上的线、面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。形状精度是用形状公差来控制的。形状公差有六项。6/10/2024163、位置精度位置精度是指零件上点、线、面各要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。位置精度是用位置公差来控制的。

6/10/202417二、表面质量

1、表面粗糙度切削加后的工件表面，总会遗留下刀刃或磨料的加工痕迹。再光滑的表面，放大后也会发现它们是高低不平的。零件表面由较小峰谷和较小间距组成的微观不平度称为表面粗糙度。

常用轮廓算术平均偏差Ra值来表示表面粗糙度，单位为μm。6/10/202418不同表面特征的表面粗糙度

表面要求表面特征Ra/μm加工方法举例不加工毛坯表面清除毛刺

钳工

粗加工明显可见刀痕50钻孔、粗车、粗铣、粗刨、粗镗可见刀痕25微见刀痕12.5

半精加工可见加工痕迹6.3半精车、精车、精铣、精刨、精磨、精镗、铰孔、拉削微见加工痕迹3.2不见加工痕迹1.6

精加工可辨加工痕迹的方向0.8精铰、刮削、精拉、精磨微辨加工痕迹的方向0.4不辨加工痕迹的方向0.2精密加工按表面光泽判别0.1～0.008精密磨削、珩磨、研磨、抛光、超精加工、镜面磨削6/10/2024192、加工硬化和残余应力在切削加工过程中、由于热和力的作用，机械零件的已加工表面因为塑性变形而引起冷硬作用和残余应力。重要零件必须控制加工硬化和残余应力。6/10/202420常用切削加工机床的类型和型号一、机床的类型和分类1、按加工性质和所用刀具的不同分为12大类型：知识链接6/10/2024212、机床的分类一般以应用性能、加工精度、重量来进行划分。（1）按应用性能分：

普通机床（万能机床）、专用机床2种。（2）按加工精度分：

普通精度机床，精密机床和高精度机床3种。（3）按重量和加工件大小分：

轻型机床（10吨以下）

大型机床（10吨--100吨）

重型机床（100吨以上）6/10/202422二、机床型号及表示方法6/10/2024231、机床类别

型号的第一个字母表示机床的类别，用机床名称汉语拼音大写字母表示。类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其（分类代号用数字表示，只有磨床才有）6/10/2024242、机床的特性通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式柔性加工数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速型号的第二个字母表示机床的特性，仍采用汉语拼音的大写字母表示。6/10/2024253、机床的组、系划分

型号的第三、四位数字，分别表示机床的组（组别代号）和系列（系别代号）。4、机床的主参数和第二主参数型号的第五、六位用数字表示机床的主参数。

主参数是反映机床最大工作能力的。一般是以机床加工的最大工件尺寸或工作台的宽度表示。

第二主参数：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。6/10/202426常见机床主参数及折算系数机床名称主参数名称主参数折算系数普通车床床身上工件最大回转直径1/10自动车床、六角车床最大车削直径1/1立式钻床、摇臂钻床最大钻孔直径1/1卧式镗床主轴直径1/10牛头刨床、插床最大刨削或插削长度1/10龙门刨床最大刨削宽度1/100拉床额定拉力（吨）1/1卧式、立式升降台铣床工作台的工作面宽度1/10龙门铣床工作台的工作面宽度1/100外圆、内圆磨床最大磨削外径或孔径1/10平面磨床工作台工作面的宽度或直径1/106/10/2024275、机床重大改进顺序号

当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。

序号按A，B，C……字母的顺序选用。6/10/202428CA6140类别代号（车床类）组别代号（卧式车床组）系别代号（普通车床系）

例1：主参数代号（床身上工件最大回转直径400mm）结构特性代号（A结构）6/10/202429THM6350/JCS类别代号（镗床类）通用特性代号（精密）组别代号（卧式铣镗床组）

例2：系别代号（卧式铣镗床系）结构特性代号（加工中心）主参数代号（工作台面宽度500mm）企业代号（北京机床研究所）6/10/202430Z

3

0

40

X16

/S2类别代号（钻床类）系别代号（摇臂钻床系）

例3：主参数代号（最大钻孔直径40mm）组别代号（摇臂钻床组）第二主参数（最大跨距1600mm）企业代号（沈阳第二机床厂）6/10/202431

金属切削刀具是完成切削的重要工具,其作用是从工件上切除多于金属。它是影响生产率、加工质量和成本的主要因素。刀具的性能决定机床性能的发挥。一、刀具的类型（1）切刀类根据用途和加工方法不同，刀具有以下几类：（2）孔加工刀具（3）拉刀类（4）铣刀类（5）螺纹刀具（6）齿轮刀类（7）磨具类（8）组合刀具（9）数控机床刀具（10）特种加工刀具知识链接刀具6/10/202432

1、刀柄：是刀具上的夹持部分。一般采用碳钢。

2、切削部分：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。二、刀具的结构

刀柄+切削部分6/10/202433（1）前刀面Aγ

（2）主后刀面Aα

（3）副后刀面Aα，（4）主切削刃S

（6）刀尖：（5）副切削刃S，

切屑流过的刀面。与工件加工表面相对的刀面。与工件已加工表面相对的刀面。前刀面与主后刀面相交的棱边。前刀面与副后刀面相交的棱边。

主、副切削刃实际交点。三面二刃（线）一尖（点）6/10/202434

外圆车刀6/10/202435车削加工概念在车床上用车刀对工件切削加工的过程。主要用于加工各种回转体表面，特别适宜加工轴、套、盘类零件。车削加工切削用量三要素切削速度vc进给量f背吃刀量（切削深度）ap（待加工表面与已加工表面之间的距离（mm）。）引言6/10/2024366/10/202437第一节卧式车床车床的种类和型号很多，应用最广泛的是普通卧式车床。主要介绍C6132卧式车床。123456786/10/202438（大拖板）（中拖板）（小拖板）6/10/2024396/10/202440C6132车床的传动系统6/10/2024416/10/202442回转车床6/10/2024436/10/2024446/10/202445第二节车刀一、常用车刀的分类

尖头外圆车刀弯头外圆车刀切断刀镗孔刀螺纹车刀成形车刀按使用场合分6/10/2024466/10/202447

1、整体式车刀——这类车刀的切削部分与夹持部分是由同一种材料组成的，常用的高速钢刀具即属此类。按结构形式分

2、焊接式车刀——这类车刀的切削部分与夹持部分的材料完全不同,切削部分材料多以刀片形式焊接在刀杆上,常用的硬质合金车刀即属此类。

3、机械夹固式车刀——这类车刀多在批量生产和自动化程度较高的场合使用，有机械夹固重磨式车刀和不重磨式车刀两种。6/10/202448二、车刀的刃磨未经过使用或用钝后的车刀，必须进行刃磨。车刀的刃磨一般在砂轮机上进行。注意：刃磨时会产生摩擦热。1、刃磨高速钢车刀时，应沾水冷却，防止回火软化。2、刃磨硬质合金刀时，严禁沾水冷却，以免产生裂纹。

1、刃磨硬质合金车刀时应选用碳化硅砂轮(绿色)2、刃磨高速钢车刀时应选用氧化铝砂轮(白色)6/10/202449三、车刀的安装（1）车刀刀尖应与车床的主轴轴线等高。（根据尾座顶尖或工件轴芯，增减垫片厚度进行调整）（2）车刀刀柄应与车床主轴轴线垂直。

（3）车刀应尽可能伸出短些，一般不超过刀柄厚度的2倍。（否则刀柄刚性减弱，易产生振动）6/10/2024506/10/202451第三节工件装夹和车床附件

1、工件位置要准确，保证工件的回转中心轴线与车床主轴轴线重合；

2、保证工件装夹稳固，不会因切削力的作用松动或脱落；

3、保证工件的加工质量和必要的生产效率。基本的安装要求6/10/202452一、用三爪自定心卡盘装夹工件三爪卡盘是车床上应用最广的通用夹具，适于安装短棒料或盘类工件。

原理：

三爪卡盘体内有三个小伞齿轮，转动(用外插手柄)其中任何一个小伞齿轮时，可以使与它相啮合的大伞齿轮旋转。大伞齿轮背面的平面螺纹与三个卡爪背面的平面螺纹相啮合。当大伞齿轮旋转时，三卡爪就在卡盘体上的径向槽内同时作向心或离心移动，以夹紧或松开工件。6/10/2024536/10/202454二、用四爪单动卡盘装夹工件车床常用夹具。四个卡爪用4个调整螺钉分别调整。适合方形、椭圆形、各种不规则形状的零件的装夹。

三、用顶尖安装工件

较长或加工工序较多的轴类工件，常采用两顶尖安装。

后顶尖容易磨损，因此在工件转速较高的情况下，常采用活顶尖。6/10/202455四、用其它附件安装工件

1、花盘形状复杂的工件可在花盘上安装。用花盘和弯板安装工件时，找正比较费时，同时要用平衡铁平衡工件和弯板等，以防止旋转时产生偏心振动。6/10/202456

2、跟刀架和中心架在车削细长轴时，由于其刚性差，加工过程中容易产生振动，让刀等现象，工件出现两头细中间粗的腰鼓形，因此须采用跟刀架或中心架作为附加支承。

跟刀架主要用于车削细长的光轴，它装在车床刀架的大拖板上，与整个刀架一起移动。6/10/202457中心架主要用以车削有台阶或需调头车削的细长轴。中心架是固定在床身导轨上的。车削时，先在工件上中心架的支承处车出凹槽，调整三个支承与其接触，注意不能太紧或太松，然后进行车削。再调头车另一头。6/10/202458

3、心轴形状复杂或同轴度要求较高的套、盘类零件，用心轴安装进行加工。先精加工孔，然后以孔定位。带有锥度的心轴带螺母压紧的心轴此外还有胀力心轴、伞形心轴。6/10/202459第四节车削基本方法车削加工的步骤：6/10/2024606/10/2024616/10/2024626/10/202463一、车端面刀尖与工件轴线一定要等高(特别是无孔的端面)，否则工件中心余料难以切除。6/10/202464二、车外圆车外圆常须经过粗车和精车两个步骤。

粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分加工余量，使工件接近于最后形状和尺寸，粗车时，对加工质量要求不高，这时切削深度应大些(约为1～3mm)，进给量也可取大一些(0.8～1.2mm)。

精车的目的是要保证工件的尺寸精度和表面质量，精车时的切削深度较小(0.1～0.3mm)，进给量也较小(0.05～0.2mm)，因此精车时切削力较小，切削速