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1、车工工艺与技能训练,课题一 精车内外圆,学习目标在己有实践经验的基础上，使学员的内外圆柱表面的精车技能、技巧进一步巩固与提高，并达到高级工的应会要求。掌握内外圆柱表面的多种检测方法。,一、基础知识,1内外圆柱表面加工精度的主要影响因素（1）由于圆柱母线的直线度是由车刀移动的轨迹所保证的，而车刀移动的直线性取决于车床刀架的导轨，若导轨不直，将增大工件表面的形状误差。,（2）圆柱母线与工件轴线的平行度是通过刀架移动的导轨和带着工件转动的主轴轴线的相互位置来保证的。,图1.1 刀具移动轨迹对加工圆柱表面的影响,（3）工件直径与长度的误差是由车刀相对于工件轴线径向和轴向的位置的准确度决定的。,2一般工
2、件内外圆的加工工艺过程,（1）外圆表面的加工（2）孔的加工,加工不同精度和表面粗糙度的孔，可采用相应的加工方法和步骤。,选择孔的加工方法必须考虑工件的结构形状是否适合在相应机床上装夹与加工，并用简便的方法保证加工精度要求。,工件加工批量不同，往往采用的加工方法也不同。（3）平面的加工,3一般工件车削加工步骤的选择原则,（1）轴类工件的精度要求和车削加工步骤的选择。轴类工件的精度要求。a直径和长度的尺寸精度。,b几何形状精度（如直线度、圆度、圆柱度等）。c相互位置精度（如同轴度、圆跳动、全跳动等）。d表面粗糙度。,轴类工件车削加工步骤的选择。a当轴的精度要求较高或工件加工余量很大而又不均匀时，粗
3、车和精车必须分开进行。,b对车削顺序的安排，一般是先粗车直径大的一端，再车直径小的一端，保证轴在加工过程中有足够的刚性。c车削短小工件时，一般先车端面，便于测量长度尺寸。,d若轴的两端有细的轴颈，一般都放在最后加工，以增加工件的刚性。e对精度要求较高的工件，为消除工件的内应力，改善工件的机械性能，粗车后要留精加工余量，经过时效处理后再半精车或精车。,f在轴上切槽时一般是在粗车和半精车之后，精车之前进行，以增加工件的刚性，但必须注意槽深要加上精车加工余量的1/2。,g轴上的螺纹一般放在半精车之后车削，然后再精车其他表面。h对于铸、锻件毛坯，由于表面有硬皮，容易损坏刀具，粗车时先车削出一个倒角，使
4、车刀刀尖不与硬皮或型砂接触，可延长刀具的使用寿命。,（2）套类工件的精度要求和车削加工步骤的选择。套类工件的精度要求主要有以下几项。a孔径和长度的尺寸精度。,b孔的几何形状精度（如直线度、圆度、圆柱度等）。c孔的位置精度（如外圆、内孔及各阶台孔之间的同轴度，孔与端面之间的垂直度或两端面之间的平行度等）。d孔的表面粗糙度。,套类工件车削加工步骤的选择主要有以下几点。a车削短小的套类工件时，为保证内孔与外圆的同轴度，最好在一次装夹中同时完成内、外圆柱表面的车削，加工步骤如下。,粗车端面精车外圆钻孔粗镗孔半精镗孔精车端面精车外圆倒角切断然后调头，车削另一端面和倒角。,b内、外圆同轴度要求严格的套类工
5、件，也可采用先加工内孔，以内孔定位、安装在芯轴上加工外圆，这种方法也可获得较高的同轴度要求。,c精度要求较高的内孔，可按下列加工步骤进行。钻孔粗镗孔半精镗孔精车端面铰孔或钻孔粗镗孔半精镗孔精车端面磨孔。,d内沟槽应在半精镗之后，精镗之前切出，但必须注意要加精镗余量的1/2。e加工平底孔或阶台孔时，端面的精加工是在精镗内孔后，再精车平底或阶台面，以保证端面与孔的垂直度要求。,4一般工件的装夹、定位和找正方法,（1）一般工件的装夹、定位方法如表1.2所示，其特点和适用范围可供参考。,表1.2工件常用的装夹方法,续表,续表,续表,（2）一般工件的找正方法。铜棒找正法 百分表找正法 端面挡块找正法,图
6、1.2 铜棒找正法1卡盘 2工件 3铜棒 4刀架,图1.3 百分表找正法1四爪卡盘 2工件 3百分表 4刀架,图1.4 端面挡块1螺母 2螺杆 3支承块 4工件,5车刀几何参数的选择,（1）选择车刀的基本原则。切削效率高：能在最短的机动时间内完成零件的加工。加工质量好：能保证零件的尺寸、形状位置精度和表面质量。,辅助时间少：具有合理的刀具耐用度，刃磨方便，换刀或更换切削刃快。断屑性能好：断屑良好，排屑容易。经济效果好：刀具制造简便，综合成本低，能充分利用刀具切削部分的材料。,（2）车刀几何参数的合理选择。在保证刀头强度的基础上选用较大的前角，可以减小切削阻力，减少切削热的产生和减轻机床的负荷。
7、,粗车时在增大前角的同时采用负刃倾角可提高刀头强度；精车时宜取正的刃倾角以使切屑流向待加工表面。,根据工件结构形状和材料的性质，以及工艺系统的刚性，主偏角可分别选用90、75、45等；粗车刀应磨有过渡刃，过渡刃偏角r=r/2，过渡刃长度b=(1/41/5)ap。,为加强切削刃的强度，刀具应磨有负倒棱（宽度小于进给量）。为降低加工表面的粗糙度，车刀上可以磨出=0的修光刃（其长度略大于进给量）。,加工非金属材料的刀具几何参数，主要考虑如何充分散热。表1.3列出了外圆车刀几何参数的参考数值，供选用时借鉴。,副偏角,副后角,表1.3外圆车刀几何参数,（3）刀具材料的选择。刀具切削部分材料必须具备的性能
8、。a高的硬度。b足够的强度和韧性。c较高的耐热性。d较高的耐磨性。e良好的工艺性。,常用的刀具材料。（4）车刀的刃磨。在刃磨车刀时应注意以下几点。必须根据刀具刀头的材料决定砂轮种类。刃磨车刀时应防止过热。,钨钛钴类硬质合金对冷热和冲击的敏感性较强，当环境温度变化较大时，也会产生裂纹。,车刀切削刃刃磨的表面粗糙度应比加工零件的表面粗糙度小23级，这样才能获得较低的表面粗糙度，特别是用样板车刀车削成型表面时，车刀刃口上的不平痕迹会明显地反映到零件表面上。,刃磨车刀的砂轮应经过严格的检查和良好的平衡，装夹牢固，运转平稳，其旋转表面不能有过大的跳动量。车刀刃磨后应仔细研磨。车刀研磨可用油石或研磨粉进行
9、。,金刚石车刀的刃磨。a用氧化铝砂轮粗磨刀杆部分，待金刚石与刀体成一平面后，再在绿色碳化硅砂轮上粗磨刀刃。,b粗磨后，用铜基结合剂砂轮电解磨削，往复一次进刀0.03mm，直至刃磨成型后，停止通电，精磨表面，待刃口锋利为止。,c无电解磨床时，可由较熟练工人在碳化硅砂轮上粗磨成型，然后在工具磨床上用铜基结合剂砂轮精磨，必要时可在铸铁研盘上用金刚石研磨膏研磨。,立方氮化硼车刀的刃磨。可按以下方法进行。a刀杆部分用普通砂轮打磨后，在工具磨床上开刃，采用树脂结合剂碗形金刚石砂轮，粗磨时粒度为240#；精磨时粒度为M10M14。,b精磨后再用金刚石研磨膏研磨。陶瓷刀片的刃磨。6切削液的选择和使用,表1.4
10、切削液的选用推荐表,切削液浇注一般有以下几种方法。（1）外浇注法（2）内冷却法（3）高压冷却法（4）喷雾法,图1.5 切削液外浇注法,图1.6 内冷却法,图1.7 高压冷却法和喷雾法1调节螺钉 2软管 3调节杆 4喷嘴 5过滤器 6虹吸管 7压缩空气入口,7切削用量的合理选择,（1）选择切削用量应满足的要求，主要有下列几点。保证工件的加工精度和表面粗糙度。保证刀具有合理的耐用度。,充分发挥机床的潜力，但又不超过机床允许的动力和扭矩，不超过工艺系统强度和刚性所允许的极限负荷。,（2）切削用量的选择原则。切削深度ap：它是根据工件加工余量来决定的，选择时应考虑以下几点。a在留下精加工和半精加工的余
11、量后，粗加工应尽可能将剩下的余量一次切除，以减少走刀次数。,b如果工件余量过大或机床动力不足而不能将粗切余量一次切除，也应将第一次走刀的切削深度尽可能取大些。c当冲击负荷较大（如断续切削）或工艺系统刚性较差时，应当减小切削深度。,d一般精车（Ra3.2Ra1.6）时，可取ap=0.050.8mm；半精车（Ra12.5Ra6.3）时，可取ap=1.03.0mm。进给量f：通常限制进给量的主要因素是切削力及加工工件的表面粗糙度。,a粗车时加工表面粗糙度要求不高，进给量主要受刀杆、刀片、工件及机床的强度和刚性的限制。,表1.5 硬质合金车刀粗车外圆时进给量参考值,续表,续表,b半精车及精车时进给量主
12、要受工件表面粗糙度要求的限制，刀具的副偏角r愈小，刀尖圆弧半径r愈大，切削速度愈高，工件材料的强度愈大，则进给量可选取大些。,切削速度v：选择切削速度主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济耐用度，同时切削负荷不应超过机床的额定功率。通常的原则如下。a刀具材料的耐热性好，切削速度可高些。,b工件材料的强度、硬度、塑性太大或太小，切削速度均应低些。c加工带硬外皮的毛坯、材料时应适当降低切削速度。,d要求达到较小的表面粗糙度时，切削速度的选择应避开刀具上积屑瘤生存的速度范围，对硬质合金刀具可取较高的切削速度（80100m/min），对高速钢刀具则宜采用较低切削速度。,e断续切削时应取较低的切削
13、速度。f工艺系统刚性较差时，切削速度应适当减小。,副偏角,进给量修系数（适用于,表1.7 高速车削时按表面粗糙度选择进给量的参考值,副偏角,副偏角,续表,表1.8 硬质合金外圆车刀的切削速度参考值,8几种外圆和内孔车刀,（1）常用的外圆内孔车刀 高速精车刀 无槽负刃外圆端面精车刀 加工通孔用内孔车刀 加工不通孔用内孔车刀,图1.8 高速精车刀,图1.9 无槽负刃外圆端面精车刀,图1.10 加工通孔用车刀,图1.11 加工不通孔用的车刀,（2）机械夹固式车刀,它与焊接刀具相比，具有以下优点。提高了刀具的耐用度和生产效率。节约刀具材料，降低生产成本。,对于机夹不重磨车刀，由于不需要重新修磨刀刃，省
14、去了磨刀时间，一刀刃用钝更换另一刀刃时只需把刀片转动一个角度，减少了换刀、磨刀辅助时间，提高了机床利用率，也提高了生产效率。,下面介绍几种常用的机械夹固式车刀。90机夹重磨外圆车刀 自锁楔块式机夹车刀 速装式机夹不重磨车刀 90侧拉式机夹不重磨外圆车刀,图1.12 90机夹重磨外圆车刀1刀片 2螺钉 3压板 4刀体,图1.13 自锁楔块式机夹车刀1刀片 2断屑块 3刀体 4锁紧垫块 5螺钉 6调节螺钉,图1.14 速装式75机夹车刀1刀片 2中芯轴 3弹簧 4夹紧销 5刀体,图1.15 90侧拉式不重磨外圆车刀1刀体 2刀片 3圆销 4螺栓 5刀垫 6定位轴,75球形侧压式不重磨外圆车刀 机夹
15、可调内孔车刀 机夹不重磨内孔车刀,图1.16 75球型侧压式不重磨外圆车刀1锁紧螺母 2垫圈 3球形压杆 4刀体 5刀片 6圆头紧固螺钉,图1.17 机夹可调内孔车刀1方刀夹 2刀杆 3夹头 4中间夹套 5刀片 6小孔刀杆,图1.18 机夹不重磨内孔车刀1调整螺钉 2刀片 3紧固螺钉 4刀杆 5刀套 6紧固螺钉 7刀片,（3）超硬刀具材料车刀和陶瓷车刀,立方氮化硼车刀 机夹立方氮化硼圆弧精车刀 陶瓷车刀 金属陶瓷精车刀,图1.19 聚晶立方氮化硼车刀,图1.20 机夹立方氮化硼圆弧精车刀,图1.21 机夹陶瓷车刀1刀杆 2螺钉 3圆头螺钉 4刀垫 5锁片 6断屑器 7压板 8弹簧 9菱形陶瓷刀
16、片,图1.22 金属陶瓷精车刀,9内孔车削微量调节切深的方法,在车削精度较高的内孔时，可采用转动小溜板一定角度，手动移动小溜板来微量调节切削深度，如图1.23所示，这种方法方便、精确。,图1.23 转动小溜板微量调节切削深度,10内孔和外圆的检测方法,（1）尺寸精度的检测 用游标卡尺测量圆柱孔。当工件批量较小，孔的尺寸精度不太高，且孔的深度不大的情况下，可使用游标卡尺测量。,用内径千分尺测量圆柱孔。当孔的批量较小，而尺寸精度较高时，可使用内径千分尺测量。内径千分尺有以下两种。,（2）形状精度的检测,在车床上加工的圆柱形孔，其形状精度一般仅测量孔的圆度和圆柱度。,（3）位置精度的检测,径向圆跳动
17、的检测方法。端面圆跳动的检测。端面对轴线垂直度的检测。,图1.30 用百分表测量径向圆跳动的方法,图1.31 工件在V形铁检测径向圆跳动的方法,图1.32 检测工件端面垂直度的方法1V形铁 2工件 3小锥度芯轴 4百分表,二、外圆与内孔的车削实例练习,【练习1.1】短台阶轴的车削。图1.33所示为一短台阶轴，材料45钢，热处理淬火硬度为3540HRC，单件生产。1工艺分析,图1.33 短台阶轴,2车削加工工艺及步骤,（1）粗车（2）热处理（3）精车 一端（4）调头精车另一端 mm,图1.34 短台阶轴加工示意图,【练习1.2】薄圆柱台的精车。图1.35所示为一薄圆柱台零件，材料为45钢，粗车及
18、热处理工序已完，热处理淬火后硬度为3538HRC，单件生产。1工艺分析,2车削加工工艺及步骤,（1）以外圆 mm为定位基准，三爪卡盘装夹，如图1.36（a）所示，以工件端面及外圆找正，精车内孔 mm及端面，最后精车外圆258mm。,（2）将工件调头，如图1.36（b）所示，以内孔 mm为定位基准，在四爪卡盘上装夹，已加工表面垫铜皮，并以工件端面及外圆258mm找正，偏摆不大于0.01mm。然后精车外圆 mm及端面K。达到图样尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度等技术要求。,图1.35 薄圆柱台,图1.36 薄圆柱台加工示意图,【练习1.3】定位圈内外圆的精车。图1.37所示为一定位圈零件，材料
19、为45钢，粗车、热处理及平磨工序已完成。淬火后硬度3538HRC，单件生产。1工艺分析,图1.37 定位圈,2车削加工工艺及步骤,（1）用四爪卡盘装夹 以工件内孔 mm为定位基准，如图1.38（a）所示。工件以半精车后的外圆为定位基准，如图1.38（b）所示。,图1.38 用四爪卡盘装夹找正,半精车后使零件自然冷却，再按对角次序松开卡爪并夹紧（夹紧力不宜太大），以消除变形，然后重新找正。,精车外圆 mm。装夹方法与图1.38（a）所示一样，找正方法与精车内孔 mm时基本相同，达到图样技术要求。,（2）用花盘装夹,以工件端面定位，如图1.39（a）所示。精车内孔 mm，如图1.39（b）所示。,
20、图1.39 用花盘装夹找正,【练习1.4】长孔的车削。图1.40所示为一长孔零件，材料45钢，淬火后硬度3538HRC。单件生产。,图1.40 空心长轴,1工艺分析2车削加工工艺及步骤（1）粗车外圆（2）粗车内孔,（3）热处理（4）精车外圆 mm（5）粗车内孔 mm（6）精车内孔 mm,图1.41 长孔轴的加工示意图1中心架支撑 2铜垫 3刀杆 4刀杆套,【练习1.5】轴盘类零件的车削。图1.42所示为一输出轴，材料45钢。热处理：调质T235。单件生产。1工艺分析2车削加工工艺及步骤,（1）锻造。（2）正火。（3）粗车。,图1.42 输出轴,夹大端，车小头端面，钻中心孔；后顶尖支承小端，粗车
21、除176外各外圆及阶台，留加工余量3mm，倒角。,夹小端，中心架支持 外圆处并找正，其偏摆不超过0.02mm；粗车大端外圆176mm，车内肩孔，留加工余量3mm。,（4）热处理，调质T235。（5）半精车。夹大端，顶小端，半精车各外圆，留精车余量0.3mm。,夹小端，中心架支持外圆 mm处并找正，偏摆不超过0.01mm。精车176mm，50mm，104mm至图样要求；内孔 mm留加工余量1mm，车端面取总长，钻大端内中心孔。,夹大端，以端面和外圆为基准找正，其偏摆不大于0.01mm，车30斜面。,（6）钻削。以大端外圆和端面定位夹紧，钻10 mm孔留加工余量1mm，孔口倒角。,（7）精车。双顶
22、尖定位夹持，精车小端各外圆达到图样尺寸精度要求和表面粗糙度要求；调头夹外圆 mm处，中心加支持 mm外圆并找正，偏摆不超过0.005mm，精车孔 mm至图样要求。,（8）镗孔。按大端外圆和端面定位装夹，镗10mm孔至图样要求。（9）铣键槽至尺寸。（10）按图样钻斜孔28mm。（11）8mm深5mm孔装配时加工。,三、内外圆精车的注意事项,（1）精车工件外圆时，安装车刀时其刀尖不得高于车床主轴轴线，可以略低一点，但不得低于车削工件直径的百分之一。,（2）精车工件内外圆时，应保证车刀刀杆有足够的刚性，并经常保持车刀锋利，以尽量减少让刀所造成工件外圆或内孔的锥形误差。,（3）精车工件内外圆可以把工件
23、长度尺寸增加12mm，可以用加长和倒角部分作为校验尺寸精度和表面粗糙度的车削部位，按尺寸精车好后，再车去余下长度部分和倒角。,（4）精车工件上小孔时，应注意排屑问题，防止内孔切屑堵塞，造成扎刀或切屑拉伤内孔表面。,（5）车工件内外圆的某些形状误差，如三角形变形，用千分尺，内径量表，塞规都检查不出来。可采用旋转工件用百分表检测的方法。,（6）采用高速钢切削精车工件内外圆时，要注意由于切削热给工件造成的热膨胀，从而使尺寸的检测发生误差。,（7）用塞规检查孔径，还要注意把塞规放正，防止歪斜，以免造成“孔小的错觉”而把孔再加工变大，同时不能在孔径比塞规过端尺寸小时硬塞。,（8）用千分尺测量外圆尺寸和用内径百分表测量孔径时，一定要首先校正好千分尺和内径百分表。,（9）用内卡钳测量孔径时，内卡钳两卡脚连线应与孔径轴线垂直，并在处于自然状态下摆动，否则摆动量不正确，造成测量误差。,
