學(xué)習(xí)情境1.1_外圓面

1、學(xué)習(xí)情境一學(xué)習(xí)情境一 外圓面加工外圓面加工工作任務(wù) 外圓面加工在開(kāi)展學(xué)習(xí)情境及工作任務(wù)之前，需對(duì)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)有所了解。一、零件的種類及其表面形成原理一、零件的種類及其表面形成原理 1.零件的種類及表面 任何機(jī)器或機(jī)械裝置都由若干零件組成。組成機(jī)械設(shè)備的零件大致可分為六大類： 軸類零件盤套類零件支架箱體類零件六面體類零件特殊類零件機(jī)身機(jī)座類零件。組成零件的表面有以下幾種: 外圓面、內(nèi)圓面、平面錐面、螺紋、齒形溝槽、成形面。機(jī)械零件的表面通常是這些表面的組合。工作任務(wù) 外圓面加工2.零件的表面成形 零件各種表面在機(jī)床上的成形方法有刀尖軌跡法、成形刀具法和展成法三種。（1）刀尖軌跡法 刀尖軌跡法

2、是利用非成形刀具，在一定的切削運(yùn)動(dòng)下，由刀尖軌跡獲得零件所需表面的方法，如一般的車削、刨削和銑削等。工件表面的形狀精度主要取決于機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)的精度。a)車外圓b)刨平面c)銑平面圖0-1 刀尖軌跡法工作任務(wù) 外圓面加工（2）成形刀具法 成形刀具法是利用成形刀具，在一定的切削運(yùn)動(dòng)下，由刀刃形狀獲得零件所需表面的方法，如車球面、銑凸圓弧面和拉孔等。工件表面的形狀精度主要取決于成形刀具的制造和安裝精度。圖0-2 成形刀具法a)車球面b) 銑凸圓弧面c) 拉孔工作任務(wù) 外圓面加工（3）展成法 展成法是在一定的切削運(yùn)動(dòng)下，利用刀具與工件間的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系切出的若干微小面積而包絡(luò)出零件上所需表面的方法，如銼

3、削外圓弧面和插齒等。工件表面的形狀精度主要取決于機(jī)床傳動(dòng)鏈的精度以及刀刃的形狀精度等。圖0-3 展成法a) 銼削外圓弧面b) 插齒工作任務(wù) 外圓面加工二、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量二、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 1.切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) （1）切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削過(guò)程是工件和刀具相互作用的過(guò)程。刀具從工件上切除多余的（或預(yù)留的）金屬，并在高生產(chǎn)率和低成本的前提下，使工件得到符合技術(shù)要求的形狀、位置、尺寸精度和表面質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程，工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)，它由金屬切削機(jī)床來(lái)完成。機(jī)床、夾具、刀具和工件，構(gòu)成一個(gè)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)，切削過(guò)程的各種現(xiàn)象和規(guī)律都在這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中去研究。工作任務(wù) 外圓

4、面加工（2）機(jī)床切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)有直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是，按切削時(shí)工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)所起的作用來(lái)分，可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)：由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動(dòng)，它使切削刀具與工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前刀面接近工件。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng),它使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，即可不斷地或連續(xù)地切除切屑,并獲得具有所需幾何特征的已加工表面。工作任務(wù) 外圓面加工2.切削用量切削用量（1）切削過(guò)程中工件上的表面 外圓車削時(shí)，工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具作縱向直線運(yùn)動(dòng)，形成了工件的外圓表面。在新的表面的形成過(guò)程中，工件上有三個(gè)依次變化的表面：待加工表面；加工

5、表面；已加工表面；（2）切削用量 在切削加工過(guò)程中，需要針對(duì)不同的工件材料、刀具材料和其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求來(lái)選定適宜的切削速度vc 、進(jìn)給量f（或進(jìn)給速度值vf），還要選定適宜的背吃刀量值ap。vc 、f、ap稱之為切削用量三要素。工作任務(wù) 外圓面加工 切削速度：大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)體(刀具 或工件)上外圓或內(nèi)孔某一點(diǎn)的切削速度計(jì)算公式如下： 式中 d工件或刀具上某一點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑(mm)； n工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/s或r/min）。 進(jìn)給速度、進(jìn)給量和每齒進(jìn)給量 進(jìn)給速度vf是單位時(shí)間的進(jìn)給量，單位是mm/s(mm/min)。進(jìn)給量f是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時(shí)兩者沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的

6、相對(duì)位移 (對(duì)于車削、鉆削、鉸削)，單位是mm/r。 式中 z刀具的齒數(shù)； n工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/s或r/min）。 背吃刀量 對(duì)于車削和刨削加工來(lái)說(shuō)，背吃刀量ap為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位是mm。工作任務(wù) 外圓面加工（3）切削用量的合理選擇 目前許多工廠是通過(guò)切削用量手冊(cè)、實(shí)踐總結(jié)或工藝實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇切削用量。制定切削用量時(shí)應(yīng)考慮加工余量、刀具耐用度、機(jī)床功率、表面粗糙度、刀具刀片的剛度和強(qiáng)度等因素。 粗加工時(shí)切削用量的選擇 在選擇粗加工切削用量時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用大的背吃刀量，其次選較大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具耐用度選定一個(gè)合理的切削速度，這樣選擇可減少切削時(shí)間，提高生產(chǎn)率。背

7、吃刀量應(yīng)根據(jù)加工余量和加工系統(tǒng)的剛性確定。 精加工時(shí)切削用量的選擇 選擇精加工或半精工切削用量的原則是在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧必要的生產(chǎn)率。進(jìn)給量根據(jù)工件表面粗糙度的要求來(lái)確定。精加工時(shí)的切削速度應(yīng)避開(kāi)積屑瘤區(qū)，一般硬質(zhì)合金車刀采用高速切削。工作任務(wù) 外圓面加工三、刀具的幾何形狀及刀具材料三、刀具的幾何形狀及刀具材料 1.刀具的類型刀具的類型 根據(jù)用途和加工方法不同，刀具可分為：（1）切刀類： 包括車刀、刨刀、插刀、鏜刀、成形車刀、自動(dòng)機(jī)床和半自動(dòng)機(jī)床用的切刀以及一些專用切刀。多為只有一條主切削刃的單刃刀具。（2）孔加工刀具：在實(shí)體材料上加工出孔或?qū)υ锌讛U(kuò)大孔徑（包括提高原有孔的精度和減

8、小表面粗糙度值）的一種刀具。如麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、深孔鉆、鉸刀、鏜刀等。（3）拉刀類：在工件上拉削出各種內(nèi)、外幾何表面的刀具，生產(chǎn)率高，用于大批量生產(chǎn)，刀具成本高。（4）銑刀類：是一種應(yīng)用非常廣泛的在圓柱或端面具有多齒、多刃的刀具。它可以用來(lái)加工平面、各種溝槽、螺旋表面、輪齒表面和成形表面等。（5）螺紋刀具：指加工內(nèi)、外螺紋表面用的刀具。常用的有絲錐、板牙、螺紋切頭、螺紋滾壓工具以及車刀等。工作任務(wù) 外圓面加工（6）齒輪刀具： 用于加工齒輪、鏈輪、花鍵等齒形的一類刀具，如齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、花鍵滾刀等。（7）磨具類: 用于表面精加工和超精加工的刀具，如砂輪、砂帶、拋光輪等。（8）復(fù)合刀

9、具、自動(dòng)線刀具： 根據(jù)組合機(jī)床和自動(dòng)線特殊加工要求設(shè)計(jì)的專用刀具，可以同時(shí)或依次加工若干個(gè)表面。（9）數(shù)控機(jī)床刀具： 刀具配置根據(jù)零件工藝要求而定，有預(yù)調(diào)裝置、快速換刀裝置和尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)。（10）特種加工刀具：如水刀、激光刀等。工作任務(wù) 外圓面加工2.刀具的幾何形狀刀具的幾何形狀（1）刀具切削部分的組成 以外圓車刀為例，切削部分的組成可使用“三面兩刃一刀尖”來(lái)概括，如圖0-4所示?！叭妗敝浮扒暗睹妗?、“主后刀面”和“副后刀面”，“兩刃”指“主切削刃”和“副切削刃”。 “一刀尖”可以是主、副切削刃的實(shí)際交點(diǎn)，也可以是主、副兩條切削刃連接起來(lái)的一小段切削刃，它可以是圓弧，也可以是直線，通常都稱為

10、過(guò)渡刃。圖0-4 車刀切削部分的組成 工作任務(wù) 外圓面加工（2）車刀切削部分的主要角度 定義刀具角度的輔助平面 如圖0-5所示，基面：通過(guò)主切削刃上一點(diǎn)并與該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面。切削平面：通過(guò)主切削刃上一點(diǎn)并與該點(diǎn)加工表面相切的平面，其包含切削速度。主剖面：通過(guò)主切削刃上一點(diǎn)并與主切削刃在基面上的投影垂直的平面。 圖0-5 定義刀具角度的輔助平面工作任務(wù) 外圓面加工車刀切削部分的主要角度 主偏角kr： 即主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向間夾角（4090）。 副偏角kr： 即副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向間夾角。 主偏角kr、副偏角kr越大，殘留面積越大。 主偏角kr、越大，進(jìn)給抗

11、力越大，切深抗力越小。 前角o： 前刀面與基面間夾角（015）。 工作任務(wù) 外圓面加工圖0-6 車刀切削部分的主要角度后角o： 主后刀面與主切削平面間夾角（612）。工作任務(wù) 外圓面加工3.刀具的材料刀具的材料 刀具切削部分在強(qiáng)烈摩擦、高溫、高壓、高應(yīng)力下工作，在斷續(xù)加工或加工余量不均勻時(shí)，刀具還受到強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，因此刀具材料應(yīng)具備如下的基本要求：高硬度和高耐磨性；足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性；良好的耐熱性；良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。常用刀具材料有工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的為高速鋼和硬質(zhì)合金。工作任務(wù) 外圓面加工四、金屬切削過(guò)程基本規(guī)律四、金屬切削過(guò)程基本規(guī)律 在切削

12、過(guò)程中，產(chǎn)生了切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損與耐用度變化等各種現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的進(jìn)行。 1.切削變形切削變形（1）切屑形成 切削時(shí)，刀尖前面的金屬組織產(chǎn)生了較大的剪切變形。工件上切屑層的金屬材料在刀具前刀面的推擠作用下發(fā)生了塑性變形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。根據(jù)加工材料和加工條件的不同，常見(jiàn)的切屑種類主要包括以下4種基本類型：工作任務(wù) 外圓面加工 帶狀切屑： 其底層表面是光滑的，上表面是毛茸狀的。 節(jié)狀切屑： 又稱擠裂切屑，其外弧表面呈鋸齒狀，內(nèi)弧表面有時(shí)有裂紋。 粒狀切屑： 又稱單元切屑。當(dāng)切削過(guò)程中剪切面上的應(yīng)力超過(guò)工件材料破裂強(qiáng)度時(shí)，則整個(gè)單元被切離成梯形單元，

13、得到單元切屑。 崩碎切屑： 切削脆性材料時(shí)，因工件材料的塑性很小，抗拉強(qiáng)度也很低，切屑未經(jīng)塑性變形就在拉應(yīng)力作用下脆斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切屑。工作任務(wù) 外圓面加工（2）切削變形 由于切削時(shí)金屬的塑性變形，使切下的切屑厚度hch通常要大于切削層厚度hD，而切屑長(zhǎng)度lch卻小于切削長(zhǎng)度lD。用切屑厚度與切削層厚度之比或切削長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比來(lái)表示切屑形成時(shí)的變形程度，比值A(chǔ)hc稱為切削變形系數(shù)，其值越大，說(shuō)明切削的變形程度越大。（3）積屑瘤及對(duì)加工的影響 切屑流經(jīng)刀具前面時(shí)，在高壓力的作用下產(chǎn)生劇烈的摩擦并產(chǎn)生很高的溫度，刀屑接觸區(qū)可分成粘結(jié)區(qū)和滑動(dòng)區(qū)兩部分。由于刀屑接觸面的粘結(jié)摩擦及滯流作用，

14、在中速或較低的切削速度切削塑性金屬材料時(shí)，經(jīng)常在刀具前面粘結(jié)一些工件材料，形成一個(gè)硬度很高的楔塊，這楔塊稱為積屑瘤。積屑瘤堆積的鈍圓弧刃口造成擠壓和過(guò)切現(xiàn)象，使加工精度降低，積屑瘤脫落后粘附在已加工表面上惡化表面粗糙度，所以，在精加工時(shí)應(yīng)避免積屑瘤產(chǎn)生。工作任務(wù) 外圓面加工（4）已加工表面加工硬化 任何刀具的切削刃都很難磨得絕對(duì)鋒利，當(dāng)在鈍圓弧切削刃和其鄰近的狹小后面的切削擠壓摩擦下，切屑晶體向下滑動(dòng)繞過(guò)刃口形成已加工表面。使已加工表面層的金屬晶粒發(fā)生扭曲擠緊、破碎等，構(gòu)成了已加工表面上的變形區(qū)。已加工表面經(jīng)過(guò)嚴(yán)重塑性變形而使表面原硬度增高，這種現(xiàn)象稱為加工硬化（冷硬）。（5）影響切削變形的因

15、素 工件材料： 工件材料強(qiáng)度和硬度越大，變形系數(shù)越小，切屑變形越小。 刀具幾何參數(shù)： 刀具幾何參數(shù)中影響最大的是前角。刀具前角0越大，切屑變形系數(shù)越小。 切削用量： 提高切削速度，切削溫度升高，摩擦系數(shù)減小，切屑變形系數(shù)減小。增大進(jìn)給量，摩擦系數(shù)減小，切屑變形系數(shù)也會(huì)越小。工作任務(wù) 外圓面加工2.切削力切削力刀具在切削工件時(shí)，必須克服材料的變形抗力，克服刀具與工件以及刀具與切屑之間的摩擦力，才能切下切屑，這些抗力就構(gòu)成了實(shí)際的切削力。（1）切削力的估算切削力的大小由很多因素決定，例如工件材料、切削用量、刀具角度、刀具材料以及切削液的使用情況等，其中影響最大的是工件材料和切削用量。工作任務(wù) 外圓

16、面加工指數(shù)切削力形式的經(jīng)驗(yàn)公式 式中：FC、Ff、Fp 切削力、進(jìn)給力和背向力(N)； CFc、CFf、CFp取決于工件材料和切削條件的系數(shù)； XFc、 YFc、 ZFc、XFf、YFf、ZFf、XFp、YFp、ZFp3個(gè)分力公式中切削速度vc、進(jìn)給量f和背吃刀量ap的指數(shù)； KFc、KFf、KFp當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的試驗(yàn)條件不符時(shí)，各種因素對(duì)各切削分力的修正系數(shù)。切削層單位面積切削力形式的經(jīng)驗(yàn)公式 各種工件材料的切削層單位面積切削力kC可在有關(guān)手冊(cè)中查到。由上式可得到切削力FC的計(jì)算公式： 式中：KFC為切削條件修正系數(shù)。工作任務(wù) 外圓面加工（2）切削功率的計(jì)算 用切削層單位面積切

17、削力可以計(jì)算切削力工作功率。工作功率Pe可分為兩部分：一是主運(yùn)動(dòng)消耗的功率Pc(W)，即切削功率；二是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)消耗的功率Pf (W)，即進(jìn)給功率。計(jì)算公式如下： 式中：Fc、Ff 切削力和進(jìn)給力（N）； Vc 切削速度（m/s）； nw 工件轉(zhuǎn)速（r/s）； f 進(jìn)給量（mm/r）。（3）影響切削力的因素 在切削加工中，切削力越大，機(jī)床和刀具的負(fù)擔(dān)越大，發(fā)熱和變形也會(huì)越嚴(yán)重，同時(shí)還會(huì)影響到加工系統(tǒng)的剛度。影響切削力大小的因素主要包括以下幾方面：工件材料的影響；刀具幾何參數(shù)的影響；切削用量的影響；刀具材料的影響；切削液的影響。工作任務(wù) 外圓面加工3.切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度（1）切削熱的

18、來(lái)源及傳出 切削熱是切削過(guò)程中切削區(qū)的變形和摩擦所消耗的能量轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的熱。其中包括剪切區(qū)變形功形成的熱、切屑與前（刀）面摩擦功形成的熱、已加工表面與刀具后（刀）面摩擦功形成的熱。這些切削熱又分別通過(guò)切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)傳散。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及周圍介質(zhì)的狀況。一般情況下，切削熱大部分由切屑帶走和傳入工件，所以能保證刀具正常工作。（2）切削溫度及其測(cè)定 切削溫度一般指切屑與前（刀）面接觸區(qū)域的平均溫度，是切削熱在工件與刀具上作用的結(jié)果，在刀具和工件一定的前提下，切削溫度的高低決定于切削熱產(chǎn)生的多少和傳散的快慢。工作任務(wù) 外圓面加工（3）影響切削溫度的因素 切削

19、用量：切削用量中，切削速度對(duì)切削溫度影響最大，進(jìn)給量次之，背吃刀量影響最小。 刀具幾何參數(shù)：刀具幾何參數(shù)中，前角增大，切削變形減小，摩擦減小，產(chǎn)生的熱量少，切削溫度低；但前角進(jìn)一步增大，則因刀具的散熱體積減小，切削溫度不會(huì)進(jìn)一步降低。 工件材料：工件材料是通過(guò)強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能對(duì)切削溫度產(chǎn)生影響的。材料的強(qiáng)度、硬度高，切削時(shí)所耗功率就多，產(chǎn)生的切削熱也多，溫度就越高。 刀具磨損的影響：刀具磨損量越大，切削溫度升高越快；磨損量達(dá)到一定值后，對(duì)切削溫度的影響加??；切削速度越高，刀具磨損對(duì)切削溫度的影響就越顯著。 切削液的影響：使用切削液對(duì)降低切削溫度、減少刀具磨損和提高已加工表面質(zhì)量有明顯

20、的效果。切削液的熱導(dǎo)率、比熱容和流量越大，切削溫度越低。工作任務(wù) 外圓面加工4.刀具磨損與刀具耐用度刀具磨損與刀具耐用度在切削過(guò)程中，刀具切除工件上的金屬層，同時(shí)工件與切屑對(duì)刀具作用，使刀具磨損。刀具嚴(yán)重磨損，會(huì)縮短刀具使用時(shí)間，惡化加工表面質(zhì)量，增加刀具材料損耗。刀具磨損形式分為正常磨損和非正常磨損兩大類。切削時(shí)刀具的磨損是在高溫高壓條件下產(chǎn)生的。因此，形成刀具磨損的原因就非常復(fù)雜，它涉及到機(jī)械、物理、化學(xué)和相變等的作用?，F(xiàn)將其中主要的原因簡(jiǎn)述如下：（1）磨粒磨損： 在切削過(guò)程中，刀具上經(jīng)常被一些硬質(zhì)點(diǎn)刻出深淺不一的溝痕。這主要由于“磨?！钡那邢髯饔迷斐傻?。（2）粘結(jié)磨損： 切屑與前刀面、加

21、工表面與后刀面之間在壓力和溫度作用下，接觸面吸附膜被擠破，形成了新鮮表面接觸，當(dāng)接觸面間達(dá)到原子間距離時(shí)就產(chǎn)生粘結(jié)。工作任務(wù) 外圓面加工（3）擴(kuò)散磨損： 切削時(shí)在高溫作用下，接觸面間分子活動(dòng)能量大，造成了合金元素相互擴(kuò)散置換，使刀具材料機(jī)械性能降低，若再經(jīng)摩擦作用，刀具容易被磨損。（4）相變磨損： 當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^(guò)材料相變溫度時(shí)，刀具表面金相組織發(fā)生變化。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇。（5）氧化磨損： 氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。在主、副切削刃與切削層金屬表面接觸處，硬質(zhì)合金中WC、 Co與空氣介質(zhì)中O2化合成脆性、低強(qiáng)度的氧化膜WO2，該膜受到了工件表面中氧化皮、硬化

22、層等摩擦和沖擊作用，形成了邊界磨損。刀具耐用度是指刃磨后的刀具從開(kāi)始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所用的切削時(shí)間。用T分鐘表示。因?yàn)橛绊懙毒吣p的主要因素是切削溫度，而切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，因此，切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大。刀具耐用度合理數(shù)值應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)率和加工成本確定。刀具耐用度合理數(shù)值有兩種：最高生產(chǎn)率耐用度TP,最低生產(chǎn)成本耐用度Tc 。各因素變化對(duì)刀具耐用度的影響，主要是通過(guò)它們對(duì)切削溫度的影響而起作用的。 工作任務(wù) 外圓面加工 切削用量的影響 切削用量vc、f 和ap對(duì)刀具耐用度的影響規(guī)律如同對(duì)切削溫度的影響規(guī)律。即vc、f 和ap增大，使切削溫度提高、刀具耐用度下降，其中v

23、c影響最大，其次f、ap最小。 刀具幾何參數(shù)的影響 選擇合理的刀具幾何參數(shù)，是確保刀具耐用度的重要途徑；改進(jìn)刀具幾何參數(shù)可使刀具耐用度有較大幅度提高。因此，刀具耐用度是衡量刀具幾何參數(shù)合理和先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。 加工材料的影響 加工材料的強(qiáng)度、硬度越高，產(chǎn)生的切削溫度越高，故刀具磨損越快，刀具耐用度T越低。此外，加工材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，均能使切削溫度升高因而使刀具耐用度T降低。工作任務(wù) 外圓面加工五、金屬切削過(guò)程基本規(guī)律的應(yīng)用五、金屬切削過(guò)程基本規(guī)律的應(yīng)用 運(yùn)用金屬切削過(guò)程基本規(guī)律的理論，從解決控制切屑、改善材料加工性能，合理選用切削液，刀具幾何參數(shù)和切削用量等方面的問(wèn)題，來(lái)達(dá)到保證加工質(zhì)

24、量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。1.工件材料的切削性能的改善工件材料的切削性能的改善影響材料切削性能的主要因素有以下幾方面：(1)材料的硬度： 材料的硬度越高，切削力越大，刀具磨損加劇，加工性能變差。(2)材料的強(qiáng)度： 材料的強(qiáng)度越高，切削力越大，刀具磨損加劇，加工性能變差。工作任務(wù) 外圓面加工(3)材料的塑性和韌性： 強(qiáng)度相同時(shí)，塑性和韌性越大的材料，變形越大，切削力越大，切削性能變差。(4)材料的導(dǎo)熱性： 材料導(dǎo)熱性越好，由切屑和工件傳出的熱量越多，有利于降低切削區(qū)溫度，能改善材料的切削性能。(5)材料的化學(xué)成分： 材料中含碳量越高，材料強(qiáng)度和硬度越高，切削力越大，刀具越容易磨損；含

25、碳量太低，塑性和韌性較高，不易斷屑，加工表面粗糙。(6)金相組織： 鋼中鐵素體塑性大，珠光體硬度高，馬氏體硬度更大。因此，鐵素體含量越高，切削性能越好，馬氏體含量越高，切削性能越差。工作任務(wù) 外圓面加工 在實(shí)際生產(chǎn)中可以采用以下方法改善材料的切削性能： (1)調(diào)整材料的化學(xué)成分： 如在鋼中加入少量的硫、硒、鉛、鉍、磷等，雖略降低鋼的強(qiáng)度，但也同時(shí)降低鋼的塑性，對(duì)加工性有利。 (2)對(duì)材料進(jìn)行熱處理： 同樣成分的材料，金相組織不同，加工性也不同。低碳鋼通過(guò)正火處理后，細(xì)化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于減小刀具的粘結(jié)磨損，減小積屑瘤，改善工件表面粗糙度；高碳鋼球化退火后，硬度下降，可減小刀具磨損

26、；不銹鋼以調(diào)質(zhì)到HRC28為宜，硬度過(guò)低，塑性大，工件表面粗糙度差，硬度高則刀具易磨損；白口鑄鐵可在9501000范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間退火而成可鍛鑄鐵，切削就較容易。（3）選擇加工性好的材料狀態(tài)： 低碳鋼經(jīng)冷拉后，塑性大為下降，加工性好；鍛造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改為熱軋后加工性得以改善。工作任務(wù) 外圓面加工2.切削液及其應(yīng)用切削液及其應(yīng)用 切削液主要用來(lái)減少切削過(guò)程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對(duì)提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度起重要的作用。切削液可起到冷卻作用、潤(rùn)滑作用、洗滌與防銹作用。 常用切削液有水溶液、切削油、乳化液與極壓切削液等。3.刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀

27、具幾何參數(shù)的合理選擇當(dāng)?shù)毒卟牧虾偷毒呓Y(jié)構(gòu)確定后，合理選擇和改進(jìn)刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。工作任務(wù) 外圓面加工（1）前角的選擇 前角選擇原則：在刀具強(qiáng)度許可條件下，盡量選用大的前角。對(duì)于成形刀具來(lái)說(shuō)（車刀、銑刀和齒輪刀具等），減小前角，提高零件的加工精度。（2）后角的選擇 后角選擇原則是：在不產(chǎn)生較大摩擦的條件下，應(yīng)適當(dāng)減小后角。（3）主偏角和副偏角的選擇 在加工工藝系統(tǒng)剛性滿足的條件下，應(yīng)選較小主偏角；加工高強(qiáng)度、高硬度材料時(shí)為提高刀具強(qiáng)度壽命，應(yīng)選較小主偏角，在出現(xiàn)帶狀切屑時(shí)，應(yīng)考慮加大主偏角。副偏角大小主要影響已加工表面粗糙度，選擇的原則是，在不影響摩擦和振

28、動(dòng)的條件下應(yīng)選擇較小副偏角。（4）刃傾角的選擇 增大刃傾角可增加實(shí)際工作前角和刃口鋒利程度，可提高加工質(zhì)量。選用負(fù)刃傾角，可提高刀具強(qiáng)度，改變刀刃受力方向，提高刀刃抗沖擊能力，但過(guò)大負(fù)刃傾角會(huì)使背向力增大。工作任務(wù) 外圓面加工4.切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇 要提高生產(chǎn)效率，應(yīng)盡量增大切削用量。事實(shí)上，在提高切削用量時(shí)會(huì)受到切削力、切削功率、刀具耐用度和加工表面粗糙度等許多因素的限制。確定切削用量的原則應(yīng)該是：能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許條件下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下選取一組最大切削用量。 工作任務(wù) 外圓面加工六、金屬

29、切削機(jī)床簡(jiǎn)介六、金屬切削機(jī)床簡(jiǎn)介 1.金屬切削機(jī)床的分類金屬切削機(jī)床的分類 機(jī)床主要是按加工性質(zhì)和所用刀具進(jìn)行分類的，根據(jù)我國(guó)制定的機(jī)床型號(hào)編制方法，目前將機(jī)床分為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床及其他機(jī)床。工作任務(wù) 外圓面加工2.金屬切削機(jī)床的型號(hào)編制金屬切削機(jī)床的型號(hào)編制（1）機(jī)床型號(hào)的編制方法 機(jī)床的型號(hào)必須反映機(jī)床的類型、主要參數(shù)、使用和結(jié)構(gòu)特性等。機(jī)床型號(hào)包含機(jī)床的類別代號(hào)、機(jī)床的特性代號(hào)、機(jī)床的組別和型別代號(hào)、主要性能參數(shù)代號(hào)以及機(jī)床重大改進(jìn)序號(hào)等。（2）機(jī)床的類別代號(hào) 用大寫的漢語(yǔ)拼音字母代表機(jī)床的類別，例如用“

30、C”表示“車床”，讀作“車”。詳細(xì)的類別代號(hào)如表1-1所示。工作任務(wù) 外圓面加工（3）機(jī)床的特性代號(hào) 機(jī)床的特性代號(hào)包括通用特性和結(jié)構(gòu)特性，也用漢語(yǔ)拼音字母表示。表1-2列出了各種通用特性，使用時(shí)直接加在類別代號(hào)之后，如CM6132型號(hào)中“M”表示“精密”之意，指精密普通車床。（4）機(jī)床的組別和型別代號(hào) 每一類機(jī)床分為若干組，每組又分為若干型。用兩位數(shù)字作為組別和型別代號(hào)，位于類別和特性代號(hào)之后，第一位數(shù)字表示組別，第二位數(shù)字表示型別。工作任務(wù) 外圓面加工（5）機(jī)床的主參數(shù) 表示機(jī)床規(guī)格和加工能力的主要參數(shù)，用兩位十進(jìn)制數(shù)并以折算值表示。例如，車床的主參數(shù)是工件的最大回轉(zhuǎn)直徑數(shù)除10，即為主參

31、數(shù)值。有時(shí)候，型號(hào)中除主參數(shù)外還需表明第二主參數(shù)（亦用折算值），以“”號(hào)分開(kāi)。（6）機(jī)床重大改進(jìn)的序號(hào) 性能和結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)重大改進(jìn)的機(jī)床，應(yīng)在原機(jī)床型號(hào)后面以英文字母A、B、C、D表示是第幾次改進(jìn)的序號(hào)，例如Z3040A表明是第一次重大改進(jìn)。此外，多軸機(jī)床的主軸數(shù)目，要以阿拉伯?dāng)?shù)字表示在型號(hào)后面，并用“”分開(kāi)，例如C21406是加工最大棒料直徑為400mm的臥式6軸自動(dòng)車床的型號(hào)表示方法。學(xué)習(xí)情境二學(xué)習(xí)情境二 外圓面加工外圓面加工1.1子任務(wù)一子任務(wù)一 車削加工外圓面車削加工外圓面工作任務(wù) 外圓面加工1.1.1 工作任務(wù)工作任務(wù) 車削加工圖1-1所示臺(tái)階零件外圓面。圖1-1 臺(tái)階零件圖樣工作任務(wù)

32、外圓面加工1.1.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.1.2.1 知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 熟悉車削加工的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍； 了解車床的類型及組成，并能熟練操作車床 能夠合理選擇車刀類型，正確使用車床夾具與安裝方法； 掌握外圓車削加工工藝； 能夠正確制定外圓車削加工工藝過(guò)程。 1.1.2.2 能力目標(biāo)能力目標(biāo) 能運(yùn)用相關(guān)資源，查閱、收集、理解完成工作任務(wù)的信息； 能使用已有信息資源制訂正確的加工工藝方案； 能獨(dú)立使用各種資源條件完成工作任務(wù)。 能對(duì)工作結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)評(píng)價(jià)與改進(jìn)。 培養(yǎng)發(fā)散思考和創(chuàng)新的能力。 1.1.2.3 素質(zhì)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力； 培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、成員

33、協(xié)調(diào)能力和決策能力； 具備良好的溝通能力及評(píng)價(jià)自我和他人的能力。 強(qiáng)烈的責(zé)任感和良好的工作習(xí)慣； 培養(yǎng)節(jié)約及保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。工作任務(wù) 外圓面加工1.1.3 任務(wù)資訊任務(wù)資訊 本任務(wù)中，臺(tái)階零件表面主要是具有回轉(zhuǎn)特性的外圓面，而車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，就其精度來(lái)說(shuō)，一般適合于作為外圓表面粗加工和半精加工方法。對(duì)工件進(jìn)行車削加工前，必須了解以下知識(shí)。 1.1.3.1 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接1車削加工概述車削加工概述 車削是在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)來(lái)改變毛坯形狀和尺寸，將其加工成所需要零件的一種切削加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其精度來(lái)說(shuō)，一般適合于作

34、為外圓表面粗加工和半精加工方法。在各種機(jī)械加工方法中，主運(yùn)動(dòng)為工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的車削加工特別適合于具有回轉(zhuǎn)特性的外圓面。工作任務(wù) 外圓面加工 1. 車削加工的應(yīng)用 車削可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、溝槽、端面、成形面等，其具體應(yīng)用如圖1-2所示。工作任務(wù) 外圓面加工 2車削加工的工藝特點(diǎn) （1）易于保證工件各個(gè)加工表面間的位置精度。車削加工時(shí)，工件繞同一固定軸線旋轉(zhuǎn)，各個(gè)表面加工時(shí)具有同一回轉(zhuǎn)軸線，因此易于保證外圓面之間的同軸度以及外圓面與端面之間的垂直度。 （2）切削過(guò)程平穩(wěn)。除了加工斷續(xù)表面外，一般情況下車削加工是連續(xù)的，不像銑削和刨削加工有刀齒的切人和切出的沖擊。車削

35、加工時(shí)，切削力基本恒定，切削過(guò)程平穩(wěn)，可以采用較大的切削用量和較高的切削速度進(jìn)行高速切削以提高生產(chǎn)率。 （3）刀具簡(jiǎn)單。車刀的制造、刃磨和安裝都很方便，可以根據(jù)具體要求靈活選擇刀具角度，這有助于加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的保證。 （4）適合有色金屬的精加工。有色金屬本身的硬度低，塑性大，若采用砂輪磨削則容易堵塞砂輪，難以獲得光潔的表面。因此，當(dāng)有色金屬表面粗糙度要求較低時(shí)，可以使用切削性能較好的刀具以較小的背吃刀量和進(jìn)給量以及較高的切削速度進(jìn)行精細(xì)車。工作任務(wù) 外圓面加工1.1.3.2 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接2車削裝備車削裝備 在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)來(lái)改變毛坯形狀和尺寸，將其加工成所需零件的

36、一種切削加工方法，稱為車削。車床、車刀以及車床夾具是車削裝備的主要組成要素。 1車床 車床類機(jī)床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)面，如內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面、成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面等，有些車床還能加工螺紋面。由于大多數(shù)機(jī)器零件都具有回轉(zhuǎn)表面，車床的通用性又較廣，因此，在一般機(jī)器制造廠中，車床的應(yīng)用極為廣泛，在金屬切削機(jī)床中所占的比重最大，約占機(jī)床總臺(tái)數(shù)的20%50%，甚至更多。 車床種類豐富，主要有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動(dòng)車床、數(shù)控車床等，能滿足不同的生產(chǎn)需求。工作任務(wù) 外圓面加工（1）臥式車床。臥式車床是常見(jiàn)的車床類型，如圖1-3所示，其主軸水平布置，適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上

37、的內(nèi)外圓柱面、圓錐面及成形回轉(zhuǎn)表面，還可以加工各種螺紋以及鉆孔滾花等操作。1一主軸箱；2一刀架；3-尾座；4一床身；5一床腿；6-溜板箱；7一進(jìn)給箱；8一交換齒輪箱；圖1-3 臥式車床的結(jié)構(gòu)組成工作任務(wù) 外圓面加工 (2)立式車床。立式車床的主軸垂直布置，工件安裝方便，主軸不會(huì)因重力而彎曲變形，通常適合于車削精度高，直徑大、厚度小以及形狀不規(guī)則的零件，其結(jié)構(gòu)組成如圖1-4所示。（a）單柱式立式車床 （b）雙柱式立式車床1底座； 2工作臺(tái)； 3立柱； 4垂直刀架； 5橫梁； 6垂直刀架進(jìn)給箱； 7側(cè)刀架； 8側(cè)刀架進(jìn)給箱； 9頂梁；圖1-4 立式車床的結(jié)構(gòu)組成工作任務(wù) 外圓面加工 (3)轉(zhuǎn)塔車床

38、。轉(zhuǎn)塔車床又稱六角車床，如圖1-5所示。其上具有能裝多把刀的轉(zhuǎn)塔刀架。通過(guò)轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位來(lái)更換刀具，以實(shí)現(xiàn)零件的車削、鉆削、鉸削等加工。轉(zhuǎn)塔車床適用于成批生產(chǎn)零件。1主軸箱； 2剪刀架； 3六角轉(zhuǎn)塔刀架； 4床身； 5溜板箱； 6進(jìn)給箱；圖1-5 轉(zhuǎn)塔車床的結(jié)構(gòu)組成工作任務(wù) 外圓面加工（4）自動(dòng)車床。圖1-6所示為一臺(tái)自動(dòng)車床的結(jié)構(gòu)組成圖。在自動(dòng)車床上能夠自動(dòng)按照既定的加工次序完成零件的加工過(guò)程，當(dāng)一個(gè)零件加工完畢后，自動(dòng)退刀進(jìn)料，然后進(jìn)行下一產(chǎn)品的車削加工，生產(chǎn)效率大大提高。1底座；2床身；3主軸箱；4分配軸；5前刀架；6上刀；7后刀架；8六角回轉(zhuǎn)刀架；圖1-6 自動(dòng)車床的結(jié)構(gòu)組成工作任務(wù)

39、外圓面加工（5）數(shù)控車床。數(shù)控車床在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，主要通過(guò)數(shù)控程序自動(dòng)完成復(fù)雜表面的加不但具有很高的加工質(zhì)量，還具有極高的生產(chǎn)效率。圖1-7所示為一臺(tái)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成圖。1底座；2控制臺(tái)；3轉(zhuǎn)塔刀架；4刀架溜板；5車身；6床身導(dǎo)規(guī)；圖1-7 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成工作任務(wù) 外圓面加工在車削加工時(shí)，選擇車床的原則如下。 單件或小批量生產(chǎn)的各種軸、套和盤類零件時(shí)，先用通用性較強(qiáng)的臥式車床。 加工直徑大而長(zhǎng)度較短的重型零件，可選用立式車床。 大批量生產(chǎn)外形復(fù)雜、且具有內(nèi)孔及螺紋的中小型軸、套類零件，可選用轉(zhuǎn)塔車床。 大批量生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜的小型零件，如螺釘、螺母、管接頭等，可選用半自動(dòng)或自動(dòng)車床

40、。 加工形狀復(fù)雜且精度較高的軸類零件，可選用數(shù)控車床。工作任務(wù) 外圓面加工 2車刀 車刀是金屬切削加工中使用最廣的刀具。車刀可用于普通車床、和半自動(dòng)車床上，加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、切槽或切斷等不同的加工工序。車刀按其用途不同可分為外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷刀等類型。 （1）外圓車刀。下面將以直頭外圓車刀、彎頭外圓車刀和90外圓車刀為例來(lái)介紹外圓車刀的特點(diǎn)和用途。 直頭外圓車刀：圖1-8所示為直頭外圓車刀，用于車削外圓錐表面。主偏角與副偏角基本對(duì)稱，一般在45左右，前角可在5030之間選用，后角一般為612。 彎頭外圓車刀：圖1-9所示為彎頭外圓車刀，通用性好，應(yīng)用廣，用于車削外圓柱

41、、外圓錐表面、端面和倒棱，適用于粗車加工余量大、表面粗糙、有硬皮或形狀不規(guī)則的零件，能承受較大的沖擊力，刀頭強(qiáng)度高，耐用度高，主偏角為45和75。 90外圓車刀：圖1-10所示為90外圓車刀，用于精加工，加工細(xì)長(zhǎng)軸和剛性不好的軸類零件、階梯軸、凸肩或端面。偏刀分為左偏刀和右偏刀兩種，常用的是右偏刀，主偏角為90。工作任務(wù) 外圓面加工（2）端面車刀。圖1-11所示為端面車刀，專門用于加工工件的端面，一般由工件外圓向中心推進(jìn)，加工帶孔的工件端面時(shí)，也可由中心向外圓進(jìn)給。圖1-8 直頭外圓車刀圖 圖1-9 彎頭外圓車刀圖1-10 90外圓車刀 圖1-11 端面車刀工作任務(wù) 外圓面加工 （3）內(nèi)孔車刀

42、。圖1-12所示為內(nèi)孔車刀，用來(lái)加工內(nèi)孔，它可以分為通孔刀和不通孔刀兩種。通孔刀的主偏角小于90一般為4575，副偏角為2045；不通孔刀的主偏角應(yīng)大于90，刀尖在刀桿的最前端，為了使內(nèi)孔底面車平，刀尖與刀桿外端距離應(yīng)小于內(nèi)孔的半。擴(kuò)孔刀的后角應(yīng)比外圓車刀稍大，一般為1020。 （4）切斷刀。圖1-13所示為切斷刀，專門用于切斷工件或切窄槽。切斷刀和切槽刀結(jié)構(gòu)形式相同，不同點(diǎn)在于切斷刀的刀頭伸出較長(zhǎng)且寬度很小，因此，切斷刀狹長(zhǎng)，剛性差；切槽刀刀頭伸出長(zhǎng)度和寬度取決于所加工工件的上槽的深度和寬度。工作任務(wù) 外圓面加工（5）螺紋車刀。圖1-14所示為螺紋車刀。螺紋按牙型有三角形、方形、梯形等，使用

43、的螺紋車刀有三角形螺紋車刀、方形螺紋車刀、梯形螺紋車刀等。螺紋車刀的種類很多，其中以三角形螺紋車刀應(yīng)用最廣泛。采用三角形螺紋車刀車削公制螺紋時(shí)，其刀尖角必須為 60，前角取 0。圖1-12 內(nèi)孔車刀 圖1-13 切斷刀 圖1-14 螺紋車刀工作任務(wù) 外圓面加工 車刀按其結(jié)構(gòu)又可分為4種形式，即整體式車刀、焊接式車刀、機(jī)夾式車刀和可轉(zhuǎn)位式車刀，如圖1-15所示。圖1-15 車刀結(jié)構(gòu)工作任務(wù) 外圓面加工 3車床夾具及裝夾方法 機(jī)床夾具是在機(jī)械制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，以接受加工或檢測(cè)并保證加工要求的機(jī)床附加裝置，簡(jiǎn)稱為夾具。車床常用的夾具有：三爪卡盤、四抓卡盤、頂尖等。 （1

44、）三爪卡盤。三爪卡盤是車床最常用的附件，分為動(dòng)力夾緊和手動(dòng)夾緊兩大類 工作任務(wù) 外圓面加工 動(dòng)力夾緊三爪卡盤：圖1-16所示為三爪卡斜楔式動(dòng)力卡盤簡(jiǎn)圖及外形結(jié)構(gòu)，用以?shī)A緊工件的外圓或內(nèi)孔。動(dòng)力源通過(guò)螺桿1使開(kāi)有3條均布斜槽的楔心套2向左或向右移動(dòng)，帶動(dòng)與其配合的3個(gè)卡爪座，通過(guò)卡爪將工件夾緊或松開(kāi)。該卡盤可以更換卡爪，以適應(yīng)不同直徑的工件的自動(dòng)定心和快速松、夾?？ūP外徑有160, 200, 250, 320等幾種。動(dòng)力卡盤夾緊可靠、迅速，適用于數(shù)控車床。結(jié)構(gòu)圖(1-螺桿 2-楔心套 3-卡爪座） 實(shí)物圖圖1-16 三爪斜楔式動(dòng)力卡盤工作任務(wù) 外圓面加工 手動(dòng)夾緊三爪卡盤：手動(dòng)夾緊三爪卡盤如圖1

45、-17所示，當(dāng)扳手方樺插人小錐齒輪的方孔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與其嚙合的大錐齒輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，大錐齒輪背面是平面螺紋，3個(gè)卡爪背面的端面螺紋與其嚙合。因此當(dāng)平面螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)卡爪同時(shí)作向心或離心移動(dòng)，從而把工件夾緊或松開(kāi)。由此可見(jiàn)三爪卡盤的3個(gè)爪是聯(lián)動(dòng)的，可以達(dá)到自動(dòng)定心兼夾緊的目的。其裝夾工作方便，但定心精度不高，工件上同軸度要求較高的表面，應(yīng)盡可能在一次裝夾中車出。該卡盤適用于普通車床。圖1-17 手動(dòng)夾緊三爪卡盤工作任務(wù) 外圓面加工 （2）四爪卡盤。四爪卡盤同樣分為動(dòng)力夾緊四爪卡盤和手動(dòng)夾緊四爪卡盤。 動(dòng)力夾緊四爪卡盤：圖1-18所示為四爪動(dòng)力卡盤結(jié)構(gòu)。動(dòng)力源通過(guò)連接桿使螺栓1左拉時(shí)，連接套2帶動(dòng)壓套9左

46、移，通過(guò)鋼球3推動(dòng)內(nèi)、外套6, 7，使水平、垂直的兩對(duì)杠桿4各繞軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)卡爪座8、卡爪10向心移動(dòng)，以?shī)A緊工件。由于內(nèi)、外套帶有錐度，壓力作用在鋼球上時(shí)，能通過(guò)錐面作相對(duì)滑動(dòng)，因而每對(duì)卡爪能保證各自的定心，且4個(gè)卡爪的夾緊力基本相等，夾緊可靠?？ㄗ筛鶕?jù)工件的不同尺寸進(jìn)行更換。該卡盤適合加工四方形、軸類及盤類零件。工作任務(wù) 外圓面加工1螺栓2連接套3鋼球4杠桿5軸6、7內(nèi)、外套8卡爪座9壓套10卡爪圖1-18 四爪動(dòng)力卡盤結(jié)構(gòu) 手動(dòng)夾緊四爪卡盤：手動(dòng)夾緊四爪卡盤有4個(gè)對(duì)稱分布的卡爪，每一個(gè)卡爪均可以獨(dú)立移動(dòng)?？ㄗΡ趁嬗幸粋€(gè)半圓柱內(nèi)螺紋同絲杠結(jié)合，絲杠向外一端有一方孔用來(lái)安插扳手方樺用以轉(zhuǎn)

47、動(dòng)絲杠帶動(dòng)跟它嚙合的卡爪移動(dòng)?？筛鶕?jù)工件的大小、形狀調(diào)節(jié)各卡爪的位置。工件的旋轉(zhuǎn)中心通過(guò)分別調(diào)整4個(gè)卡爪來(lái)確定。該卡盤適用于裝夾截面為矩形、正方形、橢圓形或其他不規(guī)則形狀的工件。 工作任務(wù) 外圓面加工圖1-19 四爪卡盤找正工件 手動(dòng)夾緊四爪盤裝夾工件時(shí)，關(guān)鍵的問(wèn)題是將工件加工部分的旋轉(zhuǎn)軸線找正到與車床主軸的回轉(zhuǎn)線相一致。一般在四爪卡盤上裝夾的工件需預(yù)先劃線并結(jié)合劃針或百分表等器 具進(jìn)行找正，如圖1-19.工作任務(wù) 外圓面加工 (3）頂尖。頂尖是裝夾在主軸錐孔和尾座套筒內(nèi)的附件。對(duì)于較長(zhǎng)的工件（如長(zhǎng)軸、絲桿等）或同軸度要求比較高且需要調(diào)頭加工的軸類工件，需用兩頂尖裝夾工件，如圖1-20所示。其

48、前頂尖為普通頂尖，裝在主軸孔內(nèi)，并隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，后頂尖為活頂尖裝在尾架套筒內(nèi)。工件利用中心孔被頂在前后頂尖之間，此種裝夾工件的方法稱為兩頂尖裝夾。圖1-20 兩頂尖裝夾工件工作任務(wù) 外圓面加工 兩頂尖裝夾工件方法如下： 檢查前后頂尖的中心位置：檢查方法如圖1-21所示，移動(dòng)車床尾座，使前后頂尖接觸，目測(cè)是否對(duì)準(zhǔn)，如有偏移，應(yīng)調(diào)整尾座的橫向位置，直至對(duì)準(zhǔn)。圖1-21 檢查前后頂尖對(duì)中方法工作任務(wù) 外圓面加工 選用、安裝夾頭：前后頂尖不能直接帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，必須通過(guò)夾頭帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，夾頭有卡箍夾頭與對(duì)夾夾頭，如圖1-22所示，可根據(jù)工件直徑選用。 調(diào)整尾座位置：套筒應(yīng)盡可能伸出短些，當(dāng)前后兩頂尖的

49、位置接近工件長(zhǎng)度時(shí)可鎖定尾座。 安裝工件：將裝有夾頭的一端裝在前頂尖上，左手握住工件，右手搖動(dòng)尾座手輪，使前后頂尖頂人工件中心孔內(nèi)。 調(diào)整刀具位置：移動(dòng)床鞍，使車刀刀尖離工件右端面距離為510 mm.工作任務(wù) 外圓面加工 調(diào)整工件的支撐程度：用手扳轉(zhuǎn)工件，使工件在前后頂尖間既能轉(zhuǎn)動(dòng)又無(wú)軸向間隙，說(shuō)明支撐松緊合適，可鎖緊尾座套筒。支撐過(guò)松，易產(chǎn)生振動(dòng)，甚至工件飛出；支撐過(guò)緊，工件易變形，易損壞頂尖。（a）卡箍夾頭 （b）對(duì)夾夾頭圖1-22 夾頭工作任務(wù) 外圓面加工 1.1.3.3 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接3外圓車削加工工藝外圓車削加工工藝 圓柱表面是構(gòu)成各種機(jī)械零件的基本表面之一，如各類軸、套筒等都是由

50、大小不同的圓柱表面組成的，車外圓是車削加工方法最基本的工作內(nèi)容。下面將介紹外圓車削的過(guò)程和形式。工作任務(wù) 外圓面加工 1車削過(guò)程（1）車削前的準(zhǔn)備。（2）工件的裝夾。（3）工件的校正。（4）車刀的選用。 常用的外圓車刀有：45彎頭車刀、75和90偏刀。如圖1-23所示，45彎頭車刀用于車外圓、端面和倒角；75偏刀用于粗車外圓；90偏刀用于車臺(tái)階、外圓與細(xì)長(zhǎng)軸。（5）車削用量選擇。 車削時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工要求和切削條件，合理選擇背吃刀量p、進(jìn)給量f和切削速度Vc 。工作任務(wù) 外圓面加工圖1-23 常用的外圓車刀（6）車外圓操作。 檢查毛坯，選擇車削用量；確定車削長(zhǎng)度；啟動(dòng)前準(zhǔn)備；試切；停車；檢測(cè)。工

51、作任務(wù) 外圓面加工 2車削方式 外圓車削主要的加工方式有。 （1）荒車。 自由鍛件和大型鑄件的毛坯，加工余量才良大，為了減少毛坯外圓形狀誤差和位置偏差，使后續(xù)工序加工余量均勻，以去除外表面的氧化皮為主的外圓加工，一般切除余量為單面13mm。 （2）粗車。 中小型鍛、鑄件毛坯一般直接進(jìn)行粗車。粗車主要切去毛坯大部分余量（一般車出階梯輪廓），在工藝系統(tǒng)剛度容許的情況下，應(yīng)選用較大的切削用量以提高生產(chǎn)效率。 （3）半精車。 一般作為中等精度表面的最終加工工序，也可作為磨削和其他加工工序的預(yù)加工。對(duì)于精度較高的毛坯，可不經(jīng)粗車，直接半精車。工作任務(wù) 外圓面加工（4）精車。 外圓表面加工的最終加工工序和

52、光整加工前的預(yù)加工。（5）精細(xì)車。 高精度、細(xì)粗糙度表面的最終加工工序。適用于有色金屬零件的外圓表面加工。由于有色金屬不宜磨削，所以可采用精細(xì)車代替磨削加工。 但是，精細(xì)車要求機(jī)床精度高，剛性好，傳動(dòng)平穩(wěn)，能微量進(jìn)給，無(wú)爬行現(xiàn)象。車削中采用金剛石或硬質(zhì)合金刀具，刀具主偏角選大些（4590），刀具的刀尖圓弧半徑小于0.11.0mm,以減少工藝系統(tǒng)中彈性變形及振動(dòng)。工作任務(wù) 外圓面加工 1.1.4 任務(wù)決策與計(jì)劃任務(wù)決策與計(jì)劃 在老師的輔助指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)分組討論、查閱資料等方式，分析外圓面加工工藝，選擇合理的加工方法及機(jī)床、刀具、夾具等工藝設(shè)備，初擬零件加工方案，對(duì)比討論后最終確定方案并制定加工

53、計(jì)劃。 指導(dǎo)重點(diǎn) ：（1）根據(jù)零件圖紙要求選擇合適的機(jī)床、刀具、夾具、量具等；（2）根據(jù)圖樣要求，制定合理的加工工藝過(guò)程 ； 零件加工工藝過(guò)程：工作任務(wù) 外圓面加工 1. 車削加工工藝分析 車削臺(tái)階時(shí)，不僅要車削組成臺(tái)階的外圓，還要車削環(huán)形的端面，它是外圓車削和平面車削的組合。因此，車削臺(tái)階時(shí)既要保證外圓的尺寸精度和臺(tái)階面的長(zhǎng)度要求，還要保證臺(tái)階平面與工件軸線的垂直度要求。車削臺(tái)階工件，一般分為粗車和精車，通常選用90外圓車刀，車刀的裝夾應(yīng)根據(jù)粗車、精車和余量的多少來(lái)調(diào)整。 2. 車刀的裝夾（1）粗車時(shí)，余量多，為了增大切削深度和減少刀尖的壓力，車刀裝夾時(shí)實(shí)際主偏角以小于90為宜（一般r取85

54、-90），如圖1-25所示。工作任務(wù) 外圓面加工圖1-25 粗車臺(tái)階時(shí)的偏刀裝夾位置 圖1-26 精車臺(tái)階時(shí)的偏刀裝夾位置（2）精車時(shí),為了保證臺(tái)階平面與工件軸線的垂直，車刀裝夾時(shí)實(shí)際主偏角大于90 （一般所為 93左右）如圖1-26所示。工作任務(wù) 外圓面加工 3車削步驟 (1)用三爪自定心卡盤夾住工件，留出外圓長(zhǎng)120 mm左右，校正并夾緊。 (2)粗車端面、外圓56:5 mm。 (3)粗車外圓46.5 mm，長(zhǎng)45 mm。 (4)精車端面、外圓mm，長(zhǎng)45mm，倒角Cl，表面粗糙度Ra為3.2。 (5)調(diào)頭，墊銅皮夾住mm外圓，校正卡爪處外圓和臺(tái)階平面（反向），夾緊工件。 (6)粗車端面（

55、總長(zhǎng)82mm)、外圓必6.5mm。 (7)精車端面，保證總長(zhǎng)81mm，保證平等度誤差在0.08mm以內(nèi)。 (8)精車外圓46mm，素線度誤差不大于0.05mm，表面粗糙度Ra為3.2 mm。 (9)倒角Cl。 (10)檢查質(zhì)量后取下工件。工作任務(wù) 外圓面加工 4臺(tái)階工件的檢測(cè) (1)臺(tái)階長(zhǎng)度尺寸可用鋼直尺，如圖1-27所示，或游標(biāo)深度尺進(jìn)行測(cè)量，如圖1-28所示。圖1-27 用鋼直尺測(cè)量臺(tái)階長(zhǎng)度 圖1-28 用游標(biāo)深度尺測(cè)量臺(tái)階長(zhǎng)度工作任務(wù) 外圓面加工 (2）平面度和直線度誤差可用刀口形直尺和塞尺檢測(cè)。 (3）端面、臺(tái)階平面對(duì)工件軸線的垂直度誤差可用90角尺，如圖1-29所示，或標(biāo)準(zhǔn)套和百分表

56、檢測(cè)，如圖1-30所示。圖1-29 用90角尺檢測(cè)垂直度圖 圖1-30 用標(biāo)準(zhǔn)套和百分表檢測(cè)垂直度工作任務(wù) 外圓面加工 1.1.5 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施 任務(wù)實(shí)施過(guò)程： （1）車削前的準(zhǔn)備。 車削前應(yīng)做好以下工作：仔細(xì)閱讀圖樣及工藝文件，準(zhǔn)備好工件坯料；將車床變速箱手柄置于空擋位置；檢查中、小滑板間隙，使手動(dòng)操作松緊適當(dāng)，并潤(rùn)滑各滑動(dòng)面，各油孔加注潤(rùn)滑油；將所需的工具、量具、刃具整齊地置于工作臺(tái)上，放置位置應(yīng)便于取用。 （2）工件的裝夾。 圖1-31所示為毛坯短軸的安裝示意圖。安裝時(shí)張開(kāi)卡爪，張開(kāi)量略大于工件直徑，右手持穩(wěn)工件，將工件平行地放人卡爪孔內(nèi)，并稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)，使工件在卡爪內(nèi)的位置基本合適；左手轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤撥手，將卡爪擰緊，待工件輕輕夾緊后，右手方可松開(kāi)工件。工作任務(wù) 外圓面加工 （3）工件的校正。三爪自定心卡盤裝夾工件一般不需校正，但當(dāng)工件夾持短而伸出長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，易產(chǎn)生歪斜，離卡盤越遠(yuǎn)處，跳動(dòng)越大。當(dāng)跳動(dòng)量大于工件加工余量時(shí)，必須校正