車工加工工藝教學課件第一章：車工加工概述車工加工是機械制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)工藝，通過本章學習，您將了解：車工加工的基本定義與特點車工加工在現(xiàn)代工業(yè)中的重要應用車床的基本結(jié)構(gòu)與工作原理傳統(tǒng)車床與數(shù)控車床的區(qū)別什么是車工加工？基本定義車工加工是利用車床使工件旋轉(zhuǎn)，通過刀具切削去除材料，將工件加工成所需形狀的一種機械加工方法。加工對象主要用于加工回轉(zhuǎn)體零件，如各類軸、盤、套、螺紋等零件，是機械制造中最基礎(chǔ)也是應用最廣泛的加工方法之一。工作原理通過工件與車床主軸同步旋轉(zhuǎn)，固定的刀具沿軸向或徑向進給，去除材料實現(xiàn)加工?；邳c切削原理，可獲得高精度表面。車工加工的應用領(lǐng)域汽車制造業(yè)車工加工廣泛應用于汽車發(fā)動機曲軸、凸輪軸、變速箱軸等關(guān)鍵零部件的制造，精度要求通常達到0.01mm級別。機械制造業(yè)用于加工軸承套、齒輪軸、液壓缸等各類機械零件，保證設備正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)部件多由車工加工完成。航空航天領(lǐng)域航空發(fā)動機軸、艙門連接件等高精度部件需要車工技術(shù)，材料多為鈦合金、高溫合金等特種材料。模具制造業(yè)車床的基本組成主軸系統(tǒng)車床的核心部件，提供旋轉(zhuǎn)動力，帶動工件旋轉(zhuǎn)，精度直接影響加工質(zhì)量。刀架系統(tǒng)用于安裝、固定和調(diào)整車刀位置，保證切削過程中刀具的穩(wěn)定性。床身車床的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，通常由鑄鐵制成，要求高剛性和穩(wěn)定性。尾座支撐長軸類工件的另一端，防止加工過程中的彎曲變形。進給機構(gòu)控制刀具的移動速度和方向，實現(xiàn)不同的加工表面。CNC控制系統(tǒng)數(shù)控車床特有，通過程序控制各軸運動，實現(xiàn)自動化加工?，F(xiàn)代數(shù)控車床結(jié)構(gòu)主軸部分高精度軸承支撐，減小跳動變頻調(diào)速，提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速夾具系統(tǒng)可快速更換刀架部分多工位自動換刀系統(tǒng)刀具補償功能高剛性結(jié)構(gòu)減少振動控制系統(tǒng)圖形化編程界面多軸聯(lián)動能力故障診斷功能第二章：車工刀具與材料刀具決定加工質(zhì)量本章將詳細介紹車工加工中的各類刀具及其材料特性：常見車刀的類型與用途不同刀具材料的性能特點刀具幾何參數(shù)及其影響正確選擇和使用刀具的方法掌握刀具知識是成為優(yōu)秀車工的關(guān)鍵基礎(chǔ)。常用車刀類型外圓車刀用于加工工件的外圓柱面，包括粗車刀和精車刀。粗車刀主刀尖角較大（約90°），強調(diào)切削效率；精車刀刀尖角較小，注重表面質(zhì)量。內(nèi)孔車刀用于加工工件的內(nèi)孔，刀桿細長，剛性較差，需控制切削用量。常見有直桿內(nèi)孔刀和彎桿內(nèi)孔刀兩種形式，加工深孔時特別考驗操作技術(shù)。切斷刀用于切斷工件或加工窄槽，刀片窄而長，散熱條件差，使用時需注意冷卻。切斷過程中應保持穩(wěn)定進給，防止卡刀。成型刀刀具材料介紹高速鋼(HSS)優(yōu)點：韌性好，加工沖擊性負荷能力強，耐磨性適中缺點：耐熱性較差，最高工作溫度約600℃應用：主要用于形狀復雜的成型刀具，斷續(xù)切削場合，適合加工低碳鋼、鑄鐵等硬質(zhì)合金(Carbide)優(yōu)點：硬度高，耐磨性好，耐熱性強，最高工作溫度可達1000℃缺點：韌性較差，價格較高應用：目前應用最廣泛的刀具材料，特別適合高速切削和加工高硬度材料陶瓷刀具優(yōu)點：超高硬度和耐熱性，最高工作溫度可達1200℃以上缺點：韌性極差，不耐沖擊應用：主要用于加工硬質(zhì)合金、淬硬鋼等高硬度材料的精加工刀具幾何參數(shù)前角(γ)刀具前刀面與垂直于切削平面的夾角，影響切削力和刀屑流出方向。前角越大，切削越輕松，但會降低刀尖強度。后角(α)刀具后刀面與切削平面的夾角，減少摩擦和熱量。后角太小會增加摩擦，太大會降低散熱性能。刀尖角(ε)主刀刃與副刀刃的夾角，影響切削穩(wěn)定性和表面質(zhì)量。角度越大，刀具強度越好，但表面粗糙度增加。硬質(zhì)合金刀具結(jié)構(gòu)基體層通常由鎢鈷合金(WC-Co)組成，提供刀具的基礎(chǔ)強度和韌性支持。鈷含量6%-12%，含量越高韌性越好，硬度越低。涂層現(xiàn)代硬質(zhì)合金刀具通常采用TiC、TiN、Al?O?等多層涂層結(jié)構(gòu)，厚度約2-15μm，大幅提高耐磨性和耐熱性。刀尖處理經(jīng)過精密研磨和刃口圓弧處理(鈍化)，降低崩刃風險，同時保證切削鋒利度和表面質(zhì)量。第三章：車工加工工藝參數(shù)本章介紹車工加工中的關(guān)鍵工藝參數(shù)，包括：主要加工參數(shù)的定義與單位參數(shù)選擇的原則與方法參數(shù)計算的實例分析參數(shù)對加工質(zhì)量的影響合理設置工藝參數(shù)是保證加工質(zhì)量和效率的核心環(huán)節(jié)。主要加工參數(shù)切削速度(v)單位：米/分鐘(m/min)定義：工件表面相對于刀具的線速度計算公式：v=πDn/1000其中，D為工件直徑(mm)，n為主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給量(f)單位：毫米/轉(zhuǎn)(mm/rev)定義：工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具沿進給方向移動的距離對表面粗糙度影響最大，進給量越小，表面越光滑切削深度(ap)單位：毫米(mm)定義：刀具切入工件的徑向深度粗加工時可取較大值(3-5mm)，精加工時取小值(0.5mm以下)參數(shù)選擇原則影響參數(shù)選擇的因素工件材料：硬度、韌性、熱導率刀具材料：耐磨性、耐熱性、韌性機床性能：功率、剛性、精度加工要求：表面粗糙度、尺寸精度參數(shù)選擇的一般原則先選切削速度，再定進給量，最后確定切削深度粗加工重視加工效率，選用較低切削速度，較大進給量和切削深度精加工重視表面質(zhì)量，選用較高切削速度，較小進給量和切削深度計算實例：304不銹鋼車削參數(shù)設定已知條件工件材料：304不銹鋼工件直徑：20mm(2cm)主軸轉(zhuǎn)速：300rpm進給速度：200mm/min(20cm/min)切削深度：2mm計算過程切削速度(v)=πDn/1000=3.14×20×300/1000=18.84m/min進給量(f)=進給速度/轉(zhuǎn)速=200/300=0.67mm/rev材料去除率(MRR)=v×f×ap=18.84×0.67×2=25.25cm3/min第四章：車工常用加工方法掌握多種加工技術(shù)本章將詳細介紹車工加工中的基本操作方法：外圓車削技術(shù)端面車削方法內(nèi)孔車削工藝切斷加工技巧各種加工方法的注意事項外圓車削外圓車削的作用外圓車削是最基本的車工操作，用于加工工件的外圓柱面，調(diào)整工件直徑尺寸，獲得所需的表面粗糙度。操作要點刀尖高度應與工件中心線平齊刀具進給方向通常從右向左長細軸類工件需用尾座支撐粗車和精車應分開進行粗車切除工件上多余的材料，切削量大，注重效率半精車減小工件尺寸至接近最終尺寸，為精加工做準備精車端面車削端面車削的作用端面車削用于加工工件的端面，使其與軸線垂直，保證端面的平整度。端面車削是軸類零件的基準面加工，對后續(xù)加工精度有重要影響。操作方法刀具從工件外圓向中心移動，或從中心向外圓移動。通常選擇從外向內(nèi)進給，以避免刀尖承受過大壓力。注意事項控制進給速度，防止刀具振動避免在中心點停留過久，防止形成凸起確保刀具與工件中心線精確平行長工件加工時注意防止彎曲變形常見問題內(nèi)孔車削（鏜孔）內(nèi)孔車削的特點內(nèi)孔車削用于加工工件內(nèi)孔的尺寸和表面質(zhì)量，是獲得精密內(nèi)圓柱面的重要方法。相比外圓車削，內(nèi)孔車削難度更大，原因是：視線受阻，難以觀察切削過程刀具懸伸長，剛性較差切屑排出困難，易堆積冷卻液難以到達切削區(qū)工藝要求內(nèi)孔加工前通常需要先鉆孔或預先鑄出孔，然后再進行鏜孔?？讖叫∮?0mm時，優(yōu)先考慮使用鉆頭和鉸刀；孔徑大于20mm時，適合使用鏜刀加工。操作技巧選用較小的切削深度和進給量，避免產(chǎn)生振動。使用較短的刀具懸伸長度，提高剛性。加工深孔時，應分段進行，及時清理切屑。精度控制切斷加工切斷加工的作用切斷加工用于將工件從毛坯上切下，或?qū)⒁粋€工件分成多段。切斷加工是車削過程中風險較高的操作，因為：切斷刀片窄而長，剛性較差切削區(qū)域狹窄，散熱條件差切屑不易排出，容易卡刀工件即將切斷時易變形準備工作檢查工件裝夾是否牢固，選擇合適的切斷刀，確保刀尖與工件中心線對齊。操作過程轉(zhuǎn)速應適當降低，進給速度保持均勻，避免忽快忽慢。切削液應充分沖刷切削區(qū)域。切斷技巧接近切斷時，可減小進給速度，防止工件變形。如需保留切斷面質(zhì)量，可在工件另一側(cè)加支撐。車削過程動態(tài)分析切削力分析車削過程中存在三個主要切削力分量：主切削力(Fc)：沿切削速度方向進給力(Ff)：沿進給方向背向力(Fp)：垂直于加工表面其中主切削力最大，約占總切削力的70%切屑形成機理切屑形態(tài)對加工質(zhì)量有重要影響：帶狀切屑：連續(xù)性好，加工表面光滑螺旋切屑：易于排出，適合自動化生產(chǎn)段狀切屑：加工硬脆材料時形成針狀切屑：理想切屑形態(tài)，不易纏繞第五章：車工加工操作技巧與安全本章將詳細講解：車工加工的操作技巧安全注意事項常見問題及解決方案質(zhì)量控制方法掌握正確的操作技巧和安全知識是成為專業(yè)車工的必要條件。操作技巧01工件裝夾三爪卡盤適合加工規(guī)則圓形工件，四爪卡盤適合不規(guī)則工件。裝夾應保證工件同軸度，減小跳動。長工件需使用頂尖支撐，防止彎曲。02刀具安裝刀尖高度應與主軸中心線平齊，使用刀尖量規(guī)校對。刀具懸伸長度應盡量短，提高剛性。多把刀具安裝時，應考慮換刀方便性。03參數(shù)調(diào)整先進行試切，觀察切屑顏色和形態(tài)，逐步調(diào)整切削參數(shù)。切屑呈藍色表示溫度過高，應降低切削速度；切屑過碎表示速度過低或進給過大。04切削液使用根據(jù)材料選擇合適切削液，確保液流充分沖刷切削區(qū)。鑄鐵加工通常干切削或使用壓縮空氣；鋁合金宜用乳化液；不銹鋼需大量切削液冷卻。05尺寸檢測加工過程中定期檢測尺寸，使用卡尺、千分尺等測量工具。精密加工需考慮熱脹冷縮影響，留有余量后冷卻測量。安全注意事項個人防護佩戴防護眼鏡，防止金屬屑傷眼穿著緊身工作服，避免被旋轉(zhuǎn)部件卷入不戴手套操作車床，防止被卷入長發(fā)必須盤起或戴工作帽設備檢查開機前檢查電氣系統(tǒng)是否正常確認各運動部件潤滑良好檢查防護罩是否完好確認緊急停止按鈕功能正常操作規(guī)范嚴禁用手直接觸摸旋轉(zhuǎn)的工件不用手直接清理切屑，應使用鉤子測量時必須停止主軸旋轉(zhuǎn)切勿離開運轉(zhuǎn)中的機床車工加工常見問題及解決表面粗糙原因：進給量過大、切削速度不當、刀具磨損、工件振動解決方案：減小進給量，選擇合適切削速度，更換或磨削刀具，加強工件支撐，使用潤滑冷卻液尺寸偏差原因：測量誤差、機床精度不足、工件裝夾不牢、熱變形解決方案：使用精密測量工具，校正機床，改進裝夾方式，考慮熱膨脹余量，控制加工溫度刀具崩刃原因：切削量過大、刀具材質(zhì)不適合、冷卻不足、工件有硬點解決方案：減小切削深度和進給量，選用合適刀具材料，加強冷卻，預處理工件硬點工件振動原因：長細工件支撐不足、裝夾不牢、切削速度不當、機床故障解決方案：使用頂尖或托板支撐，加強裝夾，調(diào)整切削參數(shù)，檢修機床解決車工加工問題需要全面分析工藝系統(tǒng)中的"人、機、料、法、環(huán)"各因素，找出真正原因后有針對性地采取措施。經(jīng)驗豐富的車工能從切屑形態(tài)、加工聲音、表面狀態(tài)等現(xiàn)象快速判斷問題所在。第六章：典型車工加工案例分析本章將通過實際案例分析，展示車工加工在不同領(lǐng)域的應用：汽車曲軸車削加工分析精密軸承套加工工藝解析加工流程與工藝要點質(zhì)量控制與難點突破通過案例學習，可以將理論知識與實際應用相結(jié)合，提高綜合技能案例一：汽車曲軸車削加工曲軸特點與要求曲軸是發(fā)動機的核心部件，結(jié)構(gòu)復雜，精度要求高。主軸頸與連桿頸偏心排列，加工難度大。材料通常為合金鋼，硬度高，切削性能較差。尺寸精度要求：IT6-IT7級表面粗糙度：Ra0.8-1.6μm圓柱度誤差≤0.01mm疲勞強度要求高1毛坯制備采用鍛造工藝成形，預留3-5mm加工余量，鍛后進行正火熱處理改善切削性2粗加工在專用車床上進行主軸頸和連桿頸的粗車，去除大部分余量，留0.5mm精加工余量3半精加工調(diào)整參數(shù)進行半精車，確保各頸部尺寸和位置精度，此階段留0.1-0.2mm余量4熱處理進行調(diào)質(zhì)或淬火處理，提高強度和耐磨性，硬度達到HRC45-555精加工采用硬質(zhì)合金或陶瓷刀具進行精車，獲得最終尺寸和表面質(zhì)量6最終處理表面滾壓或拋光處理，提高表面光潔度和疲勞強度曲軸加工的關(guān)鍵難點在于保證各軸頸的同軸度和位置精度，通常采用專用夾具和數(shù)控車床，結(jié)合多次裝夾和精確測量來確保質(zhì)量。案例二：精密軸承套加工軸承套特點與要求軸承套是滾動軸承的關(guān)鍵部件，精度直接影響軸承性能和壽命。內(nèi)外軸承環(huán)通常采用GCr15軸承鋼制造，要求高精度、高光潔度和均勻硬度。IT5尺寸精度等級高精度軸承內(nèi)外環(huán)的尺寸公差等級，相當于幾微米的加工精度Ra0.4表面粗糙度(μm)軸承滾道表面的粗糙度要求，直接影響軸承的噪音和使用壽命0.005圓度誤差(mm)軸承套的圓度誤差要求，關(guān)系到軸承的旋轉(zhuǎn)精度和振動性能HRC60表面硬度軸承套表面硬度要求，確保軸承具有足夠的耐磨性和使用壽命01刀具選擇精密軸承套加工通常選用PVD涂層硬質(zhì)合金刀具，刀尖圓弧半徑R0.4-0.8mm，前角5°-8°，后角6°-10°02加工順序毛坯→粗車→半精車→熱處理→精車→精磨→超精加工，每道工序都有嚴格的檢驗標準03工藝難點熱處理變形控制、高硬度材料加工、高精度檢測