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模块二 金属切削加工. 课题二 车削加工. 知识点. 车削加工概述 车床 金属切削机床的运动 金属切削机床的技术性能. 技能点. 认识 金属切削机床的分类及编制方法 认识 金属切削机床的运动及技术性能. 一 . 课题分析. 车削是工件旋转作主运动、车刀作进给运动的切削加工方法。车削的切削运动由车床提供。车削是最基本和应用最广的切削方法，其切削特点是刀具沿着所要形成的工件表面，以一定的切削深度和进给量 f ，对回转的工件进行切削。
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模块二 金属切削加工 课题二 车削加工 知识点 • 车削加工概述 • 车床 • 金属切削机床的运动 • 金属切削机床的技术性能 技能点 • 认识金属切削机床的分类及编制方法 • 认识金属切削机床的运动及技术性能
一. 课题分析 车削是工件旋转作主运动、车刀作进给运动的切削加工方法。车削的切削运动由车床提供。车削是最基本和应用最广的切削方法，其切削特点是刀具沿着所要形成的工件表面，以一定的切削深度和进给量f，对回转的工件进行切削。 在机械零件中，回转表面和回转体零件占有很大的比重，在制造过程中车削加工工作量往往是最大，所以车床也是各类机床是数量最多，在一般机器制造厂中，车床约占金属切削机床总台数的20％-35％；其从业人员也比其他工种的工员要多。所以，学好本课题内容及相关技能对机制专业的人员是很重要的。
二. 相关知识 （一） 车削加工概述 1 .车削加工的主要工艺类型 用车削方法可以进行车外圆（圆柱、圆锥）、车平面、车孔（圆柱孔、圆锥孔）、车槽、车螺纹、车成形面等加工。此外，还可以完成钻孔、铰孔、滚花等工作。图5－1所示为车削的主要内容。
2. 车削的工艺特点 • 车削适合于加工各种内、外回转表面。车削的加工精度范围为IT13～IT6，表面粗糙度Ra值为12.5～1.6。 • 车刀结构简单，制造容易，便于根据加工要求对刀具材料、几何角度进行合理选择。车刀刃磨及装拆也较方便。 • 车削对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适应性，应用广泛。除可车削各种钢材、铸铁、有色金属外，还可以车削玻璃钢、夹布胶木、尼龙等非金属。对于一些不适合磨削的有色金属可以采用金刚石车刀进行精细车削，能获得很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。 • 除毛坯表面余量不均匀外，绝大多数车削为等切削横截面的连续切削，因此，切削力变化小，切削过程平稳，有利于高速切削和强力切削，生产效率高。
（二） 车床 1．CA6140型卧式车床 图1-1 CA6140卧式车床 1-主轴箱 2-刀架 3-滑板 4-尾座 5-床身6-溜板箱 7-进绐箱 8-挂轮箱
1）主轴箱 将电动机输出的回转运动传递给主轴，再通过装在主轴上的夹具盘带动工件回转，实现主运动。主轴箱内有变速机构，通过变换箱外手柄的位置，可以改变主轴的转速，以满足不同车削工作的需要。 2）刀架 用于装夹刀具。 3）滑板 俗称拖板，由上、中、下三层组成。床鞍（即下滑板，俗称大拖板）用于实现纵向进给运动。中滑板（俗称中拖板）用于车外圆（或孔）时控制切削深度及车端平面时实现横向进给运动。上滑板（俗称小拖板）用来纵向调节刀具位置和实现手动纵向进给运动。上滑板还可以相对中滑板偏转一定角度，实现手动加工圆锥面。
4）尾座 它有一个套筒，由手轮驱动可沿主轴轴线方向移动，套筒锥孔中可安装顶尖用以支承较长的工件并增加工件的安装刚度。此外，还可以装上钻头、铰刀等刀具实现孔的钻削和铰削。 5）床身 用来安装机床的各部件。床身上面有两条导轨，用作床鞍及尾座纵向往复运动的导向。 6）溜板箱 将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。变换溜板箱外的手柄位置，可以控制刀具纵向或横向进给运动的方向和运动的启动或停止。
7）进给箱 将主轴遇过挂轮箱传递来的回转运动传给光杠或丝杠。进给箱内有变速机构，可实现光杠或丝杠的转速变换，以调节进给量或螺距。 8）挂轮箱 将主轴的回转运动传递给进给箱。挂轮箱内有挂轮装置，配换不同齿数的挂轮（齿轮），可改变进给量或车螺纹时的螺距（或导程）。
主运动主轴的回转运动。电动机的回转运动经带传动机构（v带及带轮）传递到主轴箱，在箱内经变速、变向机构再传到主轴，使主轴获得24级正向转速（转速范围10～1400 r/min）和12级反向转速（转速范围14～1580r/min）。 进绐运动刀具的纵向、横向移动。主轴的回转运动从主轴箱经挂轮箱、进给箱传递给光杠或丝杠，使它们回转，再由溜板箱将光杠或丝杠的回转转变为滑板、刀架的直线运动，使刀具作纵向或横向进给运动。CA6140B车床的纵向进给速度共有64级（进给量范围0.08～1.59mm/r），横向进结速度共有64级（进给量范围0.04～0.79mm/r）。
主运动传动链 刀具通过光杠传动的进给运动传动链
（三）车刀 车刀的种类及用途 （1）按用途分
（2）按刀具材料分 1）整体式高速钢车刀 这种车刀刃磨方便，刀具磨损后可以多次重磨。但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。一般用于较复杂成形表面的低速精车。
2）硬质合金焊接式车刀 这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的。其结构简单，制造刃磨方便，刀具材料利用充分，在一般的中小批量生产和修配生产中应用较多。但其切削性能受工人的刃磨技术水平影响和焊接质量的影响，不适应现代制造技术发展的要求，且刀杆不能重复使用，材料浪费。
3）可转位式车刀 它包括刀杆、刀片、刀垫、夹固元件等部分。这种车刀用钝后，只需将刀片转过一个位置，即可使新的刀刃投入切削。当几个刀刃都用钝后，更换新的刀片。 可转位车刀的刀具几何参数由刀片和刀片槽保证，不受工人技术水平的影响，切削性能稳定，适于大批量生产和数控车床使用。由于节省了刀具的刃磨、装卸、调整时间，辅助时间减少。同时避免了由于刀片的焊接、重磨造成的缺陷。
（二）车床附件及工件装夹方法 车床的通用夹具一般作为车床附件供应，且已经规格化。常见的车床附件有卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、花盘等。 1.卡盘装夹 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘的三只卡爪均匀分布在卡盘的圆盘上，能同步沿径向移动，实现对工件的夹紧或松开，并能实现自动定心（定位），装夹工件时一般不需要找正，使用方便。三爪自定心卡盘夹紧力较小，适用于装夹中小型圆柱形、正三边形或正六边形工件。 四爪单动卡盘 四爪单动卡盘的四只卡爪沿圆周方向均匀分布，卡爪能逐个单独径向移动，装夹工件时，可通过调节卡爪的位且对工件位置进行校正。四爪单动卡盘的夹紧力较大，但校正工件位置麻烦、费时，适宜于单件、小批量生产中装夹非圆形工件。
2 . 顶尖装夹 前顶尖插入主轴锥孔，尾顶尖插人尾座套筒锥孔，两顶尖支承及定位预制有中心孔的工件，工件由安装在主轴上的拨盘通过鸡心夹头带动回转。 两顶尖及鸡心夹头装夹工件的方法适宜于轴类零件的装夹，特别是在多工序加工中，重复定位精度要求较高的场合，但由于顶尖工作部位细小，支承面较小，装夹不够牢靠，不宜采用大的切削用量加工。
在粗加工时，为提高生产率，常采用大的切削用量，切削力很大，而粗加工时工件的位置精度要求不高，这时常采用主轴端用卡盘、尾座端用顶尖的“一夹一顶”装夹方法，以避免上述缺点。下图6所示为轴类零件的“一夹一顶”装夹示意。在粗加工时，为提高生产率，常采用大的切削用量，切削力很大，而粗加工时工件的位置精度要求不高，这时常采用主轴端用卡盘、尾座端用顶尖的“一夹一顶”装夹方法，以避免上述缺点。下图6所示为轴类零件的“一夹一顶”装夹示意。
3 . 中心架、跟刀架辅助支承 在加工特别细长的轴类零件（如光杠、丝杠及其他有阶台的长轴等）时，常使用中心架或跟刀架作辅助支承，以增加工件刚度，防止工件在加工中弯曲变形。 中心架多用于带阶台的细长轴外圆加工。使用时固定于床身的适当位置，调节3个支承爪支承在工件的中部阶台处，阶台外圆分别调头加工。中心架还可用于较长轴的端部加工，如车端平面、钻孔或车孔。 跟刀架安装在床鞍上，随床鞍、刀架一起纵向移动，两个支承块支承在工件已加工表面上，支承块对工件的约束反力用来平衡切削力Fc和背向力FP。跟刀架多用于无阶台的细长光轴加工。
4 . 心轴装夹 当工件内、外圆表面间的位置精度要求较高，且不能在同一次装夹中加工时，常采取先精加工内孔，再以内孔为定位基淮，用心轴装夹后精加工外圆的工艺方法。下图为用心轴装夹工件的示意图。心轴定位圆柱表面具有很高的尺寸精度，两端加工有中心孔，定位圆柱表面对两中心孔的公共轴线有很高的位置精度（同轴度或圆跳动），工件内孔精加工的尺寸精度愈高，则加工后外圆与内孔间的位置精度愈高。
