第四章車削加工

1、第四章 車削加工教學(xué)目的要求：教學(xué)目的要求： 了解車削加工的基本知識(shí)；掌握車床的主要結(jié)構(gòu)；通過對(duì)CA6140車床的分析，掌握機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的分析方法；掌握車削加工方法；車削夾具的類型與設(shè)計(jì)；了解數(shù)控車床。主要教學(xué)內(nèi)容：主要教學(xué)內(nèi)容： 1、車削加工概述 2、車床的主要類型和組成 3、CA6140型普通臥式車床的結(jié)構(gòu) 4、車削夾具教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 1、CA6140型車床的傳動(dòng)系統(tǒng)分析 2、CA6140型車床的主要結(jié)構(gòu)教教 具：具： 現(xiàn)場(chǎng)參觀CA6140、CK6140車床4.1 車削加工概述 1 1、概述、概述 車削加工是機(jī)械加工方法中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，是加工軸類、盤類零件的主要

2、方法。應(yīng)用車削加工方法可以加工各種回轉(zhuǎn)體內(nèi)外表面。如內(nèi)外圓柱面、圓錐面圓錐面、成形回轉(zhuǎn)面等。如圖如圖4-14-1；還可以利用特殊裝置加工非圓表面。在機(jī)械制造中，車床占機(jī)床的總數(shù)的20%-35%，因此車削加工占有重要地位。 2 2、車床的運(yùn)動(dòng)：、車床的運(yùn)動(dòng)： 視頻視頻 主運(yùn)動(dòng)：工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀具的直線運(yùn)動(dòng) 3 3、車削加工精度：、車削加工精度： 一般為IT8IT7，表面粗糙度為6.31.6m。精車時(shí)可達(dá)IT6IT5，表面粗糙度可達(dá)0.40.1m。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡(jiǎn)單。如表如表4-14-1 4 4、車削工藝系統(tǒng)：、車削工藝系統(tǒng)： 車床、車刀、車削夾具、工件組成

3、。5.5.車削加工工藝車削加工工藝 1.車削軸類零件：以外圓表面、端面為主，軸長(zhǎng)大于徑向尺寸 中間軸 視頻1、 心軸 視頻2 細(xì)長(zhǎng)軸 視頻3 2.車削盤類零件：以端面、外圓為，徑向大于軸向尺寸 齒輪坯 視頻1 平面槽 視頻2 3.車削輪類零件：同上，有徑向槽和端面槽 三角帶輪 視頻1、2 端蓋 視頻3 4.車削套類零件：以端面、內(nèi)外圓為主 固定套 視頻1 偏心套 視頻2 5.車削螺紋：以螺旋面為 三角螺紋、梯形螺紋、管螺紋、方牙螺紋、內(nèi)螺紋4.2 車 床一、車床的主要類型和組成一、車床的主要類型和組成1 1、車床的類型、車床的類型 臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、 仿形車床、 自動(dòng)車床和半自動(dòng)車

4、床、專門化車床。視頻視頻2 2 2 2、車床的組成、車床的組成 視頻視頻1 1 主軸箱：內(nèi)裝主傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。 床鞍和刀架：內(nèi)裝進(jìn)給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀架作直線運(yùn)動(dòng)。 尾座：可沿導(dǎo)軌縱向移動(dòng)； 進(jìn)給箱：內(nèi)有進(jìn)給系統(tǒng)，可用控制光杠或絲杠實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。 溜板箱：與拖板相連，實(shí)現(xiàn)縱橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 床身：機(jī)床的基準(zhǔn)件，起連接作用。二、二、CA6140CA6140型普通臥式車床型普通臥式車床 CA6140型普通車床通用性強(qiáng)，可以加工軸類、盤套類零件車削米制、英制、模數(shù)、徑節(jié)4種標(biāo)準(zhǔn)螺紋和精密、非標(biāo)準(zhǔn)螺紋；可完成鉆、擴(kuò)、鉸孔加工。1 1、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)床傳動(dòng)流程分為：主運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；如圖如

5、圖4-34-3，如圖4-3.1（1 1） 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線 視頻視頻 1 1）首、末端件：）首、末端件： 電機(jī) 主軸 2 2）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線表達(dá)式：）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線表達(dá)式： 如圖如圖4-4 4-4 所示 3 3）計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)：）計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)： 正轉(zhuǎn)級(jí)數(shù)=23（221）+ 231=24級(jí) 如圖 反轉(zhuǎn)級(jí)數(shù)=3（2211）+31=12級(jí) 4 4）運(yùn)動(dòng)平衡：）運(yùn)動(dòng)平衡： n主=1450 u-u-u-230130（2 2）螺紋車削傳動(dòng)鏈）螺紋車削傳動(dòng)鏈 視頻視頻 1）首末端件： 主軸 刀架 2）傳動(dòng)路線表達(dá)式：如圖如圖4-44-4 3）螺距、導(dǎo)程的換算關(guān)系如表如表4-24-2 3）運(yùn)動(dòng)平衡式

6、： 車削螺紋時(shí)，主軸與刀架之間必須保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程。其運(yùn)動(dòng)平衡式為： 1 1主軸主軸x xP P絲杠絲杠=P=P螺紋螺紋 如如flashflash 在十三軸與十四軸之間有在十三軸與十四軸之間有8 8種基本傳動(dòng)比：種基本傳動(dòng)比： 1=26/28=6.5/7 2=28/28=7/7 3=32/28=8/7 4=36/28=9/7 5=19/14=9.5/7 6=20/14=10/7 7=22/14=11/7 8=24/14=12/7 在十五與十七軸之間有在十五與十七軸之間有4 4種倍數(shù)傳動(dòng)比：種倍數(shù)傳動(dòng)比：135283528 212835451841

7、48153528 81481545184321倍倍倍倍uuuu、加工米制螺紋加工米制螺紋： 、加工模數(shù)螺紋：加工模數(shù)螺紋：、加工英制螺紋：加工英制螺紋：、加工徑節(jié)螺紋：加工徑節(jié)螺紋： 1主軸7ku基/u倍=DP 螺紋倍基主軸螺紋絲杠倍基主軸PuuPPuu712536362536257510010063333358581m4k)( /71122536362536259710010064333358581倍基主軸倍基uuuumkPmauukuuakPa)4/(71 122536175100100633333585814 .25倍基主軸倍基加工精密與非標(biāo)準(zhǔn)螺紋加工精密與非標(biāo)準(zhǔn)螺紋 在加工非標(biāo)準(zhǔn)螺紋和

8、精密螺紋時(shí)，可將M3、M4、M5全部嚙合，主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過掛輪后，由軸、十四軸、十七軸直接到絲杠，被加工螺紋的導(dǎo)程通過調(diào)整掛輪的傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)，這時(shí)，傳動(dòng)路線縮短，傳動(dòng)誤差減小，螺紋精度可以得到較大的提高。其運(yùn)動(dòng)平衡式為： 1主軸U掛12=P（3 3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 在普通車削機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，為避免絲杠過快磨損，刀具的進(jìn)給是通過光杠傳動(dòng)。M5脫開，將十七的運(yùn)動(dòng)傳到十九軸。其傳動(dòng)路線如圖如圖4-54-5。2 2、機(jī)床主要結(jié)構(gòu)、機(jī)床主要結(jié)構(gòu) （1 1）主軸箱與主軸部件：）主軸箱與主軸部件：視頻視頻（如圖如圖4-64-6） a、在軸上采用卸荷式帶輪，目的是減小軸的彎曲變形，提高傳動(dòng)精度；如圖

9、如圖4-74-7 b、利用軸上的雙向片式摩擦離合器雙向片式摩擦離合器（仿真）（仿真）與軸上的鋼帶制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)主軸的起、停、制動(dòng)、換向的控制。如圖如圖4-84-8。 c、主軸前端采用P5級(jí)精度的雙列圓柱滾子軸承；后端采用推力軸承和角接觸球軸承組合，確保承受軸向和徑向力。圖圖4-94-9如圖如圖4-104-10 d、通過軸承內(nèi)環(huán)與主軸在軸向的相對(duì)移動(dòng)使內(nèi)環(huán)產(chǎn)生彈性變形，以調(diào)整軸承的徑向間隙。 e、主軸為一空心多階梯軸，內(nèi)孔用來通過棒料或卸頂尖，也可用來通過氣、電、液夾緊機(jī)構(gòu)。 f、主軸的前端孔為莫氏6號(hào)錐孔，用以安裝頂尖或心軸。前端短錐法蘭用于安裝卡盤。 （2 2）床身及導(dǎo)軌）床身及導(dǎo)軌 床身是機(jī)

10、床的基礎(chǔ)件，要求工藝性好，還要有足夠的強(qiáng)度且剛性好，采用鑄鐵件。如圖如圖4-124-12（3 3）操縱機(jī)構(gòu)）操縱機(jī)構(gòu)：如下圖：起、停轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 （仿真）（仿真）4）變速操縱機(jī)構(gòu)變速操縱機(jī)構(gòu) 集中操縱機(jī)構(gòu)，分別操縱軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸上的三聯(lián)滑移齒輪(仿真圖1/圖2。） 5 5）溜板箱）溜板箱 功用：將進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或快速移動(dòng)由進(jìn)給箱或快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳給溜板和刀架， 使刀架實(shí)現(xiàn)，縱、橫向和正、反向機(jī)動(dòng)走刀或快速移動(dòng)。開合螺母合上，與絲杠相嚙合，實(shí)現(xiàn)加工螺紋的進(jìn)給反之，開合螺母開合螺母分開，實(shí)現(xiàn)縱向、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給或快速移動(dòng)?？v、橫向操縱機(jī)構(gòu)縱、橫向操縱機(jī)構(gòu) 6 6）安全離合器安全離合器 作用:

11、機(jī)床過載或發(fā)生事故時(shí)，為防止機(jī)床損壞而自動(dòng)斷開，起安全保護(hù)作用。當(dāng)載荷消失后，可自動(dòng)恢復(fù)正常工作。 ( (動(dòng)畫動(dòng)畫) )圖 開合螺母機(jī)構(gòu)(CA6140) 6手柄 7軸 24支承套 25下半螺母 26上半螺母 27圓銷 28槽盤三、三、AD25AD25型數(shù)控車床型數(shù)控車床1、性能簡(jiǎn)介：、性能簡(jiǎn)介： 該機(jī)床車削直徑是360mm，最大長(zhǎng)度530mm、主軸轉(zhuǎn)速35至3500r/min無級(jí)變速，刀塔有10把刀具。2、主要機(jī)械結(jié)構(gòu)：、主要機(jī)械結(jié)構(gòu)： （1）主軸箱：傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，前后采用高精度角接觸球軸承與雙列圓柱滾子軸承組合使用，主軸箱采用封閉式強(qiáng)制潤(rùn)滑。 （2）床身部件：采用了45傾斜式鑄鐵床身，有利于

12、排屑。 （3）電動(dòng)刀架：它是車床的主要部件之一，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，其換刀的動(dòng)作松開分度預(yù)定位精定位夾緊。 （4）后拖板：刀架安裝在后拖板上，由后拖板帶動(dòng)，作Z向和X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由于后拖板安裝在斜上方，加工時(shí)橫向切削抗力與刀架拖板的自重力抵消，減小了橫向進(jìn)給的伺服電機(jī)的負(fù)荷有利于保持機(jī)床的精度。 4.3 4.3 車刀車刀車刀是金屬加工切削中應(yīng)用最廣的刀具，其性能取決于刀具的材料、結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)。刀具性能的優(yōu)劣對(duì)車削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率有決定性的影響1 1、車刀分類、車刀分類（1）按車刀結(jié)構(gòu)分： 整體車刀、焊接車刀、機(jī)夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀（2）按刀具材料分： 高速鋼車刀、硬質(zhì)合金車刀、陶瓷車刀、金剛

13、石車刀（3）按用途分： 外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀等如圖4-13。2 2、整體式高速鋼車刀、整體式高速鋼車刀 刃磨方便、可以刃磨得很鋒利，成形容易，尤其適宜于刃磨各種刃形的成形車刀，適宜于低速精車。3 3、硬質(zhì)合金焊接式車刀、硬質(zhì)合金焊接式車刀 其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造刃磨方便，刀具剛度好，抗振性能強(qiáng)，適用靈活。其缺點(diǎn)是切削性能受工人的刃磨技術(shù)水平和焊接質(zhì)量的影響，刀桿不能重復(fù)利用。4 4、可轉(zhuǎn)位車刀、可轉(zhuǎn)位車刀 （1）特點(diǎn)：刀具幾何參數(shù)由刀片和刀片槽保證，不需要刃磨，切削性能穩(wěn)定，適用于批量生產(chǎn)和數(shù)控車床使用。 （2）刀片形狀：見表表4-34-3 （3）可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)如圖如圖4-

14、144-145 5、成形車刀、成形車刀 是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具。其刃形根據(jù)零件表面的廓形進(jìn)行設(shè)計(jì)。工件的廓形取決于刀刃的形狀，質(zhì)量穩(wěn)定，不受工人技術(shù)水平的影響。常見類型有：平體、圓體、棱體、切向成形車刀如圖如圖4-154-15。 4.4 4.4 車削夾具車削夾具 車床夾具是用于保證被加工零件在車床上與刀具之間相對(duì)正確位置的專用工藝裝備。一、車削夾具的分類與用途一、車削夾具的分類與用途 視頻視頻 分類：通用夾具、專用夾具、組合夾具 通用夾具有：三爪、四爪卡盤、頂尖、中心架、雞心夾等 用途：保證被加工工件與刀具之間相對(duì)正確位置。二、典型車削夾具二、典型車削夾具 1.1.組成組成:夾具體、定

15、位元件、夾緊裝置和輔助裝置。 2.2.典型車削夾具典型車削夾具 視頻視頻 定心式夾具：一般適用于回轉(zhuǎn)體表面定位的零件。 角鐵式夾具：非回轉(zhuǎn)體零件的加工如殼體、支座等如圖如圖4-164-16 自動(dòng)車削夾具：常見氣動(dòng)、液壓卡盤等如圖如圖4-174-17 組合夾具：如圖如圖4-184-18 3. 3.車削夾具的技術(shù)要求車削夾具的技術(shù)要求 定位元件表面對(duì)夾具回轉(zhuǎn)軸線或找正圓環(huán)面的圓跳動(dòng)； 定位零件表面對(duì)頂尖或者錐柄軸線的圓跳動(dòng)； 定位元件表面對(duì)夾具安裝基面的垂直度或者平行度； 定位元件表面間的垂直度或平行度； 定位元件的軸線相對(duì)夾具軸線的對(duì)稱度；習(xí)題與思考題：習(xí)題與思考題： 1、簡(jiǎn)述普通車床的組成，各

16、部分的作用是什么？ 2、在CA6140型車床上車削導(dǎo)程P=16mm的米制螺紋時(shí)，寫出其傳動(dòng)路線，并計(jì)算主運(yùn)動(dòng)的最高和最低轉(zhuǎn)速？ 3、車削夾具的類型與組成？ 4、設(shè)計(jì)車削夾具時(shí)應(yīng)注意哪些技術(shù)要求？臥式車床加工的典型表面臥式車床加工的典型表面 臥式車床加工的典型表面臥式車床加工的典型表面 臥式車床加工的典型表面臥式車床加工的典型表面 精度項(xiàng)目精度項(xiàng)目普通車床普通車床精密車床精密車床高精密車床高精密車床外圓圓度外圓圓度0.010.00350.0014外圓圓柱度外圓圓柱度0.01/1000.005/1000.0018/100端面平面度端面平面度0.02/2000.0085/2000.0035/200螺

17、紋螺距精度螺紋螺距精度0.06/6000.018/3000.007/300外圓粗糙度外圓粗糙度Ra/umRa/um2.51.251.250.320.320.02表4.1 車削加工的主要精度技術(shù)指標(biāo)進(jìn)給箱床腿圖圖4-3 機(jī)床傳動(dòng)流程圖機(jī)床傳動(dòng)流程圖圖4-4 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈14001120900710560500450400320250200160125100806350403225201612.510145022/5830/5039/41130/23051/4356/3839/4163/5026/5820/8020/8051/50電電 圖圖4.3 CA61404.3 CA6140主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖

18、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖圖圖4-4 4-4 加工螺紋的傳動(dòng)路線加工螺紋的傳動(dòng)路線主軸至車螺紋路徑主軸至車螺紋路徑 （刀架向左移動(dòng)） 圖4-5 普通機(jī)動(dòng)進(jìn)給路線螺紋種類螺紋種類螺距參數(shù)螺距參數(shù)螺距螺距/mm/mm導(dǎo)程導(dǎo)程/mm/mm米 制螺距T/mmTP=KT模數(shù)制模數(shù)m/mmTm=mPm=kTm=km英 制每英寸牙a/（牙in-1）Ta=25.4/aPa=kTa=25.4k/a徑節(jié)制徑節(jié)DP/ （牙in-1）TDP=25.4/DPPDP=kTDP=25.4k/DP表4-2 螺距、導(dǎo)程換算關(guān)系圖圖4-6 CA61404-6 CA6140主軸箱展開圖主軸箱展開圖圖圖4-7 4-7 卸荷套結(jié)構(gòu)示意圖卸荷套結(jié)構(gòu)示意圖卸荷路徑： F徑向(皮帶輪2）-螺釘花鍵套1深溝球軸承法蘭3箱體41-花鍵套2-皮帶輪3-法蘭4-箱體1-撥叉；2-曲柄；3-凸輪；4-軸；5-杠桿；6-撥叉CA6140 （溜板箱（溜板箱 ）縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu) 1 1、66手柄手柄 2 2、2121銷軸銷軸 33手柄座手柄座 4 4、99球頭銷球頭銷 5 5、7 7、2323軸軸 88彈簧銷彈簧銷 1010、1515撥叉撥叉軸軸1111、2020杠桿杠桿 1212連桿連桿 1313、2222凸輪凸輪 1414、1818、1919圓銷圓銷 1616、1717撥叉撥叉縱、橫向操縱機(jī)構(gòu)縱、