车工工艺学教案.doc
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1、绪论一、车工在机械加工中的地位和作用车削加工是指在车床上应用刀具与工件作相对切削运动,用以改变毛坯的尺寸和形状等,使之成为零件的加工过程。车工在切削加工中是最常用的一种加工方法。车床占机床总数的一半左右,故在机械加工中具有重要的地位和作用。二、车床加工范围在车床上所使用的刀具主要是车刀,还有钻头、铰刀、丝锥和滚花刀等。车床主要用来加工各种回转表面,如:内、外圆柱面;内、外圆锥面;端面;内、外沟槽;内、外螺纹;内、外成形表面;丝杆、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、套丝、滚花等。如图0-1所示。图0-1 车床加工范围a)钻中心孔 b)钻孔 c)铰孔 d)攻螺纹 e)车外圆 f)镗孔 g)车端面h)切
2、槽 i)车成形面 j)车锥面 k)滚花 l)车螺纹三、本课程的特点1、涉及知识面广2、实验理论多3、实践性强四、学习本课程的要求学习本课程主要做到重视实践知识,善于抓住问题的本质,善于比较,要建立正确的空间概念。学习过程中,要求达到以下几点: 1、具有正确图示和选择刀具合理几何参数的能力。 2、基本掌握切削过程中的主要物理现象的变化规律和应用及控制方法,具有解决实际生产问题的能力。 3、具有根据具体要求选择使用常用刀具,以及设计一般非标准刀具的能力。 4、要求课上认真听讲,抓住重点,做好笔记,课下复习,辅导与自学相结合。 第一章 车工入门基础知识第一节 车床简介一、车床各部名称和用途图1-1
3、C6132普通车床1-床头箱;2-进给箱;3-变速箱;4-前床脚;5-溜板箱;6-刀架;7 -尾架;8-丝杠;9-光杠;10-床身;11-后床脚;12-中刀架;13-方刀架;14-转盘;15-小刀架;16-大刀架 1.床头箱 又称主轴箱,内装主轴和变速机构。变速是通过改变设在床头箱外面的手柄位置,可使主轴获得12种不同的转速(451980 r/min)。主轴是空心结构,能通过长棒料,棒料能通过主轴孔的最大直径是29mm。主轴的右端有外螺纹,用以连接卡盘、拨盘等附件。主轴右端的内表面是莫氏5号的锥孔,可插入锥套和顶尖,当采用顶尖并与尾架中的顶尖同时使用安装轴类工件时,其两顶尖之间的最大距离为75
4、0mm。床头箱的另一重要作用是将运动传给进给箱,并可改变进给方向。2.进给箱 又称走刀箱,它是进给运动的变速机构。它固定在床头箱下部的床身前侧面。变换进给箱外面的手柄位置,可将床头箱内主轴传递下来的运动,转为进给箱输出的光杆或丝杆获得不同的转速,以改变进给量的大小或车削不同螺距的螺纹。其纵向进给量为0.060.83mm/r;横向进给量为0.040.78mm/r;可车削17种公制螺纹(螺距为0.59mm)和32种英制螺纹(每英寸238牙)。3.变速箱 安装在车床前床脚的内腔中,并由电动机(4.5kw,1440r/min)通过联轴器直接驱动变速箱中齿轮传动轴。变速箱外设有两个长的手柄,是分别移动传
5、动轴上的双联滑移齿轮和三联滑移齿轮,可共获6种转速,通过皮带传动至床头箱。4.溜板箱 又称拖板箱,溜板箱是进给运动的操纵机构。它使光杠或丝杠的旋转运动,通过齿轮和齿条或丝杠和开合螺母,推动车刀作进给运动。溜板箱上有三层滑板,当接通光杠时,可使床鞍带动中滑板、小滑板及刀架沿床身导轨作纵向移动;中滑板可带动小滑板及刀架沿床鞍上的导轨作横向移动。故刀架可作纵向或横向直线进给运动。当接通丝杠并闭合开合螺母时可车削螺纹。溜板箱内设有互锁机构,使光杠、丝杠两者不能同时使用。5.刀架 它是用来装夹车刀,并可作纵向、横向及斜向运动。刀架是多层结构,它由下列组成。大刀架 它与溜板箱牢固相连,可沿床身导轨作纵向移
6、动。 中刀架 它装置在大刀架顶面的横向导轨上,可作横向移动。 转盘 它固定在中刀架上,松开紧固螺母后,可转动转盘,使它和床身导轨成一个所需要的角度,而后再拧紧螺母,以加工圆锥面等。小刀架 它装在转盘上面的燕尾槽内,可作短距离的进给移动。方刀架 它固定在小刀架上,可同时装夹四把车刀。松开锁紧手柄,即可转动方刀架,把所需要的车刀更换到工作位置上。6.尾架 它用于安装后顶尖,以支持较长工件进行加工,或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。偏移尾架可以车出长工件的锥体。尾架的结构由下列部分组成。套筒 其左端有锥孔,用以安装顶尖或锥柄刀具。套筒在尾架体内的轴向位置可用手轮调节,并可用锁紧手柄固定。将套筒退至极
7、右位置时,即可卸出顶尖或刀具。尾架体 它与底座相连,当松开固定螺钉,拧动螺杆可使尾架体在底板上作微量横向移动,以便使前后顶尖对准中心或偏移一定距离车削长锥面。底板 它直接安装于床身导轨上,用以支承尾架体。7.光杠与丝杠 将进给箱的运动传至溜板箱。光杠用于一般车削,丝杆用于车螺纹。 8.床身 它是车床的基础件,用来连接各主要部件并保证各部件在运动时有正确的相对位置。在床身上有供溜板箱和尾架移动用的导轨。9.前床脚和后床脚 是用来支承和连接车床各零部件的基础构件,床脚用地脚螺栓紧固在地基上。车床的变速箱与电机安装在前床脚内腔中,车床的电气控制系统安装在后床脚内腔中。 二、车工的安全文明生产 1、工
8、作时所用的工、夹量具及车削工件,尽可能集中放在操作者的周围。量具不能直接放在机床的导轨面上。 2、不能将量具与刀具放在一起。工具箱应保持清洁、整洁。3、加工图样、工艺卡片应放在工作盘上,便于阅读,并保持图样的整洁与完整。4、毛坯、已加工工件要分开堆放。5、机床周围应保持畅通、清洁。6、量具用完后应擦净、涂油、放入盒内并及时归还工具室。7、操作前要戴好防护用品,工作服袖口要扎紧。操作中不准戴手套。 8、装夹工件、更换刀具、测量加工表面及变速时,必须先停车。 9、工件和车刀必须装夹牢固,以防卡盘在旋转中工件飞出伤人。10、不允许用手直接去拉或用量具去钩切屑。11、工件装夹完毕,应及时取下卡盘扳手,
9、以防开机后飞出伤人。12、不准任意装拆电器设备。第二节 车削和切削用量的基本概念一、车削的基本概念1. 车削运动机床切削运动是由刀具和工件作相对运动而实现的。按切削运动所起作用可分为两类:主运动(图1-2中 )和进给运动(图1-2中)。车削 钻削 刨削 铣削图1-2 切削运动方式1. 主运动切除工件切屑形成新表面必不可缺少的基本运动,其速度最高,消耗功率最多。切削加工的主运动只能有一个。车削时,工件的旋转运动为主运动(图1-2a) 。2. 进给运动使切削层间断或连续投入切削,从而加工出完整表面所需的切削运动。其速度小,消耗功率少。进给运动有一个或几个。车削时,刀具的纵向、横向和斜向运动统称为进
10、给运动, (图1-2a)。机床的主要运动,消耗主动力。车削时的旋转运动。进给运动去除多余材料的运动,刀具的运动。2.工件上形成的表面(1)已加工表面 工件上刀具切削后产生的表面(2)过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面(3)待加工表面 工件上有待去除的表面图1-3工件上形成的表面二、切削用量的基本概念1.切削深度(p) 工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离,也就是车刀进给时切入工件的深度(单位:mm)公式: ap=dw-dm/2 dw待加工表面直径(单位:mm) dm已加工表面直径(单位:mm)2.进给量()工件旋转一周,车刀沿进给方向移动的距离。他是衡量进给运动大小的参数。(单位:mm
11、/r) 纵向进给沿车床床身导轨方向 横向进给垂直于车床床身导轨方向3.切削速度(vc)在进行切削加工时,刀具切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度,(车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。)假设切屑没变形或收缩 公式: vc= dn/1000 或vc=dn/318d工件直径,mmn主轴转速,r/mm vc切削速度,m/min例:车削直径d=60mm的工件外圆,车床主轴转速n=600r/min.求切削速度vc。(113m/min)注:应取符合机床铭牌上 第三节 车刀一、常用车刀的种类和用途1. 车刀的种类从结构上车刀可分为整体式、焊接式、机夹式和可转位车刀(如下图所示)。
12、整体车刀 焊接车刀机夹车刀 可转位车刀图1-4车刀的种类2.车刀的作用 (1)90车刀(偏刀) 车外圆、阶台和端面(2)45车刀(弯头车刀) 车外圆、端面和到角(3)切断刀 用来切断工件或在工件上切槽(4)内孔车刀 用来车削工件的内孔(5)圆头刀 用来车削圆弧面或成形面(6)螺纹车刀 用来车削螺纹(7)硬质合金可转位(不重磨车刀)近年来在国内外大力发展和广泛应用的先进刀具之一。刀片用机械夹固方式装夹在刀杆上。当一个刀刃磨钝后,只需将刀片转过一个角度,即可继续切削,从而大大缩短了换刀和磨刀的时间,并提高了刀杆的利用率。(形状多样)二、车刀的角度及其初步选择1.车刀的组成 图1-6 刀尖的形成a)
13、切削刃的实际交点b)圆弧过渡刃c) 直线过渡刃图1-5 车刀的组成 1-副切削刃 2-前刀面 3-刀头 4-刀体 5-主切削刃 6-主后刀面 7-副后刀面 8-刀尖 (1)前刀面 刀具上切屑流过的表面。(2)后刀面 分主后刀面和副后刀面。与过渡表面相对的刀面称主后刀面;与已加工表面相对的刀面叫副后刀面(3)主切削刃 前刀面和主后刀面的相交部位,担负主要切削工作。(4)副切削刃 前刀面和副后刀面的相交部位,配合主切削刃完成少量的切削工作。(5)刀尖 主切削刃和副切削刃的联结部位。为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。一般硬质合金刀尖圆弧半径r=0.51mm。(6)修光刃 副切削刃近刀尖
14、处一小段平直的切削刃。须与进给方向平行,且大于进给量。2.确定车刀角度的辅助平面图1-7 确定车刀角度的辅助平面 (1)切削平面 通过切削刃上某选定点,切于工件过渡表面的平面。(2)基面 通过切削刃上某选定点,垂直于该点切削速度方向的平面。(3)截面 通过切削刃上某选定点,同时垂直于切削平面和基面的平面3.车刀的角度的主要作用车刀切削部分共有6个角度:前角()、主后角()、副后角()、主偏角(r)、副偏角(r)和刃倾角(s)。以及两个派生角度:契角(o)和刀尖角(r)。在截面内测量的角度:(1)前角() 前刀面和基面的夹角。影响刃口的锋利和强度,切削变形和切削力。大,锋利、减少切削变形、切削省
15、力,切屑顺利排出。负(小),增加切削刃强度,耐冲击。(2)后角() 后刀面和切削平面的夹角。在主截面内的是主后角(),在副截面内的是副后角()。主要减少车刀后刀面与工件的摩擦,并影响刃口的强度和锋利 程度。 规定:与相应的平面夹角小于90度时为正,反之为负图1-8 车刀的主要角度 在基面内测量的角度有:图1-9 车刀的主偏角与副偏角的影响 图1-10 主偏角改变时,对主刀刃工作长度(3)主偏角(r) 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。 主偏角的作用:影响切削刃的工作长度、切深抗力、刀尖强度和散热条件。主偏角越小,则切削刃工作长度越长,散热条件越好,但切深抗力越大(4)副偏角(r)
16、副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。 副偏角的作用:影响已加工表面的表面粗糙度 ,减小副偏角可使已加工表面光洁。 图1-11 主偏角改变时,径向切削力的变化图 图 1-12 副偏角对残留面积高度的影响在切削平面内测量的角度:(5)刃倾角(s) 主切削刃与基面的夹角。 刃倾角的作用:主要影响主切削刃的强度和控制切屑流出的方向。以刀杆底面为基准,当刀尖为主切削刃最高点时,s为正值,切屑流向待加工表面,如图1-13a所示;当主切削刃与刀杆底面平行时,s =0o,切屑沿着垂直于主切削刃的方向流出,如图1-13b所示;当刀尖为主切削刃最低点时,s 为负值,切屑流向已加工表面,如图1-13c
17、所示。图1-13 刃倾角对切屑流向的影响派生角:(6)契角(o) 在主截面内前刀面和后刀面的夹角。o=90-(+)(7)刀尖角(r) 主切削刃和副切削刃在基面的投影间的夹角。r=180-(r+r)4.车刀角度的初步选择(1)前角()A. 工件材料软,塑性材料,前角大;工件材料硬,脆性材料,前角小。B. 粗加工,前角小;精加工,前角大。C. 车刀材料的强度、韧性较差,前角小;反之,前角大。(2)后角()D. 粗加工,前角小;精加工,前角大。E. 工件材料软,前角大;工件材料硬,前角小。副后角与主后角一般情况下相等。(3)主偏角(r) 加工阶台轴时,等于或大于90度;中间切入时45度到60度(4)
18、副偏角(r) 一般采用6到8度,中间切入时取45度到60度。(5)刃倾角(s) 一般车削时为0度;粗车时为负;精车时为正。三、常用车刀的材料1.必须具备的基本性能:(1)硬度(2)耐磨性(3)强度和韧性(4)耐热性(5)工艺性2.常用材料(1)高速钢 w18cr4v(18-4-1) w6mo5cr4v2(6-5-4-2)(2)硬质合金: K类(钨钴类) 碳化钨(wc)和钴 代号:K01 (YG3, YG3X),K20(YG6),K30(YG8) 主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料,不适合加工钢料,因为在640时发生严重 粘结,使刀具磨损,耐用度下降。P类(钨钛钴类) 碳化钨(wc)、碳化钛(Ti
19、C)和钴 代号:P30( YT5),P10(YT15),P01(YT30) 主要用于加工钢材及有色金属,一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大,使刀具磨损较快。 M类 钨钛钽(铌)钴类 P类加TaC或NbC而成。代号:M10(YW1),M20(YW2)钨钽(铌)钴类硬质合金(YA)和钨钛钽(铌)钴类硬质合金(YW),是在钨钴钛类硬质合金(YT)中加入TaC(NbC),可提高其抗弯强度、疲劳强度和冲击韧性,提高和金的高温硬度和高温强度,提高抗氧化能力和耐磨性。这类合金可以用于加工铸铁及有色金属,也可用于加工钢材,因此常成为通用硬质合金,他们主要用于加工难加工材
20、料。(如耐热钢、不锈钢等)四、切削液一、作用1. 冷却2. 润滑3. 清洗二、分类1. 乳化液 乳化油加15-20倍水稀释而成2. 切削油 矿物油,少数采用植物油和动物油三、选用1.根据加工性质(1) 粗加工,乳化液。(2) 精加工,极压切削油或高浓度的极压乳化液。(3) 孔加工,黏度小的极压乳化液和极压切削油。2.根据工件材料(4) 钢件粗加工,乳化液。精加工,极压切削油。(5) 脆性金属,可用黏度小的煤油7%10%的乳化液,一般不加。(6) 有色金属,煤油和黏度小的切削油,镁合金用压缩空气3.根据刀具材料(7) 高速钢 粗加工,极压乳化液。精加工,极压乳化液和极压切削油。(8) 硬质合金
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