1、項目2 外圓加工,機械制造技術,(任務)目錄,機械制造技術,任務一 熟悉車削加工及設備,任務引入,不同的表面具有不同的切削加工方法。 外圓表面是各種軸類零件、套類零件和盤類零件的主要表面，在機械加工中占有很大的比例,機械制造技術,車削加工 車床上利用車刀對工件進行切削的加工方法,知識鏈接,一、車削加工的特點和應用,車刀結構簡單,切削過程平穩(wěn),加工精度優(yōu)良,工藝范圍廣,機械制造技術,車削加工的應用,機械制造技術,按整體結構布局的不同，車床可分為臥式車床、立式車床、轉塔車床、仿形車床等 。,二、車床的類型及其應用,1. 臥式車床,臥式車床CA6140,機械制造技術,立式車床布局的主要特點是主軸垂直

2、布置，并有一個直徑較大的圓形工件臺，簡稱立車,2. 立式車床,有單柱式和雙柱式兩種； 有側刀架和垂直刀架兩個刀架。,立式車床,主要用于重量偏重、直徑大于高度（高度與直徑之比H/D = （0.320.8）的工件加工,機械制造技術,轉塔車床的特征：沒有尾座和絲桿，尾座的位置裝有一個多工位的轉塔刀架，刀架上可安裝多把刀具，通過轉塔轉位實現(xiàn)不同刀具的依次工作。,3. 轉塔車床,轉塔車床,機械制造技術,仿形車床是通過仿形刀架按樣板或樣件表面，作縱、橫向隨動進給，使車刀自動復制出相應形狀的被加工零件。,4. 仿形車床,液壓仿形車床,機械制造技術,主運動執(zhí)行部件,進給運動部件,三、車床的基本組成,進給運動部

3、件,刀具安裝裝置,工件安裝裝置,基礎部件,臥式車床CA6140,機械制造技術,車刀的性能取決于刀具的結構、材料和幾何參數(shù)。,1. 常用車刀的類型,按用途外圓車刀、端面車刀、切斷刀等；,按切削部分材料高速鋼車刀、硬質(zhì)合金車刀、陶瓷車刀等,按結構整體式、機夾重磨式、機夾可轉位式、焊接式,四、車刀的類型與選用,車刀,機械制造技術,硬度和耐磨性,HRC60；抗摩擦和磨損,強度和韌性,抗切削力、沖擊、振動,耐熱性,高溫下強度、硬度、韌性,傳導性、耐熱沖擊,傳熱性、抗熱沖擊,抗粘合性,高溫高壓下不互相吸附產(chǎn)生粘合,化學穩(wěn)定性,加工工藝性、經(jīng)濟性,2. 車刀材料的選用,機械制造技術,常用刀具材料,高速鋼,硬

4、質(zhì)合金,碳素工具鋼,合金工具鋼,陶瓷材料,含有較多的鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼,適合于各類刀具，可加工材料的范圍廣。目前使用量最大的刀具材料,由難熔的金屬碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)和金屬粘結劑(等Co、Ni)經(jīng)粉末冶金工藝燒結而成,機械制造技術,硬質(zhì)合金,YT類,YG類,WCCo類硬質(zhì)合金,TiC WCCo類硬質(zhì)合金,硬度高、耐磨性好,加工鋼料,強度較好，硬度耐磨性較差,鑄鐵、有色金屬、非金屬材料,3. 車刀角度的選擇,機械制造技術,車刀角度的合理選擇 是指在保證加工質(zhì)量和刀具壽命的前提下，確定一組能滿足生產(chǎn)率高、加工成本低的幾何參數(shù)，選擇

5、時要綜合考慮車刀的材料、結構、使用條件以及刀具各角度相互作用和影響。,機械制造技術,根據(jù)刀具材料：高速鋼車刀可選擇較大前角，硬質(zhì)合金車 刀應選擇較小前角。 根據(jù)工件材料：加工塑性材料時，取較大前角；加工脆性 材料時，前角宜取小值。 根據(jù)加工條件：加工階段不同，前角的選擇不一樣。粗加 工時，采用較小的前角；精加工時，選擇 較大的前角；,（1）前角的選擇,車刀的前角會影響切削區(qū)的變形、溫度、切削力、功率消耗和切削刃強度等。選擇時，一般根據(jù)以下幾方面綜合考慮。,機械制造技術,（2）后角的選擇,粗加工時，取較小后角；精加工時，取較大后角,（3）主偏角的選擇,后角的選擇原則是：在保證刀具有足夠的散熱性能

6、和強度的基礎上，還應確保刀具鋒利， 以減少刀具工件摩擦。,選擇主偏角的原則是：在工藝系統(tǒng)剛度允許的 范圍內(nèi)，主偏角應盡量選小些.,但車細長軸時為了減輕工件彎曲和振動應采用較大主偏角，一般在 7590之間選??；車階臺軸時則取 90,機械制造技術,副偏角的主要作用是：減少副刀刃與工件之間的摩擦。 副偏角的合理選擇，還能改善工件表面質(zhì)量和刀具散熱性能。副偏角一般在1015之間選取。,（4） 副偏角的選擇,（5）刃傾角的選擇,刃傾角為負值時，切屑流向待加工表面，刀尖強度弱些； 刃傾角為正值時，切屑從已加工方向流出，刀尖強度高； 刃傾角取0時，切削則垂直于刀刃方向流出。 選取刃傾角時，粗加工取正值，精加

7、工取負值。 一般刃傾角通常在-44之間選取。,刃傾角的作用是：改變切屑流動方向，以增加刀尖強度。,機械制造技術,（1）主軸轉速與刀具進給速度調(diào)節(jié) （2）床鞍、中滑板和小滑板操作 （3）刻度盤調(diào)節(jié),車刀刃磨有機械刃磨和手工刃磨兩種方法,五、外圓車削工藝,1. 車前的操作準備,2. 車刀的刃磨與安裝,車刀切削部分的形狀和幾何角度通常是在砂輪機上刃磨形成的。,機械制造技術,車刀的手工刃磨,安裝車刀時，要注意以下幾個方面： 1）保證車刀刀尖與工件軸心線位于同一水平線。 2）為保證車刀具有足夠的剛度。 3）裝夾車刀時，應使刀桿與進給方向垂直。,機械制造技術,三爪卡盤自定心裝夾,雙頂尖裝夾,四爪單動卡盤裝

8、夾,中心架裝夾,芯軸裝夾,3. 工件的裝夾,機械制造技術,粗車時，一般為0.30.5 mm/r； 精車時，一般為0.10.3 mm/r。,4. 切削用量的選擇,（1）背吃刀量的選擇,一般情況下取值為25mm。 粗車時，盡可能選用較大的背吃刀量； 精車時，選擇較小的背吃刀量。,（2）進給量的選擇,背吃刀量選定以后，進給量應盡量選大些。,機械制造技術,（3）切削速度的選擇,選擇切削速度一般從車刀材料、工件材料、表面粗糙度、背吃刀量和進給量、切削液等幾個方面綜合考慮。,在實際生產(chǎn)中，一般已知工件直徑、選定切削速度，再求出主軸轉速，即：,計算出的轉速按車床轉速表最接近的一檔選取。,機械制造技術,試切削

9、過程,試切削的方法與步驟：,5. 試切削,機械制造技術,任務二 車削加工案例分析,任務引入,機械制造技術,知識鏈接,精車的目的是切除粗車余下的少量金屬層，以獲得所需尺寸和表面粗糙度的零件。,一、車削外圓,外圓車削是車床上最基本的加工方法， 通常經(jīng)過粗車與精車等兩個加工階段。,1. 粗車,粗車的目的是快速切除毛坯上多余坯料，使工件接近于最后的形狀與尺寸。,2. 精車,機械制造技術,車端面時，裝夾于卡盤上的工件做旋轉運動的同時，安裝在刀架上的車刀做橫向進給運動。 對于既車外圓又車端面的場合，常使用彎頭車刀和偏刀來車削端面。,二、車削端面,機械制造技術,三、車槽與切斷,1. 車槽,與車端面相似，如同

10、左右偏刀同時車削左右兩個端面。 車槽刀具有一個主切削刃和一個主偏角以及兩個副切削刃和兩個副偏角,切窄槽（寬度 5 mm）時，可選取主切削刃寬度等于槽寬的切斷刀，橫向走刀一次即可將槽切出。 切較寬的溝槽時，主切削刃寬度小于其槽寬，切槽刀分幾次縱向進給，先把槽的大部分余量車去，但必須在槽的底部與兩側留有余量，最后根據(jù)槽的位置、寬度、深度進行精車。,機械制造技術,機械制造技術,切斷與切槽相似。當切斷工件的直徑較大時，切斷刀刀頭較長，切屑容易堵塞在槽內(nèi)，刀頭容易折斷。因此往往將切斷刀刀頭的高度加大，以增加強度，將主切削刃兩邊磨出斜刃以利于排屑。,2. 切斷,四、車圓錐面,（1）旋轉小拖板法,操作簡單，

11、不受錐度大小限制 但受小拖板行程的限制不能加工較長的圓錐，而且表面粗糙度的高低靠操作技術控制，手動進給，勞動強度較大。,機械制造技術,短圓錐工件可用寬刃刀進行加工。,偏移尾座法車錐面,寬刃刀加工圓錐面,（2）偏移尾座法,可加工小錐度長錐體，可自動進給，勞動強度低。,（3）寬刃刀加工圓錐面,機械制造技術,五、車螺紋,螺紋按牙形分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋等。 車螺紋時，為了獲得準確的螺紋，必須用絲杠帶動刀具進給，使工件旋轉一圈，刀具移動一個螺距。,1.三角形螺紋車刀的刃磨與安裝,螺紋車刀是屬于成形刀具，刃磨后的螺紋車刀的刀尖角應與螺紋牙形一致，否則會影響加工質(zhì)量。刀具刃磨角度準確與否，一般

12、可用樣板來檢驗，檢查時樣板的底面應與車刀底面平行。,機械制造技術,對于三角形螺紋、梯形螺紋及矩形螺紋，它的牙形均要求垂直對稱于工件軸線。如果裝斜，車出的螺栓牙形將不準確。,（a）裝偏后的牙形角,（b）正確的牙形角,機械制造技術,左右進刀法是利用橫拖板刻度控制螺紋車刀的垂直進 刀，用小拖板的刻度控制車刀左右的微 量進刀。,2. 三角形螺紋車削方法,（1）直進法,牙形較準確。但由于車刀兩刃同時切削而且排屑不暢，受力大，車刀易磨損，切削會劃傷螺紋表面。,（2）斜進法,當工件螺距大于3mm時，一般采用斜進法車削螺紋。,斜進法是車刀沿螺紋牙形一側在徑向進刀的同時作軸 向進給，經(jīng)多次走刀完成螺紋的加工。,

13、（3）左右進刀法,機械制造技術,任務三 熟悉磨削加工及其設備,任務引入,主要用于工件的精加工，尤其適合各種淬硬零件和高強度特殊材料零件的精加工。 磨削能加工內(nèi)外圓柱面和圓錐面、平面、螺旋面、花鍵、齒輪、導軌和各種成形面等，還能進行刃磨工件和切斷工件等，其工藝應用極為廣泛。,磨削是指用磨料磨具為工具進行零件加工的切削 方法，是一種多刀多刃的高速切削方法。,機械制造技術,知識鏈接,外圓磨削可以在普通外圓磨床和萬能外圓磨床 上進行，對于外徑較小的短軸也可采 用無心磨床。 外圓磨削包括磨削外圓柱面、磨削外圓錐面和 磨削臺階面等。 磨削 加工精度可達IT6IT5， 粗糙度能達到Ra1.250.32m。,

14、機械制造技術,一、磨削加工,1. 磨削過程,磨削過程是由磨具上的無數(shù)個磨粒的微切削刃對工件 表面進行的切削加工。,磨削特點：加工厚度非常薄、磨削速度與磨削溫 度均很高、能耗大。,單個磨粒的典型磨削過程可分為： 滑擦、刻滑和切削三個階段。,機械制造技術,2. 磨削運動與磨削用量,外圓磨削時，砂輪的旋轉運動為主運動，砂輪的橫向進給和工件的旋轉運動及其縱向進給為進給運動。,機械制造技術,（2） 橫向進給量,粗磨時，一般為0.010.03mm； 精磨時，一般為0.0010.017mm。,磨削速度越高，單位時間內(nèi)通過單位磨削表面的磨粒越多，加工后工件的表面粗糙度越小。通常砂輪的磨削速度一般為 3040

15、m/s,（1）磨削速度,磨削速度是指砂輪磨削時圓周速度。,橫向進給量是指工作臺往復一次運動后，砂輪相對工件橫向移動的距離。,機械制造技術,（3） 圓周進給速度,圓周進給速度是指工件繞其自身軸線的旋轉運動。 工件的圓周旋轉速度的計算公式為：,（4）縱向進給量,縱向進給量是指工件繞其自身軸線旋轉一圈時，工件 相對砂輪沿軸線移動距離。,若砂輪寬度為B，則粗度磨削時ft為（0.50.8）B， 精磨時ft為（0.30.6）B。,機械制造技術,（1）磨削速度高 （2）磨削溫度高 （3）加工余量小 （4）加工精度高 （5）磨削工藝范圍廣,3. 磨削工藝特點,機械制造技術,常見的外圓磨床，主要包括萬能外圓磨床

16、、普通外圓 磨床和無心外圓磨床。,1. 萬能外圓磨床,M1432A型萬能外圓磨床,二、外圓磨床的種類及其應用,可磨削內(nèi)外圓柱面與圓錐面，也能磨削階梯軸的軸肩和端平面，但其生產(chǎn)率低，僅適用于單件小批量生產(chǎn)，常用于工具車間和機修車間。,機械制造技術,2. 普通外圓磨床,與萬能外圓磨床相比，普通外圓磨床的特征在于： 磨床的頭架和砂輪架不能繞其軸心在水平面內(nèi)調(diào)整角度位置，頭架主軸直接固定在箱體上不能轉動，工件只能用頂尖支撐進行磨削，無內(nèi)置的內(nèi)圓磨頭裝置。 普通外圓磨床的工藝范圍較窄，但由于簡化了主要部件的結構層次，剛度高，容易保證磨削的精度和表面質(zhì)量，同時能采用較大的磨削用量，故其生產(chǎn)率較高，適用于中

17、批量、大批量生產(chǎn)的外圓磨削。,機械制造技術,無心外圓磨床的尺寸精度和幾何精度均較高，適用于大批量生產(chǎn)中磨削細長軸以及不帶中心孔的軸、套、銷等零件。,3. 無心外圓磨床,無心外圓磨床，也稱無心磨床。,無心外圓磨床,機械制造技術,砂輪是磨削加工的主要工具，它是用磨料和黏 合劑按一定的比例制成的圓形固結磨具。,三、砂輪,影響磨削質(zhì)量及生產(chǎn)率的因素是砂輪的工作特性：包括砂輪的磨粒、粒度、黏合劑、硬度及組織的不同。,磨料以其裸露在表面部分的棱角為切削刃；而黏合劑將磨粒黏結在一起，經(jīng)過加壓和焙燒使之具有一定的形狀和強度。,機械制造技術,1. 磨料,磨料是砂輪的主要成分，直接擔負切削工作。 磨削時，磨料要經(jīng)

18、受劇烈的摩擦、擠壓及高溫的作用。 磨料必須有很高的硬度、耐熱性以及相當?shù)捻g性。 目前常用的磨料有剛玉類、碳化硅類、高硬磨料類三種。,2. 粒度,粒度是指磨料顆粒的大小，分為磨粒和微粒兩種。 砂輪粒度對磨削的工件表面質(zhì)量和磨削效率有很大影響。,機械制造技術,3. 黏合劑,常用的黏合劑有：陶瓷結合劑、樹脂結合劑、橡膠結 合劑、金屬結合劑,黏合劑是將磨粒黏固成各種砂輪的黏結材料。 黏合劑的種類及其性質(zhì)將影響砂輪的強度、耐沖擊性、耐熱性和耐腐蝕性等，同時對磨削表面質(zhì)量和磨削溫度也有一定的影響。,4. 硬度,砂輪的硬度是指結合劑黏結磨粒的牢固程度，也是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。,

19、砂輪的硬度對磨削生產(chǎn)率和加工的表面質(zhì)量影響極大。,機械制造技術,5. 組織,一般外圓、內(nèi)圓、平面、無心磨以及刃磨用的砂輪都采用組織中等的砂輪,組織是表示砂輪內(nèi)部結構的松緊程度，它與磨粒、結 合劑和氣孔三者的體積比例密切相關。,根據(jù)磨粒在砂輪中占有的體積百分數(shù)，砂輪組織可分為112共12個組織號，砂輪組織號越小，越緊密，磨粒占砂輪體積的百分比越大，因而磨粒與磨拉之間的氣孔小。反之，磨粒間的氣孔大。,6. 砂輪的形狀,平形砂輪、薄片砂輪、筒形砂輪、碗形砂輪、蝶形砂輪、雙斜邊砂輪、杯形砂輪等。,機械制造技術,任務四 磨削加工案例分析,任務引入,主 軸,機械制造技術,知識鏈接,一、常見外圓磨削方法,外

20、圓磨削可以在普通外圓磨床、萬能外圓磨或無心外圓磨床上進行。,1. 縱磨法,適應性強，利用同一砂輪能磨削不同長度的工件，加工精度高，表面質(zhì)量好，但磨削效率較低，因此廣泛應用于單件、小批量生產(chǎn)及精磨，特別適合細長軸的磨削。,縱磨法,機械制造技術,2. 橫磨法,橫磨法又稱徑向磨削法或切入磨削法。,橫磨法,生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于大批量生產(chǎn)。尤其對于短外圓表面及兩側有臺階的軸頸或成形表面，多采用橫磨法。,工件與砂粒的接觸面積大，磨削熱量多，磨削溫度高，工件易發(fā)生變形和燒傷，磨削質(zhì)量不如縱磨法高。,機械制造技術,階段磨削法： 綜合了縱、橫兩種磨法的優(yōu)點，適合磨削余量較大的工件。,3. 階段磨削法,階段

21、磨削法又稱綜合磨削法 是縱磨法和橫磨法的綜合運用.,階段磨削法,機械制造技術,深磨法特點： 可獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，粗糙度值較小。但修整砂輪費時，要求工件的結構必須留有砂輪有足夠的切入和切出空間。,4. 深磨法,深磨法采用較大的吃刀深度和較小的縱向進給量， 在一次走刀中磨去全部余量。,深磨法,機械制造技術,磨削余量是指上道工序留下的并要在磨削工序中 切除的余量。,二、 磨削余量的合理分配,磨削余量確定的一般原則如下：, 工件形狀復雜、技術要求高、工藝順序復雜時，磨 削余量應較大。 工件細長或薄壁，磨削余量應大些。 需要經(jīng)過熱處理的工件，考慮到熱處理變形，磨削 余量應大些。 工件尺寸越大，

22、應相應增大余量。 磨削余量與上道工序的加工質(zhì)量有關。上道工序的 加工誤差越小，則磨削余量可相應減小。,機械制造技術,任務五 了解外圓表面的精密加工與裝備,任務引入,對于超精密零件的加工表面往往需要采用特殊的加工方法，在特定的環(huán)境下加工才能達到要求，外圓表面的光整加工是提高零件加工質(zhì)量的特殊加工方法。,機械制造技術,知識鏈接,一、研磨,研磨是一種簡便可靠的表面光整加工方法， 屬自由磨粒加工。,在加工過程中直接參與切除工件材料的磨粒不像砂輪、油石、沙帶和砂紙那樣總是固結或涂附在磨具上，而是處于自由游離狀態(tài)。,經(jīng)研磨表面，尺寸和幾何形狀精度可達13m，Ra值為0.160.01m。若研具精度足夠高，其

23、尺寸和幾何形狀精度可達0.30.1m ，Ra值小于0.040.01m。,機械制造技術,研磨是通過研具在一定壓力下與加工面做復 雜的相對運動而完成的。 研具和工件之間的磨粒與研磨劑在相對運動中，分別起機械切削作用和物理、化學作用，使磨粒能從工件表面上切去極薄的一層材料，從而得到極高的尺寸精度和極細的表面粗糙度。,1. 研磨原理,機械制造技術,研磨時磨料的切削作用,研磨時，有大量磨粒在工件表面浮動著，它們在一定的壓力下滾動、刮擦和擠壓。起著切除細微材料層的作用。,機械制造技術,粗研套,2. 研磨方法,研磨方法主要有手工研磨和機械研磨兩種。,（1）手工研磨,研磨外圓時，工件夾持在車床卡盤上或用頂尖支撐，做低速回轉，研具套在工件上，在研具與工件之間加入研磨劑，然后用手推動研具做往復