使用普通机床的零件加工实训样本

第一节 车削加工

车床是所有金属切削机床中使用最广泛的一种。尤其是卧式车床，应用最广。它万能性强，在工业生产中占使用机床台数的60%左右。

一、文明生产与安全技术

（一）车工安全操作技术

1．操作前要穿工作服，袖口应扎紧，戴好工作帽，女同学头发应塞入帽内。夏季禁止穿裙子、短裤和凉鞋上机操作，不准戴手套。

2．工作时，必须集中精力，不许擅离车床。

3．工作时，头不能离工件太近，以防切屑飞进眼睛，车削碎状切屑的工作时，必须戴上护目镜。

4．装夹工件、更换刀具、测量加工表面及变换速度时，须先停车。

5．车床开动时不准用手去摸工件表面，特别是加工螺纹时，严禁用手抚摸螺纹面。 6．工件和车刀必须装夹牢固，以防卡盘在旋转中，发生飞出事故。 7．停车时，不准用手去刹住转动的卡盘。

8．车削时，清除铁屑要用铁钩子，绝不允许用手直接去拿或用量具去钩。 9．工件装夹完毕，应及时取下卡盘扳手，以防开车后飞出伤人。 10．不准任意拆装电器设备。 （二）文明生产

1．工具、夹具、量具及工件，应集中放在操作者周围，不能放在车床的导轨上。 2．量具和刀具不能混放，应分开放置。 3．工具箱应保持清洁、整齐。 4．加工图样要保持整洁与完整。 5．毛坯件与已加工工件要分开堆放。

6．量具用完后要擦净、涂油，放入盒内并及时归还工具室。 7．车床周围应经常保持通畅、清洁。

二、车削加工概述

（一）车削加工

工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法叫车削加工。 工件的转动是主运动，刀具的纵向或横向移动是进给运动，平行于车床主轴的进给是纵向进给，垂直于车床主轴的进给是横向进给，不平行也不垂直于车床主轴的进给是斜向进给。

1．主运动

直接切削工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动。其特征是速度最高，消耗功率最多。

2．进给运动

使工件上预留的多余材料不断进行切除而获得零件需要表面的运动。它配合主运动，不断切除金属，得出具有所需几何特性的已加工表面。

3．切削用量

（1）切削速度ｕc。相对于工件主运动的瞬时线速度，单位为m/s或mm/min。

（2）进给量f。进给运动物体在进给运动方向上的相对位移量。可以用刀具或工件每转或每行程的位移量来表示，单位为mm/r或mm/行程。

（3）背吃刀量ap。又称切削深度，是指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。

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（二）金属切削过程

金属切削过程实质上是工件表面曾受到车刀的作用后发生变形直到剪切断裂破坏的过程。

1．切屑的形成及种类 （1）切屑的形成。工件切削层金属材料在加工过程中受到刀具切削刃及前面的强烈挤压，连续发生弹性变形——塑性变形——剪切断裂，不断被切下而变成从刀具前面流出。同时，切削层金属被切除后在工件表面形成已加工表面。

（2）切屑的种类。由于工件材料、刀具几何结构、切削用量等条件不同，形成的切屑形状也各不相同，常见的基本形态有以下四种，如图1所示。

图1 切屑的基本种类

①带状切屑。是加工塑性材料时常见的一种切屑，底部表面连续光滑，外表面为毛茸状，其切削力波动小，切削过程平稳，但需要采取断屑措施。

②挤裂切屑。外表为锯齿状，内表面有横向裂纹但仍保持连续，其切削力波动较大，切削层底部加工硬化较严重。

③单元切屑。当工件材料的塑性很高时，由于切削层底部表面材料与刀具前面剧烈黏结摩擦，使得切屑横向断裂或折断，形成形状相似的彼此毫无关系的独立单元，即梯形状的单元切屑。其切削力波动较大，切削过程有明显的振动，对加工表面质量影响较大。

④崩碎切屑。切削脆性材料时，因塑性较差，抗拉强度低，切削层未经塑性变形就产生脆性崩裂，形成不规则的碎块状的崩碎切屑。其切削力波动较，切削过程不平稳，已加工表面凹凸不平，表面粗糙度增大。

2．积屑瘤

图2 积屑瘤

积屑瘤俗称刀瘤，在切削速度不高或形成连续性切屑时，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在刀具前刀面切削处粘着一块呈三角状的硬块其硬度是工件材料的2～3倍。当它处于稳定状态时，能切削并保护刀具，但是一旦脱落，会使工件表面粗糙度增大。

3．切削热

在车削中，变形与摩擦所消耗的功绝大部分转变为热能，使刀尖温度升高。切削刃很快会磨钝和损坏，工件质量也差。为了降低温度和减少摩擦等，则必须使用切削液。切削液主

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要有苏打水、乳化液、矿物油、植物油等。 （1）切削液的作用

①冷却 用苏打水、乳化液、肥皂水降低温度。 ②润滑 用矿物油（柴油和机油等）、植物油（菜油和豆油）减少摩擦。 ③清洗 用水去除切屑。

④防锈 用防锈添加剂减少生锈。 （2）切削液的分类

①乳化液：用乳化油（由矿物油、表面活性剂等）加15～20倍水组成，以冷却为主。 ②切削油：主要成分是矿物油，少数采用植物油和动植物油。以润滑为主。 （1）切削液的选用 ①从刀具材料考虑

高速钢刀具：选用以冷却为主的低含量乳化液。 硬质合金刀具：一般不用，，因其耐热性好，性脆，冷却不均易碎裂。 ②从工件材料考虑

中碳钢：

粗车——乳化液；

精车——切削油。 铸铁：

粗车——一般不用；

精车——选用煤油或5～10%的乳化液。 （三）车刀 1．种类

按结构分：焊接车刀、整体式车刀、 机夹式车刀；

按用途分：外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、成形车刀、螺纹车刀等。 2．用途

图3 车刀按用途分类

（1）90°车刀（偏刀）——车削工件外圆、端面和台阶。 （2）45°车刀（弯头车刀）——车削工件外圆端面和倒角。

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（3）内孔车刀——车削工件内孔。 （4）切断刀——切断工件或车削沟槽。

（5）圆头车刀——车削工件圆角、圆槽或成形面。 （6）成形车刀——车削成形面。 （7）螺纹车刀——车削各种螺纹。

（a）整体式 （b）焊接式 （c）机夹式

图4 车刀按结构形式分类

1—刀头；2—刀体；3—刀片；4—圆柱销；5—楔体；6—压紧螺钉。

3．车刀材料

（1）高速钢（锋钢、白钢）

高速钢是含有钨(W)、铬(Cr)、钒(V)、钼(Mo)等合金元素的高合金工具钢，它分为通用性高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢三大类。

与碳素工具钢、合金工具钢相比较，其优点是耐热性好，耐高温高达500～650℃；与硬质合金比较，其最大优点是可加工性，可锻打成各种坯件，制造复杂刀具。它的抗弯强度、冲击韧度是硬质合金的6～10倍。 而且制造简单，刃磨方便，刃口锋利，韧性较好，能承受较大的冲击力。常用作精加工车刀以及成形车刀的材料。但耐热性较差。

高速钢以W18Cr4V应用最为广泛，但钨价昂贵，近年来有两种新牌号W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V为大家所应用。

2．硬质合金（俗称钨钢）

硬质合金是钨和钛的碳化物粉末，加钴（Co）作为粘接剂，高压成型后再高温烧结而成的刀具材料。

硬质合金的特点是硬度高，耐高温，有很好的热硬性，在1000°左右的高温下仍能保持良好的切削性能。其切削速度比高速钢高几倍至几十倍，并能切削高速钢刀具难以切削的材料。但缺点是韧性差，性较脆，怕冲击。但可通过刃磨合理的切削角度来弥补。所以硬质合金是目前应用最广泛的一种车刀材料。

硬质合金按其成分不同，常用的有钨钴合金和钨钛合金两类（1）钨钴类硬质合金 它由WC和Co组成。代号为YG坚韧性（强度和韧性，承受冲击和振动）较好，常用于加工脆性材料或冲击性较大的工件如铸铁。一般用YG8粗加工，YG3精加工。

（2）钨钴钛类硬质合金 它由WC、TiC和Co组成。代号为YT。耐磨性和抗粘附性较好，能承受较高的切削温度，适用于车削钢料或其它韧性材料。一般用YT5粗加工，YT15半精加工，YT30精加工。

为了加工高强度、高硬度的难加工材料，以及提高加工精度，近年来研制出一些新型的刀具材料，如陶瓷材料、人造金刚石、立方氮化硼等。

三、普通车床

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车床的种类很多，有普通车床、六角车床、立式车床、自动和半自动车床等。其中以普通车床应用最广。

为了便于生产、选用和管理，国家制定了机床的编制方法，它是采用文字和数字相结合的方式，分别表示机床的类别、组别、型别和规格，现举例说明如下：

C——机床类别代号（车床类）。用“车”汉语拼音第一个字母的大写来表示； A——重大改进顺序号；

6——机床组别代号（落地及普通车床组）； 1——机床系代号（卧式车床系）；

40——主要参数代号（床身上最大回转直径400mm的1/10）。 （一）车床各部件名称及功用 1．床身

它是用来支撑和连接各个部件的。其上有供溜板箱和尾架移动用的导轨。床身由床脚支承并固定在地基上。

2．主轴箱（床头箱）

主轴箱用来支承主轴，调整转速。主轴右端有外螺纹，用来安装卡盘等附件，内部有锥孔，用来安装顶尖。主轴是空心的，以便棒料通过和用顶杆卸下顶尖。

CA6140型车床的变速箱安装在床身下部，它用电动机驱动。

经过滑移齿轮变速后，运动由带传动传至主轴箱内使主轴获得各种不同的转速。 大多数车床的变速箱和主轴箱是合在一起的，称为主轴变速箱，又称床头箱。 3．挂轮箱

把主轴的转动传给走刀箱。调换箱内齿轮，并与走刀箱配合，可车削不同螺距的螺纹。 4．进给箱

它又称走刀箱，主轴的转动经挂轮箱传给走刀箱。走刀箱的作用是带动光、丝杠旋转，并改变它们的转速使车刀获得不同的移动速度。

图5 CA6140型卧式车床

1—主轴箱；2—卡盘；3—四方刀架；4—照明灯；5—切削液；6—尾座；7—床身；8—丝杠；9—光杠；10

—操纵杆；11—床腿；12—床鞍；13—溜板箱；14—进给箱；15—挂轮箱。

5．溜板箱 （拖板箱）

它是用来把光杠或丝杠的转动变为拖板的移动。使车刀按要求方向作进给运动。

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