车工工艺与技能训-图文-第4章

车工工艺与技能训练第4章车削外圆柱面

2010年3月9/23/2024机电控制技术目录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4.4技能训练9/23/2024

4.1车削概述4.1.1车削外圆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9/23/2024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10mm。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。9/23/2024一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(6°～8°)。（3）取较小的副偏角或刀尖处磨修光刃，修光刃长度一般为（1.2～1.5）f，以提高工件的表面质量。（4）采用正值的刃倾角(3°～8°)，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9/23/2024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9/23/2024（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9/23/2024要使车刀刀尖对准工件中心，可用下列方法：①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。②根据尾座顶尖的高低，把车刀装准，如图4-4所示。③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9/23/20241）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2～3mm。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0.2～0.5mm。（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9/23/20242）进给量的选择粗车时进给量也应尽可能大，一般粗车时进给量为0.3～0.5mm/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0.08～0.3mm/r。3）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0.4m/s左右。用硬质合金车刀切削时，切削速度可提高到1～3m/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。9/23/2024（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9/23/2024（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，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。9/23/2024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。车削外圆的方法图4-5

纵向移动车削外圆9/23/2024（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做横向进给，当车刀在纵向外圆上移动至2mm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9/23/2024（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9/23/2024（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）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9/23/2024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85°～90°，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车削台阶台阶工作的技术要求车刀的选择和组夹9/23/2024图4-8车刀装夹9/23/2024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。见课本例子。车削步骤见图4-9。车削台阶工作的方法9/23/2024图4-9多级台阶的车削步骤9/23/2024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9/23/2024图4-10台阶长度的测量9/23/2024（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9/23/2024（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。9/23/2024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切断和车削外沟槽车断刀分类4.2.1切削图4-11车断刀的种类9/23/20241）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9/23/2024（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20°～30°。（2）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6°～8°。（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1°～3°。（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1°～1.5°。（6）主切削刃宽度。主切削刃宽度约为（0.5～0.6）（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＋（2～3）mm；切断空心材料时，刀头部分的长度为被切工件壁厚＋（2～3）mm。9/23/20242）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9/23/20243）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9/23/20241）高速钢切断刀切钢料时，选用的切削速度为30～40m/min，进给量为0.05～0.15mm/r；切铸铁料时，切削速度为15～25m/min，进给量为0.10～0.20mm/r。2）硬质合金切断刀切钢料时，选用的切削速度为80～120m/min，进给量为0.01～0.20mm/r；切铸铁料时，切削速度为60～80m/min，进给量为0.15～0.25mm/r。3）反切刀选用的切削速度为12～20m/min，进给量为0.3mm/r左右。切削用量的选择9/23/2024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9/23/2024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，如图4-16（c）所示切断方法图4-16切断方法9/23/2024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5～6mm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20～25m/min；用硬质合金切断刀切断碳钢材料，切削速度为45～60m/min。9/23/2024（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2～3mm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。9/23/2024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9/23/2024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的方法9/23/2024图4-18车削矩形沟槽图19车圆弧形槽图4-20车削较大的梯形槽9/23/2024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9/23/2024（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