金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。对刀具的基本要求是:应具有适当的几何参数即切削角度,刀具材料对工件具有一定的切削能力。
一:金属切削加工的基本概念
二:刀具角度
一)刀具切削部分的组成
外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具,其切削部分(又称刀头)由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为:
(1)前面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。
(2)主后面 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。
(3)副后面 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。
(4)主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。
(5)副切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。
(6)刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。
具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具,如刨刀、钻头、铣刀等,都可以看作是车刀的演变和组合。
(二)确定刀具角度的参考平面
刀具要从工件上切下金属,必须具有一定的切削角度,也正是由于切削角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度,必须引入三个相互垂直的参考平面,如图示。
(1)切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。
(2)基 面 通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。
(3)正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。
切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的平面参考系。常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。
(三)刀具的标注角度
刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的,并在刀具设计图上予以标注的角度。刀具的标注角度主要有五个,以车刀为例,表示了几个角度的定义。
(四)刀具的工作角度
在实际的切削加工中,由于刀具安装位置和进给运动的影响,上述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度,又称实际角度。
三:刀具种类.
一)刀具分类
由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性,客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此,生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途,分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类,如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN )刀具和金刚石刀具等;按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等;按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
(二)常用刀具简介
1. 车刀
车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔,也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定,工人不必磨刀,所以在现代生产中应用越来越多。
5.1.3 刀具材料和刀具主要几何角度
5.1.3.1刀具材料
1. 对刀具材料的基本要求
刀具材料是指刀具切削部分的材料,在切削时要承受高温、高压、强烈的磨擦、冲击和振动,因此,刀具切削部分的材料应具备以下基本性能:
(1) 高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度,一般要求在60HRC 以上。
(2) 高的耐磨性 以便维持一定的切削时间,一般刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。
(3) 足够的强度和韧性 以便承受切削力、冲击和振动,避免产生崩刃和折断。
(4) 高的耐热性(热稳定性) 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、强度不变的能力。
(5) 良好的工艺性能 以便制造各种刀具,通常刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等。
2.常用刀具材料
常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等。
(1) 碳素工具钢(如T10、T12A )及合金工具钢(如9SiCr ) 特点是淬火硬度较高,价廉。但耐热性能较差,淬火时易产生变形,通常只用于手工工具及形状较简单、切削速度较低的刀具。
(2) 高速钢 高速钢是含有较多W 、Mo 、Cr 、V 等元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度(热处理硬度可达HRC62-67)和耐热性(切削温度可达500-600°C )。它可以加工铁碳合金、非铁金属、高温合金等广泛的材料。高速钢具有高的强度和韧性,抗冲击振动的能力较强,适宜制造各类刀具。但因耐热温度较硬质合金低,故不能用于高速切削。常用牌号分别是W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2等。
(3) 硬质合金 硬质合金是在高温下烧结而成的粉末冶金制品。具有较的硬度(70~
175HRC) ,能耐850℃~1000℃的高温,具有良好的耐磨性和耐热性以及高硬度。因而其切削速度比高速钢刀锯提高2到3倍,主要用于高速切削,但其强度、韧性和工艺性不如高速钢,因此通常将硬质合金焊接或机械夹固在刀体(刀柄)上使用(如硬质合金车刀)。常用的硬质合金有钨钴类(YG 类)、钨钛钴类(YT 类)和钨钛钽(铌)类硬质合金(YW 类)三类。
① 钨钴类硬质合金(YG 类) YG 类硬质合金主要由WC 和Co 组成, YG 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好,不易崩刃,很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。其中数字表示Co 含量的百分比,Co 含量少者,较脆、较耐磨。YG8用于粗加工,YG6和YG3用于半精加工和精加工。
②钨钛钴类硬质合金(YT 类) YT 类硬质合金主要由WC 、TiC 和Co 组成,它里面加入了碳化钛后,增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗粘结性和抗氧化能力。但由于YT 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差,故主要用于切削普通碳钢及合金钢等塑性材料。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等。其中数字表示TiC 含量的百分比,TiC 的含量越多,韧性越小,而耐磨性和耐热性越高。其中TY5一般用于粗加工,YT15和YT30用于半精加工和精加工。 ③钨钛钽(铌)类硬质合金(YW 类) 它是在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌,从而提高了硬质合金的韧性和耐热性,使其具有较好的综合切削性能。YW 类硬质合金主要用于不锈钢、耐热钢、高锰钢的加工,也适用于普通碳钢和铸铁的加工,因此被称为通用型硬质合金,常用的牌号有 YW1、YW2等。
陶瓷与超硬材料都是今年来涌现出来的新型刀具材料,它们无论在硬度、耐磨性、耐热性等方面都胜过传统的刀具材料。
5.1.3.2 刀具主要几何角度及选择
金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图5-3,各种多齿刀具或复杂刀具,就其一个刀齿而言,都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。
硬质合金外园车刀
1. 车刀切削部分的组成
车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成(如图5-4)。
(1) 前刀面 刀具上切屑流过的表面。
(2) 主后刀面 刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面,称为主后刀面。
(3) 副后刀面 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面,称为副后刀面。
(4) 主切削刃 刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。
(5) 副切削刃 刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。
(6)刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线,称修圆刀尖和倒角刀尖。
四:刀具材料
刀具切削性能的好坏,取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响,因此十分重要。
1. 刀具材料应具备的性能
刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动,因此应具备以下基本性能:高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性(热稳定性)、良好的热物理性能和耐热冲击性能和良好的工艺性能和经济性。
2. 常用刀具材料
(1)高速钢—具有较高的热稳定性、高的强度,刀具制造工艺简单。
(2)硬质合金—具有高耐磨性和高耐热性,但抗弯强度低、冲击韧性差,很少用语制造整体刀具。
(3)陶瓷材料—硬度高、耐用度高,还可用于冲击负荷下的粗加工,切削效率显著提高。 五:刀具选用
1. 刀具种类的选择
刀具种类主要根据被加工表面的形状、尺寸、精度、加工方法、所用机床及要求的生产率等进行选择。
2. 刀具材料的选择
刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行选择。
3. 刀具角度的选择
刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角的选择。
(1)前角
前角γo 对切削的难以程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利,使切削更为轻快,并减小切削力和切削热。但前角过大,刀刃和刀尖的强度下降,刀具导热体积减少,影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低,前角应选得大些,反之小些;刀具材料韧性好(如高速钢),前角可选得大些,反之应选得小些(如硬质合金);精加工时,前角可选得大些。粗加工时应选得小些。
(2)后角
后角αo 的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损,其大小
对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般,切削厚度越大,刀具后角越小;工件材料越软,塑性越大,后角越大。工艺系统刚性较差时,应适当减小后角,尺寸精度要求较高的刀具,后角宜取小值。
(3)主偏角
主偏角κr 的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时,减小
主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度,所以κr 宜取小值;在工件
刚性较差时,为避免工件的变形和振动,应选用较大的主偏角。
(4)副偏角
副偏角κr ' 的作用是可减小副切削刃和副厚刀面与工件已加工表面之间的
摩擦,防止切削振动。κr ' 的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。
(5)刃倾角
刃倾角λs 主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。
图5-5 测量车刀的辅助平面
2.车刀切削部分的主要角度
(1)测量车刀切削角度的辅助平面
为了确定和测量车刀的几何角度,需要选取三个辅助平面作为基准,这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面,如图5-5所示。
1)切削平面Ps 切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。
2)基面P r 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。
3)正交平面P 0 主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。
可见这三个坐标平面相互垂直,构成一个空间直角坐标系。
图5-6 车刀的主要角度
(2) 车刀的主要几何及其选择 (请看
)
1)前角
前角
在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图
示规定表示,即刀具前刀面在基面之下时为正前角,刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一
般在-5°~ 25°之间选取。
前角选择的原则:前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工
材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根据加工性质来
考虑前角的大小,粗加工时前角要取小值,精加工时前角应取大值。
2)后角
在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值,
一般在6°~12°之间选取。
后角选择的原则:首先考虑加工性质。精加工时,后角取大值,粗加工时,后角取小值。其
次考虑加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增强刀头的坚固性;反之,后角应
取小值。
3)主偏角
在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角
一般在30°~ 90°之间选取。
主偏角的选用原则:首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性,如
车工工艺系统刚性好,主偏角应取小值,这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条
件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状,当加工台阶时,主偏角应取90°,
加工中间切入的工件,主偏角一般取60 °。
图5-7刃倾角的符号
4)副偏角
在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副
偏角一般为正值。
副偏角的选择原则:首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性,才能减小副偏角;
反之,应取大值;其次,考虑加工性质,粗加工时,副偏角可取10°~15°,粗加工时,
副偏角可取5°左右。
5)刃倾角λs 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时,
λs =0°;刀尖为主切刃上最高点时,λs >0°;刀尖为主切削刃上最低点时,λs <0°(如图5
-7所示)。刃倾角一般在-10°~5°之间选取。
刃倾角的选择原则:主要看加工性质,粗加工时,工件对车刀冲击大,λs ≥0°,精加
工时,工件对车刀冲击力小,λs ≤0°,一般取λs =0°。
5.1.20切削运动与切削用量
1. 切削运动
切削运动可分为主运动和进给运动。
主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动,主运动的速度最高,所消
耗的功率最大。在切削运动中,主运动只有一个。它可以由工件完成,也可以由刀具完成。可
以是旋转运动,也可以是直线运动。例如车床上工件的旋转运动;龙门刨床刨削时,工件的直
线往复运动;牛头刨床刨刀的直线往复运动;铣床上的铣刀、钻床上的钻头和磨床上砂轮的旋
转等都是切削加工时的主运动(见图5-l )。
图5-1 切削加工运动简图
a) 车削外圆 b) 铣削平面 c) 钻孔 d) 磨削外园 e) 刨削平面
进给运动是不断地把被切削层投入切削,以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说,没有
这个运动,就不能连续切削。进给运动一般速度较低,消耗的功率较少,可由一个或多个运动
组成。可以是连续 的,也可以是间断的。车削外圆、 铣削平面、刨削平面、钻孔、磨削外园
的切削运动如图5-1所示。
2. 切削用量
在切削加工过程中,工件上形成三种表面,如图
5-2所示,以车削加工为例。
1)已加工表面 切削后得到的表面。
2)待加工表面 即将切去金属层的表面。
3) 切削表面 正在被切削的金属表面。
切削用量是指切削速度
削用量三要素。 、进给量f (或进给速度v f ) 和背吃刀量a p 三者的总称,可称为切
(1)切削速度
以
切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度称为切削速度。 表示,单位为m/min,或m/s。
主运动为旋转运动(如车削、铣削等),切削速度一般为其最大线速度,计算公式为:
m /s
式中: d—工件或刀具直径(mm )
n 一工件或刀具转速(r/min) 。
图 5-2 切削用量三要素
(2)进给量 f 主运动的一循环或单位时间内刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称
为进给量。如图5-2所示, 用单齿刀具(如车刀、刨刀)进行加工时,常用刀具或工件每转或
每行程刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量,称为每转进给量(mm/r)或每行程进
给量(mm/st);用多齿刀具(如铣刀)加工时,也可用进给运动的瞬时速度即进给速度来表述,
以
表示,单位为mm/s或mm/min。
(3) 背吃刀量
在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中,
表示,单位为mm 。车外圆时, 垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸,称为背吃刀量,以
可用下式计算:
mm
式中:
—工件待加工表面(图5-2)直径,mm ;
—工件已加工表面直径,mm 。
钻孔时,
可用下式计算:
mm
式中:
—工件已加工表面直径,即钻孔直径,mm 。
第六章 车
工
车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形状和尺寸,将其加工成所需零件的一种切削加工方进给运动(图6-1)。
图6-1 车削运动
车床主要用于加工各种回转体表面(图6-2),加工的尺寸公差等级为IT11~IT6,表面粗糙度Ra 值为12.5泛的是卧式车床。
图6-2 普通车床所能加工的典型表面
a )车外园 b)车端面 C)车锥面 d)切槽、切断 e)切内槽 f)钻中心
6.2 车刀的结构、刃磨及其安装
6.2.1车刀的结构
车刀是由刀头和刀杆两部分所组成,刀头是车刀的切削部分,刀杆是车刀的夹持部分。车刀从结构上分为四种形式,即整体式、焊接式、机夹式、可转位式车刀,如图6-8所示。其结构特点及适用场合见表6-1。
图6-8 车刀组成
表6-l 车刀结构类型特点及用
.2.2车刀的刃磨
车刀(指整体车刀与焊接车刀)用钝后重新刃磨是在砂轮机上刃磨的。磨高速钢车刀用氧化铝砂轮(白色),磨硬质合金刀头用碳化硅砂轮(绿色)。
1 . 砂轮的选择
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。
1) 磨料,常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮磨粒硬度低(HV2000-HV2400)、韧性大,适用刃磨高速钢车刀,其中白色的叫做白刚玉,灰褐色的叫做棕刚玉。
碳化硅砂轮的磨粒硬度比氧化铝砂轮的磨粒高(Hv2800以上) 。性脆而锋利,并且具有良好的导热性和导电性,适用刃磨硬质合金。 其中常用的是黑色和绿色的碳化硅砂轮。而绿色的碳化硅砂轮更适合刃磨硬质合金车刀。
2) 粒度:粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数字作为表示符号。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。因此,数字越大则表示磨粒越细。 粗磨车刀应选磨粒号数小的砂轮,精磨车刀应选号数大( 即磨粒细) 的砂轮。船上常用的粒度为46 号—台0 号的中软或中硬的砂轮。
3) 硬度:砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。 砂轮硬,即表面磨粒难以脱落;砂轮软,表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念,必须区分清楚。 刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮.
另外,在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。 船上和工厂一般选用陶瓷结合剂(代号A) 和中等组织的砂轮。
综上所述,我们应根据刀具材料正确选用砂轮。刃磨高速钢车刀时,应选用粒度为46号到60号的软或中软的氧化铝砂轮。刃磨硬质合金车刀时,应选用粒度为60号到80号的软或中软的碳化硅砂轮,两者不能搞错。
2. 车刀刃磨的步骤如下:
图6-9 外圆车刀刃磨的步骤
磨主后刀面,同时磨出主偏角及主后角,如图6-9a) 所示;
磨副后刀面,同时磨出副偏角及副后角, 如图6-9b) 所示;
磨前面,同时磨出前角, 如图6-9c) 所示;
修磨各刀面及刀尖, 如图6-9d) 所示。
3. 刃磨车刀的姿势及方法是:
(1)人站立在砂轮机的侧面,以防砂轮碎裂时,碎片飞出伤人;
(2)两手握刀的距离放开,两肘夹紧腰部,以减小磨刀时的抖动;
(3)磨刀时,车刀要放在砂轮的水平中心,刀尖略向上翘约3°~8°,车刀接触砂轮后应作左右方向水平移动。当车刀离开砂轮时,车刀需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂轮碰伤;
(4)磨后刀面时,刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度;磨副后刀面时,刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度;
(5)修磨刀尖圆弧时,通常以左手握车刀前端为支点,用右手转动车刀的尾部。
4. 磨刀安全知识
1)刃磨刀具前,应首先检查砂轮有无裂纹,砂轮轴螺母是否拧紧,并经试转后使用,以免砂轮碎裂或飞出伤人。
2)刃磨刀具不能用力过大,否则会使手打滑而触及砂轮面,造成工伤事故。
3) 磨刀时应戴防护眼镜,以免砂砾和铁屑飞入眼中。
4)磨刀时不要正对砂轮的旋转方向站立,以防意外。
5)磨小刀头时,必须把小刀头装入刀杆上。
6)砂轮支架与砂轮的间隙不得大于3mm ,入发现过大,应调整适当。
6.2.3车刀的安装
车刀必须正确牢固地安装在刀架上,如图6-10所示。
安装车刀步骤请看
安装车刀应注意下列几点:
1)刀头不宜伸出太长,否则切削时容易产生振动,影响工件加工精度和表面粗糙度。一般刀头伸出长度不超过刀杆厚度的两倍, 能看见刀尖车削即可。
2)刀尖应与车床主轴中心线等高。车刀装得太高,后角减小,后刀面与工件加剧摩擦,装得太低,前角减少,切削不顺利,会使刀尖崩碎。刀尖的高低,可根据尾架顶尖高低来调整。车刀的安装如图6-10a )所示。
图6-10 车刀的安装
a) 正确 b)错误
3)车刀底面的垫片要平整,并尽可能用厚垫片,以减少垫片数量。调整好刀尖高低后,至少要用两个螺钉交替将车刀拧紧。
6.3 车外圆、端面和台阶
6.3.1 三爪自定心卡盘安装工件
1.用三爪自定心卡盘安装工件
图6-11 三爪自定心卡盘结构和工件安装
a ) 结构 b) 夹持棒料 c)反爪夹持大棒料
三爪自定心卡盘的结构请看
三爪自定心卡盘的结构如图6-11a )所示,当用卡盘扳手转动小锥齿轮时,大锥齿轮也随之转动,在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下,使三个爪同时向心移动或退出,以夹紧或松开工件。它的特点是对中性好,自动定心精度可达到0.05~0.15㎜。可以装夹直径较小的工件,如图6-11b 所示。当装夹直径较大的外圆工件时可用三个反爪进行,如图6-11c 所示。但三爪自定心卡盘由于夹紧力不大,所以一般只适宜于重量较轻的工件,当重量较重的工件进行装夹时,宜用四爪单动卡盘或其它专用夹具。
三爪自定心卡盘装夹工件
2.用一夹一顶安装工件(请看)
对于一般较短的回转体类工件,较适用于用三爪自定心卡盘装夹,但对于较长的回转体类工件,用此方法则刚性较差。所以,对一般较长的工件,尤其是较重要的工件,不能直接用三爪自
定心卡盘装夹,而要用一端夹住,另一端用后顶尖顶住的装夹方法。
这种装夹方法能承受较大的轴向切削力,且刚性大大提高,同时可提高切削用量。
.3.2车外圆
。
车外圆是车削加工中最基本的操作,请看
1.安装工件和校正工件
安装工件的方法主要有用三爪自定心卡盘或者四爪卡盘、心轴等(详见6.8车床附件的使用) 。校正工件的方法有划针或者百分表校正(详见6.8车床附件的使用中图8-49) 。
2.选择车刀
车外圆可用图6-12所示的各种车刀。直头车刀(尖刀) 的形状简单,主要用于粗车外圆;弯头车刀不但可以车外圆,还可以车端面,加工台阶轴和细长轴则常用偏刀。
图6-12 车外圆的几种情况
3.调整车床
车床的调整包括主轴转速和车刀的进给量。
主轴的转速是根据切削速度计算选取的。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以及工件加工精度有关。用高速钢车刀车削时,V=0.3~1m/s,用硬质合金刀时,V=1~3m/s。车硬度高钢比车硬度低钢的转速低一些。
根据选定的切削速度计算出车床主轴的转速,再对照车床主轴转速铭牌,选取车床上最近似计算值而偏小的一档,然后如表6-2所示的手柄要求,扳动手柄即可。但特别要注意的是,必须在停车状态下扳动手柄。
表6-2 C6132型车床主轴转数铭牌
例如用硬质合金车刀加工直径D =200毫米的铸铁带轮,选取的切削速度V =0.9米/秒,计算主轴的转速为:
(转/分)
从主轴转速铭牌中选取偏小一档的近似值为94转/分,即短手柄扳向左方,长手柄扳向右方,主轴箱手柄放在低速挡位置I 。
进给量是根据工件加工要求确定。粗车时,一般取 0.2~0.3毫米/转;精车时,随所需要的表面粗糙度而定。例如表面粗糙度为R a 3.2时,选用0.1~0.2毫米/转;R a 1.6时,选用0.06~0.12毫米/转,等等。进给量的调整可对照车床进给量表扳动手柄位置,具体方法与调整主轴转速相似。
4.粗车和精车
车削前要试刀
粗车的目的是尽快地切去多余的金属层,使工件接近于最后的形状和尺寸。粗车后应留下0.5~1毫米的加工余量。
精车是切去余下少量的金属层以获得零件所求的精度和表面粗糙度,因此背吃刀量较小,约0.1~0.2毫米,切削速度则可用较高或较低速,初学者可用较低速。为了提高工件表面粗糙度,用于精车的车刀的前、后刀面应采用油石加机油磨光,有时刀尖磨成一个小圆弧。
为了保证加工的尺寸精度,应采用试切法车削。试切法的步骤如图6-13所示。
图6-13 试切步骤
a) 开车对刀,使车刀和工件表面轻微接触 b) 向右退出车刀
c) 按要求横向进给a p1 d) 试切1~3毫米
e) 向右退出,停车,测量 f)调整切深至a p2后,自动进给车外圆
5.刻度盘的原理和应用
车削工件时,为了正确迅速地控制背吃刀量,可以利用中拖板上的刻度盘。中拖板刻度盘安装在中拖板丝杠上。当摇动中拖板手柄带动刻度盘转一周时,中拖板丝杠也转了一周。这时,固定在中拖板上与丝杠配合的螺母沿丝杠轴线方向移动了一个螺距。因此,安装在中拖板上的刀架也移动了一个螺距。如果中拖板丝杠螺距为4mm ,当手柄转一周时,刀架就横向移动4mm 。若刻度盘圆周上等分200格,则当刻度盘转过一格时,刀架就移动了0.02mm 。
使用中拖板刻度盘控制背吃刀量时应注意的事项:
(1)由于丝杠和螺母之间有间隙存在,因此会产生空行程(即刻度盘转动,而刀架并未移动)。使用时必须慢慢地把刻度盘转到所需要的位置(图6-14a )。若不慎多转过几格,不能简单地退回几格(图6-14b ),必须向相反方向退回全部空行程,再转到所需位置(图6-14C )。
图6-14 手柄摇过头后的纠正方法
a) 要求手柄转至30,但转过头成40 b) 错误:直接退至30
c) 正确:反转约一周后,再转至所需位置30
(2)由于工件是旋转的,使用中拖板刻度盘时,车刀横向进给后的切除量刚好是背吃刀量的两倍,因此要注意,当工件外圆余量测得后,中拖板刻度盘控制的背吃刀量是外圆余量的二分之一,而小拖板的刻度值,则直接表示工件长度方向的切除量。
6.纵向进给
纵向进给到所需长度时,关停自动进给手柄,退出车刀,然后停车,检验。
7. 车外圆时的质量分析
1)尺寸不正确:原因时车削时粗心大意,看错尺寸;刻度盘计算错误或操作失误;测量时不仔细,不准确而造成的。
2)表面粗糙度不和要求:原因是车刀刃磨角度不对;刀具安装不正确或刀具磨损,以及切削用量选择不当;车床各部分间隙过大而造成的。
3)外径有锥度:原因是吃刀深度过大,刀具磨损;刀具或拖板松动;用小拖板车削时转盘下基准线不对准“0”线;两顶尖车削时床尾“0”线不在轴心线上;精车时加工余量不足造成的。
6.3.3车端面
车端面请看
对工件的端面进行车削的方法叫车端面。
端面的车削方法:车端面时,刀具的主刀刃要与端面有一定的夹角。工件伸出卡盘外部分应尽可能短些,车削时用中拖板横向走刀,走刀次数根据加工余量而定,可采用自外向中心走刀,也可以采用自圆中心向外走刀的方法。
常用端面车削时的几种情况如图6-15所示。
图6-15 车端面的常用车刀
车端面时应注意以下几点:
1)车刀的刀尖应对准工件中心,以免车出的端面中心留有凸台。
2)偏刀车端面,当背吃刀量较大时,容易扎刀。背吃刀量a p 的选择:粗车时a p =0.2mm~1mm ,精车时a p =0.05 mm~0.2mm 。
3)端面的直径从外到中心是变化的,切削速度也在改变,在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。
4)车直径较大的端面,若出现凹心或凸肚时,应检查车刀和方刀架,以及大拖板是否锁紧。 车端面的质量分析:
1)端面不平,产生凸凹现象或端面中心留“小头”;原因时车刀刃磨或安装不正确,刀尖没有对准工件中心,迟到深度过大,车床有间隙拖板移动造成。
2)表面粗糙度差。原因是车刀不锋利,手动走刀摇动不均匀或太快,自动走刀切削用量选择不当
6.3.4车台阶
车削台阶的方法与车削外圆基本相同,但在车削时应兼顾外圆直径和台阶长度两个方向的尺寸要求,还必须保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。
车高度在5mm 以下的台阶时,可用主偏角为90°的偏刀在车外圆时同时车出;车高度在5 mm 以上的台阶时,应分层进行切削,如图6-16所示。
图 6-16 台阶的车削
台阶长度尺寸的控制方法:
1) 台阶长度尺寸要求较低时可直接用大拖板刻度盘控制。
2)台阶长度可用钢直尺或样板确定位置,如图6-17a 、6-17b 所示。车削时先用刀尖车出比台阶长度略短的刻痕作为加工界限,台阶的准确长度可用游标卡尺或深度游标卡尺测量。
图6-17 台阶长度尺寸的控制方法
3)台阶长度尺寸要求较高且长度较短时,可用小滑板刻度盘控制其长度。
车台阶的质量分析:
1)台阶长度不正确,不垂直,不清晰。原因是操作粗心,测量失误,自动走刀控制不当,刀尖不锋利,车刀刃磨或安装不正确。
2)表面粗糙度差。原因是车刀不锋利,手动走刀不均匀或太快,自动走刀切削用量选择不当。
6.4 切槽、切断、车成型面和滚花
6.4.1 切槽
在工件表面上车沟槽的方法叫切槽,槽的形状有外槽、内槽和端面槽。如图6-18所示。
图6-18 常用切槽的方法
1.切槽刀的选择
常选用高速钢切槽刀切槽,切槽刀的几何形状和角度如图6-19所示。
图6-19高速钢切槽刀
2.切槽的方法
车削精度不高的和宽度较窄的矩形沟槽,可以用刀宽等于槽宽的切槽刀,采用直进法一次车出。精度要求较高的,一般分二次车成。
车削较宽的沟槽,可用多次直进法切削(见图6-20),并在槽的两侧留一定的精车余量,然后根据槽深、槽宽精车至尺寸。
车削较小的圆弧形槽,一般用成形车刀车削。较大的圆弧槽,可用双手联动车削,用样板检查修整。
车削较小的梯形槽,一般用成形车刀完成,较大的梯形槽,通常先车直槽,然后用梯形刀直进法或左右切削法完成。
图6-20切宽槽
6.4.2切断
切断要用切断刀。切断刀的形状与切槽刀相似,但因刀头窄而长,很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种,如图6-20所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料;左右借刀法常用于切断钢等塑性材料。
图6-20 切断方法
切断时应注意以下几点:
1) 切断一般在卡盘上进行,如图6-21所示。工件的切断处应距卡盘近些,避免在顶尖安装的工件上切断。
图6-21 在卡盘上切断
2) 切断刀刀尖必须与工件中心等高,否则切断处将剩有凸台,且刀头也容易损坏(图6-22)。
图6-22 切断刀刀尖必须与工件中心等高
3)切断刀伸出刀架的长度不要过长,进给要缓慢均匀。将切断时,必须放慢进给速度,以免刀头折断。
4) 切断钢件时需要加切削液进行冷却润滑,切铸铁时一般不加切削液,但必要时可用煤油进行冷却润滑。
5) 两顶尖工件切断时,不能直接切到中心,以防车刀折断,工件飞出。
6.4.3 车成型面
表面轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。下面介绍三种加工成形面的方法。 (1) 样板刀车成型面 图6-23为车圆弧的样板刀,用样板刀车成型面,其加工精度主要靠刀具保证。但要注意由于切削时接触面较大,切削抗力也大,易出现振动和工件移位。为此切削力要小些,工件必须夹紧。
这种方法生产效率高,但刀具刃磨较困难,车削时容易振动。故只用于批量较大的生产中,车削刚性好,长度较短且较简单的成形面。
图6-23 车圆弧的样板刀
(2) 用靠模车成型面 下图表示用靠模加工手柄的成形面2。此时刀架的横向滑板已经与丝杠脱开,其前端的拉杆3上装有滚柱5。当大拖板纵向走刀时,滚柱5即在靠模4的曲线槽内移动,从而使车刀刀尖也随着作曲线移动,同时用小刀架控制切深,即可车出手柄的成形面。这种方法加工成形面,操作简单,生产率较高,因此多用于成批生产。当靠模4的槽为直槽时,将靠模4扳转一定角度,即可用于车削锥度。
这种方法操作简单,生产率较高,但需制造专用靠模,故只用于大批量生产中车削长度较大、形状较为简单的成形面。
(3)手控制法车成形面 单件加工成形面时,通常采用双手控制法车削成形面,即双手同时摇动小滑板手柄和中滑板手柄,并通过双手协调的动作,使刀尖走过的轨迹与所要求的成形面曲线相仿,如图6-26
所示。手控制法车球面请看
这种操作技术灵活、方便。不需要其它辅助工具,但需要较高的技术水平。多用于单件、小批生产。
图6-26 用双手控制纵、横向进给车成形面
)安装螺纹车刀时,车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60,其前角γo =0o 才能保证工件螺纹的牙型角,否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时,其前角可取 γo =5~20。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心,并用样板对刀,以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直,车出的牙型角才不会偏斜。如图6-36所示。
o o o
图6-36 螺纹车刀几何角度与用样板对刀
6.5 车圆锥面
将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几种。这里介绍宽刀法、转动小刀架法、尾座偏移法、靠模法。
6.5.1宽刀法
车削较短的圆锥时,可以用宽刃刀直接车出,如图6-29所示。其工作原理实质上是属于成型法,所以要求切削刃必须平直,切削刃与主轴轴线的夹角应等于工件圆锥半角α/2。同时要求
车床有较好的刚性,否则易引起振动。当工件的圆锥斜面长度大于切削刃长度时,可以用多次接刀方法加工,担接刀处必须平整。
6.5.2转动小刀架法
转动小刀架法请看
当加工锥面不长的工件时,可用转动小刀架法车削。车削时,将小滑板下面的转盘上螺母松开,把转盘转至所需要的圆锥半角α/2的刻线上,与基准零线对齐,然后固定转盘上的螺母,如果锥角不是整数,可在锥附近估计一个值,试车后逐步找正,如图6-30所示。
图6-30转动小滑板车圆锥
6.5.3 尾座偏移法
尾座偏移法请看
图6-31 偏移位座法车削圆锥
当车削锥度小,锥形部分较长的圆锥面时,可以用偏移尾座的方法, 此方法可以自动走刀,缺点是不能车削整圆锥和内锥体,以及锥度较大的工件。将尾座上滑板横向偏移一个距离S ,使偏位后两顶尖连线与原来两顶尖中心线相交一个α/2角度,尾座的偏向取决于工件大小头在两顶尖间的加工位置。尾座的偏移量与工件的总长有关,如图6-31所示,尾座偏移量可用下列公式计算:
式中 S ——尾座偏移量;
L — 件锥体部分长度;
L0——工件总长度;
D 、d ——锥体大头直径和锥体小头直径。
床尾的偏移方向,由工件的锥体方向决定。当工件的小端靠近床尾处,床尾应向里移动,反之,床尾应向外移动。
.5.4 靠模法
如图6-32所示,靠模板装置是车床加工圆锥面的附件。对于较长的外圆锥和圆锥孔,当其精度要求较高而批量又较大时常采用这种方法。
图6-32 用靠模板车削圆锥面
车圆锥体的质量分析:
1. 锥度不准确
原因时计算上的误差;小拖板转动角度和床尾偏移量偏移不精确;或者是车刀、拖板、床尾没有固定好,在车削中移动而造成。甚至因为工件的表面粗糙度太差,量规或工件上有毛刺或没有擦干净,而造成检验和测量的误差。
2. 锥度准确而尺寸不准确
原因是粗心大意,测量不及时不仔细,进刀量控制不好,尤其是最后一刀没有掌握号进刀量而造成误差。
3. 圆锥母线不直
圆锥母线不直是指锥面不是直线,锥面上产生凹凸现象或是中间低、两头高。主要原因是车刀安装没有对准中心。
4. 表面粗糙度不合要求
配合锥面一般精度要求较高,表面粗糙度不高,往往会造成废品,因此一定要注意。造成表面粗糙度差的原因是切削用量选择不当,车刀磨损或刃磨角度不对。没有进行表面抛光或者抛光余量不够。用小拖板车削锥面时,手动走刀不均匀,另外机床的间隙大,工件刚性差也是会影响工件的表面粗糙度。
6.6 孔加工
车床上可以用钻头、镗刀、扩孔钻头、铰刀进行钻孔、镗孔、扩孔和铰孔。下面介绍钻孔和镗孔的方法。
6.6.1 钻孔
车床上钻头
利用钻头将工件钻出孔的方法称为钻孔。钻孔的公差等级为IT10以下,表面粗糙度为R a 12.5μm ,多用于粗加工孔。在车床上钻孔如图6-32所示,工件装夹在卡盘上,钻头安装在尾架套筒锥孔内。钻孔前先车平端面并车出一个中心坑或先用中心钻钻中心孔作为引导。钻孔时,摇动尾架手轮使钻头缓慢进给,注意经常退出钻头排屑。钻孔进给不能过猛,以免折断钻头。钻钢料时应加切削液。
图6-32 车床上钻孔
钻孔注意事项:
1)起钻使进给量要小,待钻头头部全部进入工件后,才能正常钻削。
2)钻钢件时,应加冷切液,防止因钻头发热而退火。
3)钻小孔或钻较深孔时,由于铁屑不易排出,必须经常退出排屑,否则会因铁屑堵塞而使钻头“咬死”或折断。
4)钻小孔时,车头转速应选择快些,钻头的直径越大,钻速应相应更慢。
5)当钻头将要钻通工件时,由于钻头横刃首先钻出,因此轴向阻力大减,这时进给速度必须减慢,否则钻头容易被工件卡死,造成锥柄在床尾套筒内打滑而损坏锥柄和锥孔。
钻孔时产生废品的原因及预防:
表6-1钻孔时产生废品的原因及预防
.6.2 镗孔
在车床上镗孔
在车床上对工件的孔进行车削的方法叫镗孔(又叫车孔),镗孔可以作粗加工,也可以作精加工。镗孔分为镗通孔和镗不通孔,如图6-22所示。镗通孔基本上与车外圆相同,只是进刀和退刀方向相反。粗镗和精镗内孔时也要进行试切和试测,其方法与车外圆相同。注意通孔镗刀的主偏角为45~75,不通孔车刀主偏角为大于90o o o 。
图6-33 车孔
6.6.3 车内孔时的质量分析
1. 尺寸精度达不到要求
1)孔径大于要求尺寸:原因是镗孔刀安装不正确,刀尖不锋利,小拖板下面转盘基准线未对准“0”线,孔偏斜、跳动,测量不及时
2)孔径小于要求尺寸; 原因是刀杆细造成“让刀”现象,塞规磨损或选择不当,绞刀磨损以及车削温度过高。
2. 几何精度达不到要求
1)内孔成多边形:原因是车床齿轮咬合过紧,接触不良,车床各部间隙过大造成的,薄壁工件装夹变形也是会使内孔呈多边形。
2)内孔有锥度在:原因是主轴中心线与导轨不平行,使用小拖板时基准线不对,切削量过大或刀杆太细造成“让刀”现象。
3)表面粗糙度达不到要求:原因是刀刃不锋利,角度不正确,切削用量选择不当,冷却液不充分。
6.7 车螺纹
将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。螺纹按牙型分有三角螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹等(图6-34)。其中普通公制三角螺纹应用最广。
图6-34螺纹的种类
6.7.1普通三角螺纹的基本牙型
普通三角螺纹的基本牙型如图6-35所示,各基本尺寸的名称如下:
图6-35 普通三角螺纹基本牙型
D —内螺纹大径(公称直径);
d —外螺纹大径(公称直径);
D2 —内螺纹中径;
d2—外螺纹中径;
D1 —内螺纹小径;
d1—外螺纹小径;
P —螺距;
H —原始三角形高度。
决定螺纹的基本要素有三个:
牙型角α 螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角。公制螺纹α=60,英制螺纹α
螺距P 它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离。
螺纹中径D 2(d2) 它是平螺纹理论高度H 的一个假想圆柱体的直径。在中径处的螺纹牙厚和槽宽相等。只有内外螺纹中径都一致时,两者才能很好地配合。 o =55o 。
6.7.2 车削外螺纹的方法与步骤
)
o (1)准备工作(
先看1)安装螺纹车刀时,车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60,其前角γo =0o 才能保证工件螺纹的
牙型角,否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时,其前角可取 γo =5~20。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心,并用样板对刀,以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直,车出的牙型角才不会偏斜。如图6-36所示。
o o
图6-36 螺纹车刀几何角度与用样板对刀
2)按螺纹规格车螺纹外圆,并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至尺寸,然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线,以它作为车螺纹的退刀标记。
3)根据工件的螺距P ,查机床上的标牌,然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距。
4)确定主轴转速。初学者应将车床主轴转速调到最低速。
(2)车螺纹的方法和步骤(
请看)
1)确定车螺纹切削深度的起始位置,将中滑板刻度调到零位,开车,使刀尖轻微接触工件表面,然后迅速将中滑板刻度调至零位,以便于进刀记数。
2)试切第一条螺旋线并检查螺距。将床鞍摇至离工件端面8~10牙处,横向进刀0.05左右。开车,合上开合螺母,在工件表面车出一条螺旋线,至螺纹终止线处退出车刀,开反车把车刀退到工件右端;停车,用钢尺检查螺距是否正确。如图6-37a 所示。
3)用刻度盘调整背吃刀量,开车切削,如图6-37d 。螺纹的总背吃刀量a p 与螺距的关系按经验公式a p ≈0.65P,次的背吃刀量约0.1左右。
4)车刀将至终点时,应做好退刀停车准备,先快速退出车刀,然后开反车退出刀架。如图6-37e 。
5)再次横向进刀,继续切削至车出正确的牙型如图6-37f 。
图 6-37 螺纹切削方法与步骤
6.7.3 螺纹车削注意事项
1) 注意和消除拖板的“空行程”
2)避免“乱扣”。当第一条螺旋线车好以后,第二次进刀后车削,刀尖不在原来的螺旋线(螺旋桩) 中,而是偏左或偏右,甚至车在牙顶中间,将螺纹车乱这个现象就叫做“乱扣”预防乱扣的方法是采用倒顺(正反) 车法车削。在角左右切削法车削螺纹时小拖板移动距离不要过大,若车削途中刀具损坏需重新换刀或者无意提起开合螺母时,应注意及时对刀。
3) 对刀:对刀前首先要安装好螺纹车刀,然后按下开合螺母,开正车(注意应该是空走刀) 停车,移动中、小拖板使刀尖准确落入原来的螺旋糟中(注意不能移动大拖板) ,同时根据所在螺旋槽中的位置重新做中拖板进刀的记号,再将车刀退出,·开倒车,将车退至螺纹头部,再进刀......, 。对刀时一定要注意是正车对刀。
4) 借刀:借刀就是螺纹车削定深度后,将小拖板向前或向后移动一点距离再进行车削,借刀时注意小拖板移动距离不能过大,以免将牙槽车宽造成“乱扣”,
5)使用两顶针装夹方法车螺纹时,工件卸下后再重新车削时,应该先对刀,后车削以免“乱扣”
6) 安全注意事项:
(1)车螺纹前先检查好所有手柄是否处于车螺纹位置,防止盲目开车。
(2)车螺纹寸要思想集中,动作迅速,反应灵敏;'
(3)用高速钢车刀车螺纹时,车头转速不能太快,以免刀具磨损;
(4)要防止车刀或者是刀架、拖板与卡盘、床尾相撞;
(5)旋螺母时,应将车刀退离工件,防止车刀将手划破,不要开车旋紧或者退出螺母;
(6)旋转的螺纹不能用手去摸或用棉纱去擦。
6.7.4. 车外螺纹的质量分析
车削螺纹时产生废品的原因及预防方法
6.8.2用顶尖安装工件
对同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件,常用双顶尖装夹工件,如图6-39所示,其前顶尖为普通顶尖,装在主轴孔内,并随主轴一起转动,后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内。工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间,并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动。
图6-39 用顶尖安装工件
用顶尖安装工件请看
用顶尖安装工件应注意:
1. 卡箍上的支承螺钉不能支承得太紧,以防工件变形。
2. 由于靠卡箍传递扭矩,所以车削工件的切削用量要小。
3. 钻两端中心孔时,要先用车刀把端面车平,再用中心钻钻中心孔。
安装拨盘和工件时,首先要擦净拨盘的内螺纹和主轴端的外螺纹,把拨盘拧在主轴上,再把轴的一端装在卡箍上。最后在双顶尖中间安装工件。
图6-37
6.8.3用心轴安装工件
当以内孔为定位基准,并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度要求,此时用心轴定位,工件以圆柱孔定位常用圆柱心轴和小锥度心轴;对于带有锥孔、螺纹孔、花键孔的工件定位,常用相应的锥体心轴,螺纹心轴和花键心轴。
圆柱心轴是以外圆柱面定心、端面压紧来装夹工件的,如图6-40所示。心轴与工件孔一般用H7/h6、H7/g6的间隙配合,所以工件能很方便地套在心轴上。但由于配合间隙较大,一般只能保证同轴度0.02㎜左右。为了消除间隙,提高心轴定位精度,心轴可以做成锥体,但锥体的锥度很小,否则工件在心轴上会产生歪斜(见图6-41a )。常用的锥度为C=1/1000~1/5000。定位时,工件楔紧在心轴上,楔紧后孔会产生弹性变形(图6-41b ),从而使工件不致倾斜。
图6-40 在圆柱心轴上定位
图6-41 圆锥心轴安装工件的接触情况
小锥度心轴的优点是靠楔紧产生的磨擦力带动工件,不需要其它夹紧装置,定心精度高,可达0.005~0.01㎜。缺点是工件的轴向无法定位。
当工件直径不太大时,可采用锥度心轴(锥度1:1000~1:2000)。工件套入压紧、靠摩擦力与心轴固紧。锥度心轴对中准确、加工精度高、装卸方便,但不能承受过大的力矩。 当工件直径较大时,则应采用带有压紧螺母的圆柱形心轴。它的夹紧力较大,但对中精度较锥度心轴的低。
6.8.4中心架和跟刀架的使用
当工件长度跟直径之比大于25倍(L/d>25)时,由于工件本身的刚性变差,在车削时,工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用,会产生弯曲、振动,严重影响其圆柱度和表面粗糙度,同时,在切削过程中,工件受热伸长产生弯曲变形,车削很难进行,严重时会使工件在顶尖间卡住。此时需要用中心架或跟刀架来支承工件。
1
.用中心架支承车细长轴(请看)
一般在车削细长轴时,用中心架来增加工件的刚性,当工件可以进行分段切削时,中心架支承在工件中间,如图6-42所示。在工件装上中心架之前,必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽,其表面粗糙及圆柱误差要小,并在支承爪与工件接触处经常加润滑油。为提高工件精度,车削前应将工件轴线调整到与机床主轴回转中心同轴。
图6-42用中心架支承车削细长轴
当车削支承中心架的沟槽比较困难或一些中段不需加工的细长轴时,可用过渡套筒,使支承爪与过渡套筒的外表面接触,如图6-43所示,过渡套筒的两端各装有四个螺钉,用这些螺钉夹住毛坯表面,并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合。
2.用跟刀架支承车细长轴
6.8.5用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件
形状不规则的工件,无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件,可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘,盘面上的许多长槽用以穿放螺栓,工件可用螺栓直接安装在花盘上,如图6-44所示。也可以把辅助支承角铁(弯板)用螺钉牢固夹持在花盘上,工件则安装在弯板上。图6-45所示为加工一轴承座端面和内孔时,在花盘上装夹的情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动,在工件的另一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。
图6-44 在花盘上安装零件 图6-45在花盘上用弯板安装零件
金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。对刀具的基本要求是:应具有适当的几何参数即切削角度,刀具材料对工件具有一定的切削能力。
一:金属切削加工的基本概念
二:刀具角度
一)刀具切削部分的组成
外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具,其切削部分(又称刀头)由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为:
(1)前面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。
(2)主后面 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。
(3)副后面 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。
(4)主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。
(5)副切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。
(6)刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。
具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具,如刨刀、钻头、铣刀等,都可以看作是车刀的演变和组合。
(二)确定刀具角度的参考平面
刀具要从工件上切下金属,必须具有一定的切削角度,也正是由于切削角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度,必须引入三个相互垂直的参考平面,如图示。
(1)切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。
(2)基 面 通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。
(3)正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。
切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的平面参考系。常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。
(三)刀具的标注角度
刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的,并在刀具设计图上予以标注的角度。刀具的标注角度主要有五个,以车刀为例,表示了几个角度的定义。
(四)刀具的工作角度
在实际的切削加工中,由于刀具安装位置和进给运动的影响,上述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度,又称实际角度。
三:刀具种类.
一)刀具分类
由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性,客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此,生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途,分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类,如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN )刀具和金刚石刀具等;按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等;按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
(二)常用刀具简介
1. 车刀
车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔,也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定,工人不必磨刀,所以在现代生产中应用越来越多。
5.1.3 刀具材料和刀具主要几何角度
5.1.3.1刀具材料
1. 对刀具材料的基本要求
刀具材料是指刀具切削部分的材料,在切削时要承受高温、高压、强烈的磨擦、冲击和振动,因此,刀具切削部分的材料应具备以下基本性能:
(1) 高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度,一般要求在60HRC 以上。
(2) 高的耐磨性 以便维持一定的切削时间,一般刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。
(3) 足够的强度和韧性 以便承受切削力、冲击和振动,避免产生崩刃和折断。
(4) 高的耐热性(热稳定性) 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、强度不变的能力。
(5) 良好的工艺性能 以便制造各种刀具,通常刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等。
2.常用刀具材料
常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等。
(1) 碳素工具钢(如T10、T12A )及合金工具钢(如9SiCr ) 特点是淬火硬度较高,价廉。但耐热性能较差,淬火时易产生变形,通常只用于手工工具及形状较简单、切削速度较低的刀具。
(2) 高速钢 高速钢是含有较多W 、Mo 、Cr 、V 等元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度(热处理硬度可达HRC62-67)和耐热性(切削温度可达500-600°C )。它可以加工铁碳合金、非铁金属、高温合金等广泛的材料。高速钢具有高的强度和韧性,抗冲击振动的能力较强,适宜制造各类刀具。但因耐热温度较硬质合金低,故不能用于高速切削。常用牌号分别是W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2等。
(3) 硬质合金 硬质合金是在高温下烧结而成的粉末冶金制品。具有较的硬度(70~
175HRC) ,能耐850℃~1000℃的高温,具有良好的耐磨性和耐热性以及高硬度。因而其切削速度比高速钢刀锯提高2到3倍,主要用于高速切削,但其强度、韧性和工艺性不如高速钢,因此通常将硬质合金焊接或机械夹固在刀体(刀柄)上使用(如硬质合金车刀)。常用的硬质合金有钨钴类(YG 类)、钨钛钴类(YT 类)和钨钛钽(铌)类硬质合金(YW 类)三类。
① 钨钴类硬质合金(YG 类) YG 类硬质合金主要由WC 和Co 组成, YG 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好,不易崩刃,很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。其中数字表示Co 含量的百分比,Co 含量少者,较脆、较耐磨。YG8用于粗加工,YG6和YG3用于半精加工和精加工。
②钨钛钴类硬质合金(YT 类) YT 类硬质合金主要由WC 、TiC 和Co 组成,它里面加入了碳化钛后,增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗粘结性和抗氧化能力。但由于YT 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差,故主要用于切削普通碳钢及合金钢等塑性材料。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等。其中数字表示TiC 含量的百分比,TiC 的含量越多,韧性越小,而耐磨性和耐热性越高。其中TY5一般用于粗加工,YT15和YT30用于半精加工和精加工。 ③钨钛钽(铌)类硬质合金(YW 类) 它是在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌,从而提高了硬质合金的韧性和耐热性,使其具有较好的综合切削性能。YW 类硬质合金主要用于不锈钢、耐热钢、高锰钢的加工,也适用于普通碳钢和铸铁的加工,因此被称为通用型硬质合金,常用的牌号有 YW1、YW2等。
陶瓷与超硬材料都是今年来涌现出来的新型刀具材料,它们无论在硬度、耐磨性、耐热性等方面都胜过传统的刀具材料。
5.1.3.2 刀具主要几何角度及选择
金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图5-3,各种多齿刀具或复杂刀具,就其一个刀齿而言,都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。
硬质合金外园车刀
1. 车刀切削部分的组成
车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成(如图5-4)。
(1) 前刀面 刀具上切屑流过的表面。
(2) 主后刀面 刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面,称为主后刀面。
(3) 副后刀面 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面,称为副后刀面。
(4) 主切削刃 刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。
(5) 副切削刃 刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。
(6)刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线,称修圆刀尖和倒角刀尖。
四:刀具材料
刀具切削性能的好坏,取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响,因此十分重要。
1. 刀具材料应具备的性能
刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动,因此应具备以下基本性能:高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性(热稳定性)、良好的热物理性能和耐热冲击性能和良好的工艺性能和经济性。
2. 常用刀具材料
(1)高速钢—具有较高的热稳定性、高的强度,刀具制造工艺简单。
(2)硬质合金—具有高耐磨性和高耐热性,但抗弯强度低、冲击韧性差,很少用语制造整体刀具。
(3)陶瓷材料—硬度高、耐用度高,还可用于冲击负荷下的粗加工,切削效率显著提高。 五:刀具选用
1. 刀具种类的选择
刀具种类主要根据被加工表面的形状、尺寸、精度、加工方法、所用机床及要求的生产率等进行选择。
2. 刀具材料的选择
刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行选择。
3. 刀具角度的选择
刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角的选择。
(1)前角
前角γo 对切削的难以程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利,使切削更为轻快,并减小切削力和切削热。但前角过大,刀刃和刀尖的强度下降,刀具导热体积减少,影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低,前角应选得大些,反之小些;刀具材料韧性好(如高速钢),前角可选得大些,反之应选得小些(如硬质合金);精加工时,前角可选得大些。粗加工时应选得小些。
(2)后角
后角αo 的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损,其大小
对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般,切削厚度越大,刀具后角越小;工件材料越软,塑性越大,后角越大。工艺系统刚性较差时,应适当减小后角,尺寸精度要求较高的刀具,后角宜取小值。
(3)主偏角
主偏角κr 的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时,减小
主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度,所以κr 宜取小值;在工件
刚性较差时,为避免工件的变形和振动,应选用较大的主偏角。
(4)副偏角
副偏角κr ' 的作用是可减小副切削刃和副厚刀面与工件已加工表面之间的
摩擦,防止切削振动。κr ' 的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。
(5)刃倾角
刃倾角λs 主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。
图5-5 测量车刀的辅助平面
2.车刀切削部分的主要角度
(1)测量车刀切削角度的辅助平面
为了确定和测量车刀的几何角度,需要选取三个辅助平面作为基准,这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面,如图5-5所示。
1)切削平面Ps 切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。
2)基面P r 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。
3)正交平面P 0 主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。
可见这三个坐标平面相互垂直,构成一个空间直角坐标系。
图5-6 车刀的主要角度
(2) 车刀的主要几何及其选择 (请看
)
1)前角
前角
在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图
示规定表示,即刀具前刀面在基面之下时为正前角,刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一
般在-5°~ 25°之间选取。
前角选择的原则:前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工
材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根据加工性质来
考虑前角的大小,粗加工时前角要取小值,精加工时前角应取大值。
2)后角
在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值,
一般在6°~12°之间选取。
后角选择的原则:首先考虑加工性质。精加工时,后角取大值,粗加工时,后角取小值。其
次考虑加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增强刀头的坚固性;反之,后角应
取小值。
3)主偏角
在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角
一般在30°~ 90°之间选取。
主偏角的选用原则:首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性,如
车工工艺系统刚性好,主偏角应取小值,这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条
件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状,当加工台阶时,主偏角应取90°,
加工中间切入的工件,主偏角一般取60 °。
图5-7刃倾角的符号
4)副偏角
在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副
偏角一般为正值。
副偏角的选择原则:首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性,才能减小副偏角;
反之,应取大值;其次,考虑加工性质,粗加工时,副偏角可取10°~15°,粗加工时,
副偏角可取5°左右。
5)刃倾角λs 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时,
λs =0°;刀尖为主切刃上最高点时,λs >0°;刀尖为主切削刃上最低点时,λs <0°(如图5
-7所示)。刃倾角一般在-10°~5°之间选取。
刃倾角的选择原则:主要看加工性质,粗加工时,工件对车刀冲击大,λs ≥0°,精加
工时,工件对车刀冲击力小,λs ≤0°,一般取λs =0°。
5.1.20切削运动与切削用量
1. 切削运动
切削运动可分为主运动和进给运动。
主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动,主运动的速度最高,所消
耗的功率最大。在切削运动中,主运动只有一个。它可以由工件完成,也可以由刀具完成。可
以是旋转运动,也可以是直线运动。例如车床上工件的旋转运动;龙门刨床刨削时,工件的直
线往复运动;牛头刨床刨刀的直线往复运动;铣床上的铣刀、钻床上的钻头和磨床上砂轮的旋
转等都是切削加工时的主运动(见图5-l )。
图5-1 切削加工运动简图
a) 车削外圆 b) 铣削平面 c) 钻孔 d) 磨削外园 e) 刨削平面
进给运动是不断地把被切削层投入切削,以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说,没有
这个运动,就不能连续切削。进给运动一般速度较低,消耗的功率较少,可由一个或多个运动
组成。可以是连续 的,也可以是间断的。车削外圆、 铣削平面、刨削平面、钻孔、磨削外园
的切削运动如图5-1所示。
2. 切削用量
在切削加工过程中,工件上形成三种表面,如图
5-2所示,以车削加工为例。
1)已加工表面 切削后得到的表面。
2)待加工表面 即将切去金属层的表面。
3) 切削表面 正在被切削的金属表面。
切削用量是指切削速度
削用量三要素。 、进给量f (或进给速度v f ) 和背吃刀量a p 三者的总称,可称为切
(1)切削速度
以
切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度称为切削速度。 表示,单位为m/min,或m/s。
主运动为旋转运动(如车削、铣削等),切削速度一般为其最大线速度,计算公式为:
m /s
式中: d—工件或刀具直径(mm )
n 一工件或刀具转速(r/min) 。
图 5-2 切削用量三要素
(2)进给量 f 主运动的一循环或单位时间内刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称
为进给量。如图5-2所示, 用单齿刀具(如车刀、刨刀)进行加工时,常用刀具或工件每转或
每行程刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量,称为每转进给量(mm/r)或每行程进
给量(mm/st);用多齿刀具(如铣刀)加工时,也可用进给运动的瞬时速度即进给速度来表述,
以
表示,单位为mm/s或mm/min。
(3) 背吃刀量
在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中,
表示,单位为mm 。车外圆时, 垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸,称为背吃刀量,以
可用下式计算:
mm
式中:
—工件待加工表面(图5-2)直径,mm ;
—工件已加工表面直径,mm 。
钻孔时,
可用下式计算:
mm
式中:
—工件已加工表面直径,即钻孔直径,mm 。
第六章 车
工
车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形状和尺寸,将其加工成所需零件的一种切削加工方进给运动(图6-1)。
图6-1 车削运动
车床主要用于加工各种回转体表面(图6-2),加工的尺寸公差等级为IT11~IT6,表面粗糙度Ra 值为12.5泛的是卧式车床。
图6-2 普通车床所能加工的典型表面
a )车外园 b)车端面 C)车锥面 d)切槽、切断 e)切内槽 f)钻中心
6.2 车刀的结构、刃磨及其安装
6.2.1车刀的结构
车刀是由刀头和刀杆两部分所组成,刀头是车刀的切削部分,刀杆是车刀的夹持部分。车刀从结构上分为四种形式,即整体式、焊接式、机夹式、可转位式车刀,如图6-8所示。其结构特点及适用场合见表6-1。
图6-8 车刀组成
表6-l 车刀结构类型特点及用
.2.2车刀的刃磨
车刀(指整体车刀与焊接车刀)用钝后重新刃磨是在砂轮机上刃磨的。磨高速钢车刀用氧化铝砂轮(白色),磨硬质合金刀头用碳化硅砂轮(绿色)。
1 . 砂轮的选择
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。
1) 磨料,常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮磨粒硬度低(HV2000-HV2400)、韧性大,适用刃磨高速钢车刀,其中白色的叫做白刚玉,灰褐色的叫做棕刚玉。
碳化硅砂轮的磨粒硬度比氧化铝砂轮的磨粒高(Hv2800以上) 。性脆而锋利,并且具有良好的导热性和导电性,适用刃磨硬质合金。 其中常用的是黑色和绿色的碳化硅砂轮。而绿色的碳化硅砂轮更适合刃磨硬质合金车刀。
2) 粒度:粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数字作为表示符号。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。因此,数字越大则表示磨粒越细。 粗磨车刀应选磨粒号数小的砂轮,精磨车刀应选号数大( 即磨粒细) 的砂轮。船上常用的粒度为46 号—台0 号的中软或中硬的砂轮。
3) 硬度:砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。 砂轮硬,即表面磨粒难以脱落;砂轮软,表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念,必须区分清楚。 刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮.
另外,在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。 船上和工厂一般选用陶瓷结合剂(代号A) 和中等组织的砂轮。
综上所述,我们应根据刀具材料正确选用砂轮。刃磨高速钢车刀时,应选用粒度为46号到60号的软或中软的氧化铝砂轮。刃磨硬质合金车刀时,应选用粒度为60号到80号的软或中软的碳化硅砂轮,两者不能搞错。
2. 车刀刃磨的步骤如下:
图6-9 外圆车刀刃磨的步骤
磨主后刀面,同时磨出主偏角及主后角,如图6-9a) 所示;
磨副后刀面,同时磨出副偏角及副后角, 如图6-9b) 所示;
磨前面,同时磨出前角, 如图6-9c) 所示;
修磨各刀面及刀尖, 如图6-9d) 所示。
3. 刃磨车刀的姿势及方法是:
(1)人站立在砂轮机的侧面,以防砂轮碎裂时,碎片飞出伤人;
(2)两手握刀的距离放开,两肘夹紧腰部,以减小磨刀时的抖动;
(3)磨刀时,车刀要放在砂轮的水平中心,刀尖略向上翘约3°~8°,车刀接触砂轮后应作左右方向水平移动。当车刀离开砂轮时,车刀需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂轮碰伤;
(4)磨后刀面时,刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度;磨副后刀面时,刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度;
(5)修磨刀尖圆弧时,通常以左手握车刀前端为支点,用右手转动车刀的尾部。
4. 磨刀安全知识
1)刃磨刀具前,应首先检查砂轮有无裂纹,砂轮轴螺母是否拧紧,并经试转后使用,以免砂轮碎裂或飞出伤人。
2)刃磨刀具不能用力过大,否则会使手打滑而触及砂轮面,造成工伤事故。
3) 磨刀时应戴防护眼镜,以免砂砾和铁屑飞入眼中。
4)磨刀时不要正对砂轮的旋转方向站立,以防意外。
5)磨小刀头时,必须把小刀头装入刀杆上。
6)砂轮支架与砂轮的间隙不得大于3mm ,入发现过大,应调整适当。
6.2.3车刀的安装
车刀必须正确牢固地安装在刀架上,如图6-10所示。
安装车刀步骤请看
安装车刀应注意下列几点:
1)刀头不宜伸出太长,否则切削时容易产生振动,影响工件加工精度和表面粗糙度。一般刀头伸出长度不超过刀杆厚度的两倍, 能看见刀尖车削即可。
2)刀尖应与车床主轴中心线等高。车刀装得太高,后角减小,后刀面与工件加剧摩擦,装得太低,前角减少,切削不顺利,会使刀尖崩碎。刀尖的高低,可根据尾架顶尖高低来调整。车刀的安装如图6-10a )所示。
图6-10 车刀的安装
a) 正确 b)错误
3)车刀底面的垫片要平整,并尽可能用厚垫片,以减少垫片数量。调整好刀尖高低后,至少要用两个螺钉交替将车刀拧紧。
6.3 车外圆、端面和台阶
6.3.1 三爪自定心卡盘安装工件
1.用三爪自定心卡盘安装工件
图6-11 三爪自定心卡盘结构和工件安装
a ) 结构 b) 夹持棒料 c)反爪夹持大棒料
三爪自定心卡盘的结构请看
三爪自定心卡盘的结构如图6-11a )所示,当用卡盘扳手转动小锥齿轮时,大锥齿轮也随之转动,在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下,使三个爪同时向心移动或退出,以夹紧或松开工件。它的特点是对中性好,自动定心精度可达到0.05~0.15㎜。可以装夹直径较小的工件,如图6-11b 所示。当装夹直径较大的外圆工件时可用三个反爪进行,如图6-11c 所示。但三爪自定心卡盘由于夹紧力不大,所以一般只适宜于重量较轻的工件,当重量较重的工件进行装夹时,宜用四爪单动卡盘或其它专用夹具。
三爪自定心卡盘装夹工件
2.用一夹一顶安装工件(请看)
对于一般较短的回转体类工件,较适用于用三爪自定心卡盘装夹,但对于较长的回转体类工件,用此方法则刚性较差。所以,对一般较长的工件,尤其是较重要的工件,不能直接用三爪自
定心卡盘装夹,而要用一端夹住,另一端用后顶尖顶住的装夹方法。
这种装夹方法能承受较大的轴向切削力,且刚性大大提高,同时可提高切削用量。
.3.2车外圆
。
车外圆是车削加工中最基本的操作,请看
1.安装工件和校正工件
安装工件的方法主要有用三爪自定心卡盘或者四爪卡盘、心轴等(详见6.8车床附件的使用) 。校正工件的方法有划针或者百分表校正(详见6.8车床附件的使用中图8-49) 。
2.选择车刀
车外圆可用图6-12所示的各种车刀。直头车刀(尖刀) 的形状简单,主要用于粗车外圆;弯头车刀不但可以车外圆,还可以车端面,加工台阶轴和细长轴则常用偏刀。
图6-12 车外圆的几种情况
3.调整车床
车床的调整包括主轴转速和车刀的进给量。
主轴的转速是根据切削速度计算选取的。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以及工件加工精度有关。用高速钢车刀车削时,V=0.3~1m/s,用硬质合金刀时,V=1~3m/s。车硬度高钢比车硬度低钢的转速低一些。
根据选定的切削速度计算出车床主轴的转速,再对照车床主轴转速铭牌,选取车床上最近似计算值而偏小的一档,然后如表6-2所示的手柄要求,扳动手柄即可。但特别要注意的是,必须在停车状态下扳动手柄。
表6-2 C6132型车床主轴转数铭牌
例如用硬质合金车刀加工直径D =200毫米的铸铁带轮,选取的切削速度V =0.9米/秒,计算主轴的转速为:
(转/分)
从主轴转速铭牌中选取偏小一档的近似值为94转/分,即短手柄扳向左方,长手柄扳向右方,主轴箱手柄放在低速挡位置I 。
进给量是根据工件加工要求确定。粗车时,一般取 0.2~0.3毫米/转;精车时,随所需要的表面粗糙度而定。例如表面粗糙度为R a 3.2时,选用0.1~0.2毫米/转;R a 1.6时,选用0.06~0.12毫米/转,等等。进给量的调整可对照车床进给量表扳动手柄位置,具体方法与调整主轴转速相似。
4.粗车和精车
车削前要试刀
粗车的目的是尽快地切去多余的金属层,使工件接近于最后的形状和尺寸。粗车后应留下0.5~1毫米的加工余量。
精车是切去余下少量的金属层以获得零件所求的精度和表面粗糙度,因此背吃刀量较小,约0.1~0.2毫米,切削速度则可用较高或较低速,初学者可用较低速。为了提高工件表面粗糙度,用于精车的车刀的前、后刀面应采用油石加机油磨光,有时刀尖磨成一个小圆弧。
为了保证加工的尺寸精度,应采用试切法车削。试切法的步骤如图6-13所示。
图6-13 试切步骤
a) 开车对刀,使车刀和工件表面轻微接触 b) 向右退出车刀
c) 按要求横向进给a p1 d) 试切1~3毫米
e) 向右退出,停车,测量 f)调整切深至a p2后,自动进给车外圆
5.刻度盘的原理和应用
车削工件时,为了正确迅速地控制背吃刀量,可以利用中拖板上的刻度盘。中拖板刻度盘安装在中拖板丝杠上。当摇动中拖板手柄带动刻度盘转一周时,中拖板丝杠也转了一周。这时,固定在中拖板上与丝杠配合的螺母沿丝杠轴线方向移动了一个螺距。因此,安装在中拖板上的刀架也移动了一个螺距。如果中拖板丝杠螺距为4mm ,当手柄转一周时,刀架就横向移动4mm 。若刻度盘圆周上等分200格,则当刻度盘转过一格时,刀架就移动了0.02mm 。
使用中拖板刻度盘控制背吃刀量时应注意的事项:
(1)由于丝杠和螺母之间有间隙存在,因此会产生空行程(即刻度盘转动,而刀架并未移动)。使用时必须慢慢地把刻度盘转到所需要的位置(图6-14a )。若不慎多转过几格,不能简单地退回几格(图6-14b ),必须向相反方向退回全部空行程,再转到所需位置(图6-14C )。
图6-14 手柄摇过头后的纠正方法
a) 要求手柄转至30,但转过头成40 b) 错误:直接退至30
c) 正确:反转约一周后,再转至所需位置30
(2)由于工件是旋转的,使用中拖板刻度盘时,车刀横向进给后的切除量刚好是背吃刀量的两倍,因此要注意,当工件外圆余量测得后,中拖板刻度盘控制的背吃刀量是外圆余量的二分之一,而小拖板的刻度值,则直接表示工件长度方向的切除量。
6.纵向进给
纵向进给到所需长度时,关停自动进给手柄,退出车刀,然后停车,检验。
7. 车外圆时的质量分析
1)尺寸不正确:原因时车削时粗心大意,看错尺寸;刻度盘计算错误或操作失误;测量时不仔细,不准确而造成的。
2)表面粗糙度不和要求:原因是车刀刃磨角度不对;刀具安装不正确或刀具磨损,以及切削用量选择不当;车床各部分间隙过大而造成的。
3)外径有锥度:原因是吃刀深度过大,刀具磨损;刀具或拖板松动;用小拖板车削时转盘下基准线不对准“0”线;两顶尖车削时床尾“0”线不在轴心线上;精车时加工余量不足造成的。
6.3.3车端面
车端面请看
对工件的端面进行车削的方法叫车端面。
端面的车削方法:车端面时,刀具的主刀刃要与端面有一定的夹角。工件伸出卡盘外部分应尽可能短些,车削时用中拖板横向走刀,走刀次数根据加工余量而定,可采用自外向中心走刀,也可以采用自圆中心向外走刀的方法。
常用端面车削时的几种情况如图6-15所示。
图6-15 车端面的常用车刀
车端面时应注意以下几点:
1)车刀的刀尖应对准工件中心,以免车出的端面中心留有凸台。
2)偏刀车端面,当背吃刀量较大时,容易扎刀。背吃刀量a p 的选择:粗车时a p =0.2mm~1mm ,精车时a p =0.05 mm~0.2mm 。
3)端面的直径从外到中心是变化的,切削速度也在改变,在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。
4)车直径较大的端面,若出现凹心或凸肚时,应检查车刀和方刀架,以及大拖板是否锁紧。 车端面的质量分析:
1)端面不平,产生凸凹现象或端面中心留“小头”;原因时车刀刃磨或安装不正确,刀尖没有对准工件中心,迟到深度过大,车床有间隙拖板移动造成。
2)表面粗糙度差。原因是车刀不锋利,手动走刀摇动不均匀或太快,自动走刀切削用量选择不当
6.3.4车台阶
车削台阶的方法与车削外圆基本相同,但在车削时应兼顾外圆直径和台阶长度两个方向的尺寸要求,还必须保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。
车高度在5mm 以下的台阶时,可用主偏角为90°的偏刀在车外圆时同时车出;车高度在5 mm 以上的台阶时,应分层进行切削,如图6-16所示。
图 6-16 台阶的车削
台阶长度尺寸的控制方法:
1) 台阶长度尺寸要求较低时可直接用大拖板刻度盘控制。
2)台阶长度可用钢直尺或样板确定位置,如图6-17a 、6-17b 所示。车削时先用刀尖车出比台阶长度略短的刻痕作为加工界限,台阶的准确长度可用游标卡尺或深度游标卡尺测量。
图6-17 台阶长度尺寸的控制方法
3)台阶长度尺寸要求较高且长度较短时,可用小滑板刻度盘控制其长度。
车台阶的质量分析:
1)台阶长度不正确,不垂直,不清晰。原因是操作粗心,测量失误,自动走刀控制不当,刀尖不锋利,车刀刃磨或安装不正确。
2)表面粗糙度差。原因是车刀不锋利,手动走刀不均匀或太快,自动走刀切削用量选择不当。
6.4 切槽、切断、车成型面和滚花
6.4.1 切槽
在工件表面上车沟槽的方法叫切槽,槽的形状有外槽、内槽和端面槽。如图6-18所示。
图6-18 常用切槽的方法
1.切槽刀的选择
常选用高速钢切槽刀切槽,切槽刀的几何形状和角度如图6-19所示。
图6-19高速钢切槽刀
2.切槽的方法
车削精度不高的和宽度较窄的矩形沟槽,可以用刀宽等于槽宽的切槽刀,采用直进法一次车出。精度要求较高的,一般分二次车成。
车削较宽的沟槽,可用多次直进法切削(见图6-20),并在槽的两侧留一定的精车余量,然后根据槽深、槽宽精车至尺寸。
车削较小的圆弧形槽,一般用成形车刀车削。较大的圆弧槽,可用双手联动车削,用样板检查修整。
车削较小的梯形槽,一般用成形车刀完成,较大的梯形槽,通常先车直槽,然后用梯形刀直进法或左右切削法完成。
图6-20切宽槽
6.4.2切断
切断要用切断刀。切断刀的形状与切槽刀相似,但因刀头窄而长,很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种,如图6-20所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料;左右借刀法常用于切断钢等塑性材料。
图6-20 切断方法
切断时应注意以下几点:
1) 切断一般在卡盘上进行,如图6-21所示。工件的切断处应距卡盘近些,避免在顶尖安装的工件上切断。
图6-21 在卡盘上切断
2) 切断刀刀尖必须与工件中心等高,否则切断处将剩有凸台,且刀头也容易损坏(图6-22)。
图6-22 切断刀刀尖必须与工件中心等高
3)切断刀伸出刀架的长度不要过长,进给要缓慢均匀。将切断时,必须放慢进给速度,以免刀头折断。
4) 切断钢件时需要加切削液进行冷却润滑,切铸铁时一般不加切削液,但必要时可用煤油进行冷却润滑。
5) 两顶尖工件切断时,不能直接切到中心,以防车刀折断,工件飞出。
6.4.3 车成型面
表面轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。下面介绍三种加工成形面的方法。 (1) 样板刀车成型面 图6-23为车圆弧的样板刀,用样板刀车成型面,其加工精度主要靠刀具保证。但要注意由于切削时接触面较大,切削抗力也大,易出现振动和工件移位。为此切削力要小些,工件必须夹紧。
这种方法生产效率高,但刀具刃磨较困难,车削时容易振动。故只用于批量较大的生产中,车削刚性好,长度较短且较简单的成形面。
图6-23 车圆弧的样板刀
(2) 用靠模车成型面 下图表示用靠模加工手柄的成形面2。此时刀架的横向滑板已经与丝杠脱开,其前端的拉杆3上装有滚柱5。当大拖板纵向走刀时,滚柱5即在靠模4的曲线槽内移动,从而使车刀刀尖也随着作曲线移动,同时用小刀架控制切深,即可车出手柄的成形面。这种方法加工成形面,操作简单,生产率较高,因此多用于成批生产。当靠模4的槽为直槽时,将靠模4扳转一定角度,即可用于车削锥度。
这种方法操作简单,生产率较高,但需制造专用靠模,故只用于大批量生产中车削长度较大、形状较为简单的成形面。
(3)手控制法车成形面 单件加工成形面时,通常采用双手控制法车削成形面,即双手同时摇动小滑板手柄和中滑板手柄,并通过双手协调的动作,使刀尖走过的轨迹与所要求的成形面曲线相仿,如图6-26
所示。手控制法车球面请看
这种操作技术灵活、方便。不需要其它辅助工具,但需要较高的技术水平。多用于单件、小批生产。
图6-26 用双手控制纵、横向进给车成形面
)安装螺纹车刀时,车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60,其前角γo =0o 才能保证工件螺纹的牙型角,否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时,其前角可取 γo =5~20。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心,并用样板对刀,以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直,车出的牙型角才不会偏斜。如图6-36所示。
o o o
图6-36 螺纹车刀几何角度与用样板对刀
6.5 车圆锥面
将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几种。这里介绍宽刀法、转动小刀架法、尾座偏移法、靠模法。
6.5.1宽刀法
车削较短的圆锥时,可以用宽刃刀直接车出,如图6-29所示。其工作原理实质上是属于成型法,所以要求切削刃必须平直,切削刃与主轴轴线的夹角应等于工件圆锥半角α/2。同时要求
车床有较好的刚性,否则易引起振动。当工件的圆锥斜面长度大于切削刃长度时,可以用多次接刀方法加工,担接刀处必须平整。
6.5.2转动小刀架法
转动小刀架法请看
当加工锥面不长的工件时,可用转动小刀架法车削。车削时,将小滑板下面的转盘上螺母松开,把转盘转至所需要的圆锥半角α/2的刻线上,与基准零线对齐,然后固定转盘上的螺母,如果锥角不是整数,可在锥附近估计一个值,试车后逐步找正,如图6-30所示。
图6-30转动小滑板车圆锥
6.5.3 尾座偏移法
尾座偏移法请看
图6-31 偏移位座法车削圆锥
当车削锥度小,锥形部分较长的圆锥面时,可以用偏移尾座的方法, 此方法可以自动走刀,缺点是不能车削整圆锥和内锥体,以及锥度较大的工件。将尾座上滑板横向偏移一个距离S ,使偏位后两顶尖连线与原来两顶尖中心线相交一个α/2角度,尾座的偏向取决于工件大小头在两顶尖间的加工位置。尾座的偏移量与工件的总长有关,如图6-31所示,尾座偏移量可用下列公式计算:
式中 S ——尾座偏移量;
L — 件锥体部分长度;
L0——工件总长度;
D 、d ——锥体大头直径和锥体小头直径。
床尾的偏移方向,由工件的锥体方向决定。当工件的小端靠近床尾处,床尾应向里移动,反之,床尾应向外移动。
.5.4 靠模法
如图6-32所示,靠模板装置是车床加工圆锥面的附件。对于较长的外圆锥和圆锥孔,当其精度要求较高而批量又较大时常采用这种方法。
图6-32 用靠模板车削圆锥面
车圆锥体的质量分析:
1. 锥度不准确
原因时计算上的误差;小拖板转动角度和床尾偏移量偏移不精确;或者是车刀、拖板、床尾没有固定好,在车削中移动而造成。甚至因为工件的表面粗糙度太差,量规或工件上有毛刺或没有擦干净,而造成检验和测量的误差。
2. 锥度准确而尺寸不准确
原因是粗心大意,测量不及时不仔细,进刀量控制不好,尤其是最后一刀没有掌握号进刀量而造成误差。
3. 圆锥母线不直
圆锥母线不直是指锥面不是直线,锥面上产生凹凸现象或是中间低、两头高。主要原因是车刀安装没有对准中心。
4. 表面粗糙度不合要求
配合锥面一般精度要求较高,表面粗糙度不高,往往会造成废品,因此一定要注意。造成表面粗糙度差的原因是切削用量选择不当,车刀磨损或刃磨角度不对。没有进行表面抛光或者抛光余量不够。用小拖板车削锥面时,手动走刀不均匀,另外机床的间隙大,工件刚性差也是会影响工件的表面粗糙度。
6.6 孔加工
车床上可以用钻头、镗刀、扩孔钻头、铰刀进行钻孔、镗孔、扩孔和铰孔。下面介绍钻孔和镗孔的方法。
6.6.1 钻孔
车床上钻头
利用钻头将工件钻出孔的方法称为钻孔。钻孔的公差等级为IT10以下,表面粗糙度为R a 12.5μm ,多用于粗加工孔。在车床上钻孔如图6-32所示,工件装夹在卡盘上,钻头安装在尾架套筒锥孔内。钻孔前先车平端面并车出一个中心坑或先用中心钻钻中心孔作为引导。钻孔时,摇动尾架手轮使钻头缓慢进给,注意经常退出钻头排屑。钻孔进给不能过猛,以免折断钻头。钻钢料时应加切削液。
图6-32 车床上钻孔
钻孔注意事项:
1)起钻使进给量要小,待钻头头部全部进入工件后,才能正常钻削。
2)钻钢件时,应加冷切液,防止因钻头发热而退火。
3)钻小孔或钻较深孔时,由于铁屑不易排出,必须经常退出排屑,否则会因铁屑堵塞而使钻头“咬死”或折断。
4)钻小孔时,车头转速应选择快些,钻头的直径越大,钻速应相应更慢。
5)当钻头将要钻通工件时,由于钻头横刃首先钻出,因此轴向阻力大减,这时进给速度必须减慢,否则钻头容易被工件卡死,造成锥柄在床尾套筒内打滑而损坏锥柄和锥孔。
钻孔时产生废品的原因及预防:
表6-1钻孔时产生废品的原因及预防
.6.2 镗孔
在车床上镗孔
在车床上对工件的孔进行车削的方法叫镗孔(又叫车孔),镗孔可以作粗加工,也可以作精加工。镗孔分为镗通孔和镗不通孔,如图6-22所示。镗通孔基本上与车外圆相同,只是进刀和退刀方向相反。粗镗和精镗内孔时也要进行试切和试测,其方法与车外圆相同。注意通孔镗刀的主偏角为45~75,不通孔车刀主偏角为大于90o o o 。
图6-33 车孔
6.6.3 车内孔时的质量分析
1. 尺寸精度达不到要求
1)孔径大于要求尺寸:原因是镗孔刀安装不正确,刀尖不锋利,小拖板下面转盘基准线未对准“0”线,孔偏斜、跳动,测量不及时
2)孔径小于要求尺寸; 原因是刀杆细造成“让刀”现象,塞规磨损或选择不当,绞刀磨损以及车削温度过高。
2. 几何精度达不到要求
1)内孔成多边形:原因是车床齿轮咬合过紧,接触不良,车床各部间隙过大造成的,薄壁工件装夹变形也是会使内孔呈多边形。
2)内孔有锥度在:原因是主轴中心线与导轨不平行,使用小拖板时基准线不对,切削量过大或刀杆太细造成“让刀”现象。
3)表面粗糙度达不到要求:原因是刀刃不锋利,角度不正确,切削用量选择不当,冷却液不充分。
6.7 车螺纹
将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。螺纹按牙型分有三角螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹等(图6-34)。其中普通公制三角螺纹应用最广。
图6-34螺纹的种类
6.7.1普通三角螺纹的基本牙型
普通三角螺纹的基本牙型如图6-35所示,各基本尺寸的名称如下:
图6-35 普通三角螺纹基本牙型
D —内螺纹大径(公称直径);
d —外螺纹大径(公称直径);
D2 —内螺纹中径;
d2—外螺纹中径;
D1 —内螺纹小径;
d1—外螺纹小径;
P —螺距;
H —原始三角形高度。
决定螺纹的基本要素有三个:
牙型角α 螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角。公制螺纹α=60,英制螺纹α
螺距P 它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离。
螺纹中径D 2(d2) 它是平螺纹理论高度H 的一个假想圆柱体的直径。在中径处的螺纹牙厚和槽宽相等。只有内外螺纹中径都一致时,两者才能很好地配合。 o =55o 。
6.7.2 车削外螺纹的方法与步骤
)
o (1)准备工作(
先看1)安装螺纹车刀时,车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60,其前角γo =0o 才能保证工件螺纹的
牙型角,否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时,其前角可取 γo =5~20。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心,并用样板对刀,以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直,车出的牙型角才不会偏斜。如图6-36所示。
o o
图6-36 螺纹车刀几何角度与用样板对刀
2)按螺纹规格车螺纹外圆,并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至尺寸,然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线,以它作为车螺纹的退刀标记。
3)根据工件的螺距P ,查机床上的标牌,然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距。
4)确定主轴转速。初学者应将车床主轴转速调到最低速。
(2)车螺纹的方法和步骤(
请看)
1)确定车螺纹切削深度的起始位置,将中滑板刻度调到零位,开车,使刀尖轻微接触工件表面,然后迅速将中滑板刻度调至零位,以便于进刀记数。
2)试切第一条螺旋线并检查螺距。将床鞍摇至离工件端面8~10牙处,横向进刀0.05左右。开车,合上开合螺母,在工件表面车出一条螺旋线,至螺纹终止线处退出车刀,开反车把车刀退到工件右端;停车,用钢尺检查螺距是否正确。如图6-37a 所示。
3)用刻度盘调整背吃刀量,开车切削,如图6-37d 。螺纹的总背吃刀量a p 与螺距的关系按经验公式a p ≈0.65P,次的背吃刀量约0.1左右。
4)车刀将至终点时,应做好退刀停车准备,先快速退出车刀,然后开反车退出刀架。如图6-37e 。
5)再次横向进刀,继续切削至车出正确的牙型如图6-37f 。
图 6-37 螺纹切削方法与步骤
6.7.3 螺纹车削注意事项
1) 注意和消除拖板的“空行程”
2)避免“乱扣”。当第一条螺旋线车好以后,第二次进刀后车削,刀尖不在原来的螺旋线(螺旋桩) 中,而是偏左或偏右,甚至车在牙顶中间,将螺纹车乱这个现象就叫做“乱扣”预防乱扣的方法是采用倒顺(正反) 车法车削。在角左右切削法车削螺纹时小拖板移动距离不要过大,若车削途中刀具损坏需重新换刀或者无意提起开合螺母时,应注意及时对刀。
3) 对刀:对刀前首先要安装好螺纹车刀,然后按下开合螺母,开正车(注意应该是空走刀) 停车,移动中、小拖板使刀尖准确落入原来的螺旋糟中(注意不能移动大拖板) ,同时根据所在螺旋槽中的位置重新做中拖板进刀的记号,再将车刀退出,·开倒车,将车退至螺纹头部,再进刀......, 。对刀时一定要注意是正车对刀。
4) 借刀:借刀就是螺纹车削定深度后,将小拖板向前或向后移动一点距离再进行车削,借刀时注意小拖板移动距离不能过大,以免将牙槽车宽造成“乱扣”,
5)使用两顶针装夹方法车螺纹时,工件卸下后再重新车削时,应该先对刀,后车削以免“乱扣”
6) 安全注意事项:
(1)车螺纹前先检查好所有手柄是否处于车螺纹位置,防止盲目开车。
(2)车螺纹寸要思想集中,动作迅速,反应灵敏;'
(3)用高速钢车刀车螺纹时,车头转速不能太快,以免刀具磨损;
(4)要防止车刀或者是刀架、拖板与卡盘、床尾相撞;
(5)旋螺母时,应将车刀退离工件,防止车刀将手划破,不要开车旋紧或者退出螺母;
(6)旋转的螺纹不能用手去摸或用棉纱去擦。
6.7.4. 车外螺纹的质量分析
车削螺纹时产生废品的原因及预防方法
6.8.2用顶尖安装工件
对同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件,常用双顶尖装夹工件,如图6-39所示,其前顶尖为普通顶尖,装在主轴孔内,并随主轴一起转动,后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内。工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间,并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动。
图6-39 用顶尖安装工件
用顶尖安装工件请看
用顶尖安装工件应注意:
1. 卡箍上的支承螺钉不能支承得太紧,以防工件变形。
2. 由于靠卡箍传递扭矩,所以车削工件的切削用量要小。
3. 钻两端中心孔时,要先用车刀把端面车平,再用中心钻钻中心孔。
安装拨盘和工件时,首先要擦净拨盘的内螺纹和主轴端的外螺纹,把拨盘拧在主轴上,再把轴的一端装在卡箍上。最后在双顶尖中间安装工件。
图6-37
6.8.3用心轴安装工件
当以内孔为定位基准,并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度要求,此时用心轴定位,工件以圆柱孔定位常用圆柱心轴和小锥度心轴;对于带有锥孔、螺纹孔、花键孔的工件定位,常用相应的锥体心轴,螺纹心轴和花键心轴。
圆柱心轴是以外圆柱面定心、端面压紧来装夹工件的,如图6-40所示。心轴与工件孔一般用H7/h6、H7/g6的间隙配合,所以工件能很方便地套在心轴上。但由于配合间隙较大,一般只能保证同轴度0.02㎜左右。为了消除间隙,提高心轴定位精度,心轴可以做成锥体,但锥体的锥度很小,否则工件在心轴上会产生歪斜(见图6-41a )。常用的锥度为C=1/1000~1/5000。定位时,工件楔紧在心轴上,楔紧后孔会产生弹性变形(图6-41b ),从而使工件不致倾斜。
图6-40 在圆柱心轴上定位
图6-41 圆锥心轴安装工件的接触情况
小锥度心轴的优点是靠楔紧产生的磨擦力带动工件,不需要其它夹紧装置,定心精度高,可达0.005~0.01㎜。缺点是工件的轴向无法定位。
当工件直径不太大时,可采用锥度心轴(锥度1:1000~1:2000)。工件套入压紧、靠摩擦力与心轴固紧。锥度心轴对中准确、加工精度高、装卸方便,但不能承受过大的力矩。 当工件直径较大时,则应采用带有压紧螺母的圆柱形心轴。它的夹紧力较大,但对中精度较锥度心轴的低。
6.8.4中心架和跟刀架的使用
当工件长度跟直径之比大于25倍(L/d>25)时,由于工件本身的刚性变差,在车削时,工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用,会产生弯曲、振动,严重影响其圆柱度和表面粗糙度,同时,在切削过程中,工件受热伸长产生弯曲变形,车削很难进行,严重时会使工件在顶尖间卡住。此时需要用中心架或跟刀架来支承工件。
1
.用中心架支承车细长轴(请看)
一般在车削细长轴时,用中心架来增加工件的刚性,当工件可以进行分段切削时,中心架支承在工件中间,如图6-42所示。在工件装上中心架之前,必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽,其表面粗糙及圆柱误差要小,并在支承爪与工件接触处经常加润滑油。为提高工件精度,车削前应将工件轴线调整到与机床主轴回转中心同轴。
图6-42用中心架支承车削细长轴
当车削支承中心架的沟槽比较困难或一些中段不需加工的细长轴时,可用过渡套筒,使支承爪与过渡套筒的外表面接触,如图6-43所示,过渡套筒的两端各装有四个螺钉,用这些螺钉夹住毛坯表面,并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合。
2.用跟刀架支承车细长轴
6.8.5用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件
形状不规则的工件,无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件,可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘,盘面上的许多长槽用以穿放螺栓,工件可用螺栓直接安装在花盘上,如图6-44所示。也可以把辅助支承角铁(弯板)用螺钉牢固夹持在花盘上,工件则安装在弯板上。图6-45所示为加工一轴承座端面和内孔时,在花盘上装夹的情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动,在工件的另一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。
图6-44 在花盘上安装零件 图6-45在花盘上用弯板安装零件