1、第四章 车削加工,本章主要介绍车削加工方法、工艺特点及相应的车削加工工艺装备。以CA6140普通卧式车床为例，介绍车床的功能和运动、工艺装备的特点及应用。,一、概述,4.1 车削加工概述,4.2 车床,一、车床的主要类型和组成 卧式车床和落地车床； 立式车床； 转塔车床； 多刀半自动车床； 仿形车床及仿形半自动车床； 单轴自动车床； 多轴自动车床及多轴半自动车床； 专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、高精度丝杠车床等。,进给箱,卧式车床,主轴箱,卡盘,刀架,尾架,床身,床 腿,床腿,溜板箱,转塔车床,进给箱,主轴箱,前刀架,转塔刀架,床身,溜板箱,马鞍车床,回轮车床,底座,进给箱,
2、主轴箱,夹料夹头,回轮刀架,挡块轴,床身,立式车床,1.底座 2.工作台 3.立柱 4.垂直刀架 5.横梁 6.8.进给箱 7.侧刀架 9.顶梁,液压仿形半自动车床,下刀架,主轴,靠模,液压仿形刀架,顶尖,床身,进给箱,卧式车床,主轴箱,卡盘,刀架,尾架,床身,床 腿,床腿,溜板箱,二、CA6140卧式车床,传动系统,车床的传动原理图,内联系传动链:,主轴45if67丝杠,外联系传动链：,电动机12iv34主轴,CA6140卧式车床的主运动链,什么是机床传动系统图？机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。,CA6140型卧式车床的传动系统图,CA6140型卧式车床主轴转速分布图,转速公比
3、=1.26,CA6140卧式车床的主运动链,1.主运动传动链的传动路线 1）高速传动链的传动路线 2）低速传动链的传动路线 2.主轴的转速级数和转速值 1）主轴的转速级数 2）主轴转速值,CA6140卧式车床的进给运动链,1. 运动链的内部联系和外部联系 2. 进给传动链 1）车削螺纹的传动链 车削米（公）制螺纹的传动链 2）车削外圆表面和端面的传动路线,（一）主运动传动链1、传动路线CA6140型卧式车床主运动，是由主电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有一个双向多片式摩擦离合器M1，用以控制主轴的启动停止和换向。轴I的运动经离合器M1和轴II-III间变速齿轮传至轴III，然后分两
4、路传递给主轴。（1）高速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于左边位置，运动经齿轮副直接传给主轴。,（2）中低速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于右边位置，且使齿式离合器M2接合，运动经轴III-IV-V间的背轮机构和齿轮副传给主轴。传动路线是分析和认识机床的基础，常用的方法是“抓两端，连中间”：首先找到传动链的两端件，然后按照运动传递或联系顺序，从一个端件到另一个端件，依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系。,2、主轴的转速级数与转速计算 根据传动系统图和传动路线表达式，主轴正转可获得23(221)23=24级不同转速。同理，主轴反转12级。主轴的转速可按下列运动平衡式计算：主
5、主轴反转一般不用来进行车削，而是为了在车螺纹时，使刀架在主轴与刀架之间的传动链不脱开的情况下退回至起始位置，以免下次走刀发生“乱扣”现象.同时为了节省退刀时间，主轴反转转速高于正转转速。,（二）螺纹进给运动传动链 CA6140型卧式车床螺纹进给运动传动链，可以保证机床车削公制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹。 此外，还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹。这些螺纹可以是右旋的，也可以是左旋的。不同标准的螺纹用不同的参数表示其螺距。无论车削哪一种螺纹，都必须在加工中保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹一个导程的距离。由此可列出螺纹进给传动链的运动平衡式： 1（主轴）u0uxL丝=L工由上
6、式可知，被加工螺纹的导程正比于传动链中换置机构的可变传动比。为此，车削不同标准和不同导程的各种螺纹时，必须对螺纹进给传动链进行适当调整，使其传动比根据不同种类螺纹的标准数列作相应改变。,公制螺纹是我国常用的螺纹，在国家标准中已规定了其标准螺距值。公制螺纹的标准螺距是按分段等差数列的规律排列的，为此，螺纹进给传动链的变速机构也应按分段等差数列的规律变换其传动比。这一要求是通过适当调整进给箱中的变速机构来实现的。 车削公制螺纹时，进给箱中的离合器M3、M4脱开，M5接合。其运动由主轴VI经齿轮副，轴IX至轴XI间的左右螺纹换向机构，挂轮，传至进给箱的轴XII，然后再经齿轮副，轴XIII-XIV间的
7、滑移齿轮变速机构（基本螺距机构），齿轮副传至轴XV，接下去再经轴XVXVII间的两组滑移齿轮变速机构（增倍机构）和离合器M5传动丝杠XVIII旋转。合上溜板箱中的开合螺母，使其与丝杠啮合，便带动了刀架纵向移动。其传动路线表达式如下：,其中，u基为轴XIIIXIV间变速机构的可变传动比，共8种：26/28、28/28、32/28、36/28、19/14、20/14、33/21、36/21，即6.5/7、7/7、8/7、9/7、9.5/7、10/7、11/7、12/7。它们近似按等差数列的规律排列，是获得各种螺纹导程的基本机构，故通常称之为基本螺距机构，或基本组。,u倍为轴XVXVII间变速机构的
8、可变传动比，共4种：28/35(35/28）、28/35(15/48）、18/45(35/28）、18/45(15/48），即1、1/2、1/4、1/8。它们按倍数关系排列，用于扩大机床车削螺纹导程的种数，一般称之为增倍机构，或增倍组。根据传动系统图或传动链的传动路线表达式，可列出车削公制螺纹的运动平衡式： L=kP=1（主轴）u基u倍12 化简得： L=7u基u倍 由此可得84=32种导程值，其中符合标准的只有20种（见表4-6）由上述可知，利用基本组中各传动副传动，可以车削出按等差数列规律排列的基本导程值；经过增倍组后，又可把由基本组得到的8种基本导程值按1:2:4:8的关系增大或缩小，两
9、种变速机构的不同组合，便可得到常用的、按分段等差数列的规律排列的标准导程（或螺距）的公制螺纹。 加工其它不同种类和标准的螺纹时，只要通过离合器不同的离合状态和挂轮适当组合即可。,（三）机动进给传动链实现一般车削时刀架机动进给的纵向和横向进给传动链，由主轴至进给箱中轴XVII的传动路线与车公制或英制常用螺纹的传动路线相同，其后运动经齿轮副传至光杠XIX（此时离合器M5脱开，齿轮Z28与轴XIX 齿轮Z56 啮合)，再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至光杠齿轮齿条机构和横向进给丝杠XXVII，使刀架作纵向或横向机动进给，其纵向机动进给传动路线表达式如下：,溜板箱中的双向牙嵌式离合器M8、M9和齿
10、轮传副组成的两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。纵向和横向进给传动链的两端件的计算位移为：纵向进给：主轴转一转刀架纵向移动f 纵（单位：mm）横向进给：主轴转一转刀架横向移动f 横（单位：mm）由传动分析可知，横向机动进给在其与纵向机动进给传路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。,（四）刀架的快速移动传动路线刀架的快速移动是使刀具机动地快速退离或接近加工部位，以减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间。当需要快速移动时，可按下快速移动按钮，装在溜板箱中的快速电动机（0.25kW
11、，2800r/min）的运动便经齿轮副传至轴XX，然后再经溜板箱中与机动进给相同的传动路线传至刀架，使其实现纵向和横向的快速移动。为了节省辅助时间及简化操作，在刀架快速移动过程中光杠仍可继续传动，不必脱开进给传动链。这时，为了避免光杠和快速电动机同时传动轴XX而导致其损坏，在齿轮Z56 及轴XX之间装有超越离合器，即可避免二者发生的矛盾。超越离合器结构原理如教材图4-4所示。,三、CA6140型卧式车床主要结构（一）主轴箱CA6140车床的主轴箱包括：箱体、主轴部件、传动机构、操纵机构、换向装置、制动装置和润滑装置等。其功用在于支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。机床的主
12、轴箱是一个比较复杂的运动部件，它的装配图包括展开图、各种向视图和剖面图，以表示出主轴箱的所有零件及其装配关系。 1、主轴部件 2、开停和换向装置 3、制动装置,多片离合器,开停控制,（二）溜板箱 溜板箱的功用是：将丝杠或光杠传来的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给；控制刀架运动的接通、断开和换向；机床过载时控制刀架停止进给；手动操纵刀架移动和实现快速移动。 因此，溜板箱通常设有以下几种机构： 接通丝杠传动的开合螺母机构； 将光杠的运动传至纵向齿轮齿条和横向进给丝杠的传动机构； 接通、断开和转换纵、横向进给的转换机构； 保证机床工作安全的过载保险装置和互锁机构； 控制刀架运动的操纵机构； 改变
13、纵、横向机动进给运动方向的换向机构； 快速空行程传动机构。,制动及部件,1、纵横向进给操纵机构CA6140型车床的纵、横机动进给运动的接通、断开和换向，采用一个手柄集中操纵方式。当需要纵、横向移动刀架时，向相应的方向扳动操纵手柄1即可。2、互锁机构 为了避免损坏机床，必须保证横、纵向机动进给运动和车螺纹进给运动不能同时接通。为此，CA6140型车床的溜板箱中设有互锁机构。 因此，合上开合螺母后，纵横向机动进给都不能接通。而接通纵向或横向机动进给后，开合螺母都不能合上。,机床主要附件机床附件的作用在于扩大机床的工艺范围，车床上常用的附件有以下几种：一、卡盘和顶尖 （一）三爪自定心卡盘（二）顶尖顶
14、尖主要应用于车床上，其作用是定中心，承受工件的重量和切削时的切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两种。二、花盘和角铁 当工件的形状复杂或不规则，无法用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或两顶尖进行装夹时，可采用花盘和角铁装夹。花盘和角铁是常使用在车床上。,三、中心架和跟刀架车床上在加工刚性较差的细长轴、不能穿过主轴孔的粗长工件以及孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时，往往采用中心架和跟刀架来增强刚性和提高加工精度。 中心架的种类一般有两种：普通中心架、带滚动轴承中心架。 跟刀架 常用跟刀架有两种：两爪跟刀架和三爪跟刀架。四、圆形工作台 圆形工作台是铣床的常用附件，其主要功用在于圆周进给、周向进给，可铣削圆弧、
15、加工曲线形工件，有手动、自动之分。,五、分度头 分度头是铣床，特别是万能铣床的重要附件。分度头安装在铣床工作台上， 被加工工件支承在分度头主轴顶尖与尾座顶尖之间或夹持在卡盘上，可以完成下列工作：（1）使工件周期地绕自身轴线回转一定角度，完成等分或不等分的圆周分度工作，如加工方头、六角头、齿轮、花键以及刀具的等分或不等分刀齿等； （2）通过配换挂轮，由分度头使工件连续转动，并工作台的纵向进给运动相配合，以加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线凸轮等； （3）用卡盘加持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一定角度，以加工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。,分度头有直接分度头、万能分度头和光学分
16、度头等类型，其中以万能分度头最为常用。 常见的万能分度头有FW125、FW200、FW250、FW300等几种，代号中F代表分度头，W代表万能型，后面的数字代表最大回转直径，其单位为mm。,机床主要结构,（一）主轴箱1、主轴部件 2、开停和换向装置 3、制动装置 （二）溜板箱1、纵横向进给操纵机构2、互锁机构,4.3 车 刀,几种常见车刀,螺纹车刀,直头外圆车刀,弯头外圆车刀,90外圆车刀,宽刃外圆车刀,内孔车刀,端面车刀,切断车刀,车刀结构,a)整体式 b)焊接式 c)机夹重磨式 d)可转位式,可转位 车刀组成,1.刀片 2.刀垫 3.卡簧 4.杠杆 5.弹簧 6.螺钉 7.刀杆,成形车刀类
17、型,a）平体 b）棱体 c）圆体,4.4 车削夹具,一、车床夹具的主要类型 1、安装在车床主轴上的夹具，夹具随主轴转，刀具送进。 （1）通用夹具：如卡盘，花盘，顶尖等。 （2）专用夹具：如心轴，其它专用夹具等。 2、安装在拖板或床身上的夹具，刀具随主轴转，夹具送进。主要加工形状不规则，尺寸较大的工件。,角铁式车床夹具,削边销,圆柱销,支承板,夹具体,压板,工件,校正套,平衡块,车床夹具设计要点： 1、定位装置：保证工件加工面轴线与车床主轴回转轴线重合。 2、夹紧装置：债主夹紧稳定、可行、安全。力够，自锁。 3、夹具与机床主轴的联接。 （1）径向尺寸D140或D（23）d的小型夹具，锥 柄连接。 （2）径向尺寸较大的夹具，过渡盘与主轴轴颈联接。 4、夹具总体结构： （1）保证加工稳定性，紧凑、轻便、悬伸短、重心靠近主轴。 悬伸长L与其外廓直径D的比值： 直径在150mm以内的夹具：L/D1.25. 直径在150300 间的夹具： L/D0.9. 直径大于 300mm的夹具： L/D0.6. （2）注意平衡要求：设置配重块或加工减重孔。 （3）考虑安全装置：,不恰当的施力方式,车床夹具与机床主轴的联接,1.主轴 2.过渡盘 3.专用夹具 4.压块,四爪卡盘,超越离合器2,轴二和轴3的动作,
