课 题 | 车阶台轴的装夹方法和车削步骤 | |||||||||
授课人 | 课型 | 理论 | 所需课时 | 2 | ||||||
上课班级 | 实践 | |||||||||
上课时间 | ||||||||||
上课地点 | 教室 | |||||||||
教学目标 | 掌握车阶台轴的装夹方法和车削步骤 | |||||||||
教学重点 | 车阶台轴的装夹方法 | |||||||||
教学难点 | 车阶台轴的车削步骤 | |||||||||
突破重点 解决难点 的措施 | 1多媒体演示 2学生互助学习 | |||||||||
教法与学法 | 教法：任务驱动法 学法：自主学习与合作学习 | |||||||||
教 具 | ||||||||||
以下内容按需要进行取舍 1、教学分组：（指导教师及学生分组情况说明。） 2、安全事项：（教学过程中人身、设备、仪器及产品等安全操作规范说明及要求，或安全检查隐患防范措施等。） 3、教学条件（教学场地、设施、设备、软件等要求说明。） 4、参考资料（提供学生课后参考、辅助其掌握教学内容、扩大知识面的材料。） 其它：（根据教学内容另行增加的要素。） | ||||||||||
教学内容及过程 | 师生活动情况 | |||||||||
车阶台实际上就是车外圆和车端面的组合加工。其加工方法与车外圆没有什么显著的区别。一般情况下，需要配合的表面则要求平整、光洁、尺寸精确。不需要配合的表面则要求按自由公差加工及可。车削时即要保证外圆及阶台面长度尺寸，又要保证阶台面与工件轴线的垂直度要求。 一、车刀的选择： 1.车阶台外圆时，常选择90°外圆车刀。车刀的装夹应根据工件图纸要求的粗、精车和加工余量的多少来选取。粗车时为提高效率增加切削深度，减少了走刀次数和对刀尖的磨损程度，车刀安装时可选取主偏角可小于90°（一般为85°～90°左右）如图1a所示；精车时为了保证台阶平面和轴心线垂直，车刀主偏角可大于90°（一般为93°左右）如图3-3-2b所示。 a b 图1 车刀的装夹 2.粗车阶台外圆，启动车床，按粗车要求调整进给量，选择切削深度试车削，其方法与车外圆相同。阶台外圆粗车时，各部分尺寸应留精车余量0。5mm～1mm。 3.精车阶台外圆和端面，按精车要求调整切削速度和进给量；试车工件外圆，调整切削速度，尺寸符合图样要求后，使用自动进给。精车阶台外圆主阶台面0。5mm～1mm，停止自动进给，改用手动进给摇动大滑板手柄均匀的车外圆。当刀尖切入阶台面时，车刀主切削刃慢慢由纵向进给变为横向进给退出工件将轴向面车平。 4.车削相邻直径相差不大的阶台轴时可选主偏角等于90°车刀，（如图2a所示） 5.车削相邻两直径差较大的阶台轴时，可选主偏角小于90°的车刀，把主偏角调整到约为93°安装，（如图2b所示）进给方式多次进给。 图2 阶台的车削方法 a)车削低阶台；b)车削高阶台 6.车削阶台轴时，准确控制阶台长度的尺寸，其关键是要按绘图时选择的正确的测量基准。若基准选择不准确，将会造成积累误差（尤其时阶台多的工件）而车成废品。常用控制阶台长度尺寸的方法有以下几种： （1）刻线法 当工件阶台长度尺寸精度要求不高时，就可用钢直尺或内卡钳量出阶台的轴向长度尺寸，注意量具与工件长度方向的一致性，如果生产批量较大，也可做出专用样板测量阶台长度（如图3所示）。确定好所加工阶台的长度尺寸后，用车刀刀尖对准阶台的位置，并在工件外圆柱面车出一圈细线以此为长度尺寸的终点。以细线为准再进行车削，一般情况车到细线外侧即可，用卡尺进行测量，如果长度方向尺寸不够，可用大滑板或小滑板纵向进给直至长度尺寸合格为止。 图3 刻线法确定阶台位置 a)用钢直尺或样板；b)用内卡钳 （2）用挡铁定位控制阶台长度 在加工成批或多级台阶的台阶轴时，为了准确迅速地保证所加工阶台长度尺寸或提高车削效率，可用挡铁定位来保证（如图4所示）。挡铁1用螺钉固定在车床导轨的适当位置，与图上阶台a3的阶台面轴向位置一致。挡铁2、3的长度分别等于a2、a1的长度。当大滑板纵向进给碰到挡铁3时，工件阶台长度a1车好；移去挡铁3，调整好该处外圆直径尺寸后，确定下一个阶台的切削深度，继续纵向进给；当大滑板碰到挡铁2时，阶台长度a2车好；移去挡铁2，调整好该处的外圆直径尺寸；当大滑板碰到挡铁1时，阶台长度a3车好。这样就完成了全部阶台的车削。用这种方法车削阶台可减少大量的测量时间，阶台长度精度可达到0。1mm～0.2mm左右。用一夹一顶法安装工件时，在车床主轴锥孔内必须安装限位支持，以保证工件的轴向尺寸。此外，大滑板与挡铁的接触力度应控制好，接触不到位，则长度尺寸控制不准，接触力过大，会破坏挡块与挡铁的位置精度，也会是长度尺寸控制不准。 图4 用挡铁定位车阶台的方法 1.挡铁；2.3.挡块 如果工件上阶台长度都较短，尺寸相差不大，均可采用（如图5所示）的圆盘式多为挡铁来控制阶台的长度。图中1是带触头3的固定挡铁，并用两个螺钉2紧固在车床导轨的合适位置。圆盘5套在壳体6上，并可以用手转动。在圆盘5的左端面上装有4～6个止挡螺栓4，止挡螺栓的长度可根据工件上相应阶台的长度进行调整。在车削阶台时，只要转动圆盘5，使所需要的止挡螺栓对准固定挡铁上的触头3。纵向进给后，止挡螺栓4与固定挡铁上的触头3相接触，第一个阶台长度尺寸就车好了，依此类推把剩余阶台车完。 图5 圆盘式多位挡铁 1.固定挡铁；2.螺钉；3.触头； 4.止挡螺栓；5.圆盘；6.壳体 （3）用大滑板纵向进给并用刻度盘控制阶台长度尺寸 工件上阶台的长度尺寸也可以用大滑板刻度盘来控制。如CD6140A型车床大滑板进给刻度盘一格的刻度尺寸是1mm ,根据阶台长度用车刀在工件端面上对刀，并根据阶台长度计算出大滑板进给时刻度盘应转动的格数即可（如图6所示）。 图6 大滑板刻度盘 二、阶台轴的装夹 1.前、后顶尖装夹工件 （1）前顶尖的选择和装夹 在机械加工过程中，前顶尖跟随被加工工件一起旋转，与中心孔无相对运动，也不产生相互摩擦。常用的前顶尖有两种，一种是直接插入车床主轴锥孔内的顶尖（如图7a所示）；另一种是装夹在卡盘上的自定顶尖（如图7b所示）。这种顶尖是用一般钢料制成，也就是车一个阶台与卡爪平面贴平并加紧，伸出卡盘外的一端调小滑板车成60°的锥面。自制顶尖从卡盘上拆下后，再需要装夹工件车削时，必须将前顶尖60°锥面重新调小滑板进行车削，以保证顶尖60°锥面的轴线与车床主轴旋转中心重合。其优点是制造和安装方便，定心准确；缺点是顶尖本身硬度不高，长期使用容易磨损，车削时受力过大易产生位移，所以只适合小批量的加工。 a b 图7 前定尖 a)主轴锥孔安装 ；b)自制卡盘装夹 （2）后顶尖的选择和装夹 在机械加工过程中，把插入车床尾座套筒锥孔中的顶尖称为后顶尖。常用的后顶尖有两种；一种是固定顶尖（也叫死顶尖），另一种是回转顶尖（也叫活顶尖），如图8c所示。图中a、b所示表示的是固定顶尖，（一种带硬质合金b，另一种不带硬质合金a）。其优点是定心准确，加工过程中刚性好，切削时工件不容易产生振动；缺点是被加工工件的中心孔与顶尖相互摩擦易发热，而导致工件变形易烧坏顶尖，所以这种顶尖只适合于低速车削加工，在加工时还要向工件端面的中心孔内加注润滑油脂。为了改善后顶尖与工件中心孔之间的摩擦，常选用回转顶尖。回转顶尖是将顶尖与工件中心孔的滑动摩擦改变为顶尖内部轴承的滚动摩擦，从而使顶尖与中心孔之间无相对运动，故能够承受很高的转速和较大切削力，并克服固定顶尖存在的缺点。但由于回转顶尖的刚性差，也存在一定的装配积累误差，为此只适合与粗车及一般精车的工件中。 图8 后顶尖 a)普通固定顶尖；b)硬质合金固定顶尖；c)回转顶尖 （3）传动装置的选择 按照图纸要求的工件选择合理的传动装置（如图9a、b所示），为机床加工中常用的两种，一种是对分夹头适合于加工直径较大的工件，另一种时鸡心夹头适合加工直径较小的工件。 图9 用夹头装夹工件 a)平行对称夹头；b)鸡心夹头；c)用鸡心夹头装夹工件 （4）要求前、后顶尖的中心要一致，也就是被加工工件装夹前，先检查后顶尖的轴线是否与主轴线重合。如果不重合其调整方法是，线移动尾座，时后顶尖与前顶尖轻微接触，目测两个顶尖的尖是否对准，若有偏差，应横向调整尾座使后顶尖与前顶尖一致即可。 （5）用手摇动小滑板手柄，使小滑板上下导轨端面对齐，以防切削时卡盘的卡爪与小滑板导轨碰撞再者提高刀架的加工刚性。 2.前后顶尖装夹工件的步骤 （1）鸡心夹装夹在工件一端外圆上，并拧紧鸡心夹上的螺钉，以防松动。 （2）移动机床尾座，根据被加工工件的长短调整两个顶尖的位置。尾座套筒伸出的长度应尽可能短些，以增强其刚性。并用扳手紧固尾座。 （3）用左手托住工件，将夹有鸡心夹的一端中心孔放置在前顶尖上，并通过卡盘或拨盘来带动工件旋转（如图9c所示）。 （4）右手转动尾座手轮，使后顶尖顶入工件尾端中心孔，其松紧程度义工件可以灵活转动又没有轴向窜动为宜。如果后顶尖采用固定顶尖支顶，则应在工件的中心孔内加润滑脂，然后将尾座套筒的锁紧手柄压紧。 （5）摇动大滑板手轮，使大滑板作左右纵向运动观察有无碰撞现象。 （6）粗车外圆、测量并逐步正外圆锥度 其具体方法是：粗车工件两端外圆（如图10所示），用千分尺测量工件两端直径来调整尾座的横向偏移量。如果工件右端直径比左端直径大，尾座应向操作者方向移动；如果右端直径比左端直径小，尾座的移动的方向则相反。 图10 车两端外圆、正尾座中心 3.用两顶尖装夹阶台轴。 （1）先调整机床尾座与主轴轴线是否重合，其赵正方法可采用装一根标准试棒 、用分表测量试棒两头外圆的直线度是否一至，在则装一根棒料用车刀两头外圆，用千分尺测量两头外圆直径是否一至。 数字光纤直放站（2）两顶尖装夹车阶台轴。 1）保证尺寸公差的方法 精车工件外圆直径时，要先试车外圆用千分尺测量其工件的锥度误差值是否在尺寸等公差内。 2）接刀的方法 工件按图纸要求车好一端后，为了加工的另一段需要调头，调头装夹时为不破坏已加工好的表面精度，在鸡心夹的螺钉与面之间垫铜皮，然后再你进行试车其方法与车外圆一样。 3）检查 ①测量被加工好的工件两端直径尺寸是否合图纸要求。 三维打印②工件的形状公差是否符合图纸要求。 4）注意事项 ①切削前，床鞍应左右移动全行程，观察床鞍有无碰撞现象。 ②注意防止对分夹头的拨杆与卡盘平面碰撞而破坏顶尖的定心作用。 ③防止固定顶尖支顶太紧，否则工件容易发热、变形，还会烧坏顶尖和中心孔。 ④顶尖支顶太松，工件产生轴向窜动和径向跳动，切削时易产生振动，还会造成外圆圆度超差、同轴度受到影响等缺陷。 ⑤要随时注意前顶尖是否产生位移，从而防止工件不同轴而造成废品。 ⑥工件在顶尖上装夹时，应保持中心孔的清洁和防止碰伤。 ⑦在切削过程中，要随时注意工件在两顶尖支顶的松紧程度，并及时加以调整。 ⑧为了增加工件切削时的刚性，在条件允许的情况下尾座套筒应尽量伸短一些。 ⑨鸡心夹头或对分夹头在工件上装夹牢固，以防止切削时产生移动、打滑、甚至损坏车刀。 4.一夹一顶车台阶轴 （1）操作步骤 1）用卡盘夹持工件的一端并把另一段的端面车平，然后钻中心孔。 2）在工件上车一工艺台（装夹用）或在车床主轴孔内装上限位块。 3）工件采用一夹一顶装夹，顶尖顶的松紧程度要合适。然后夹紧工件，锁紧尾座套筒。（如图11所示） 图11 一夹一顶装夹工件 a)用限位支撑；b)用工件阶台限位 （2）车阶台轴的方法 1）车阶台轴时为使切削顺利并要工件保持良好的刚性，一般应从最大直径车起，依次到最小的直径 2）车阶外圆时一般分为粗、精车。粗车时，外圆直径留1mm～2mm的精车余量，长度方面尺寸等留0.5mm～1mm的精车余量，注意车长度尺寸时，第一段阶台的长度要比图尺寸要求短，其他各床度尺寸按图纸要求车长即可。精车时，其顺序与粗车相同。从最大直径车至最小直径。长度尺寸和直径按图纸要求车成并倒角。 3）工件调头用中性架支撑，车端面钻中心孔时；工件已加工好的表面用铜皮包好后用三爪自定心卡盘夹住。其夹持工件长度为10mm～15mm，并正工件轴线与车床主轴轴线基本一致。然后再扯工件端面，钻中心孔。中心驾三个爪子夹持工件部位要加注润滑油。 4）中心架用完后，先要松开三个支撑爪和紧固螺母，将中心架沿导轨往外移，待离开工件后便可卸下。 5）在尾座套筒内装入回转顶尖，顶上工件便可继续车阶台外圆倒角。 （3）阶台轴的检测 用外径千分尺检测直径尺寸是否符合图纸要求；用百分表检测工件外圆跳动量；深度游标卡尺、钢直尺、卡钳和样板测量工件阶台长度；工件外圆表面粗糙度用粗糙样板对比检查（如图12所示）。 图12 阶台轴的检测 a)钢直尺；b)卡钳；c)深度游标卡尺；d)样板 三、使用顶尖拨盘、鸡心夹头的注意事项： 1.中心孔应正确、锥面要求光洁，工件支顶前，在中心孔内要加注润滑脂。 2.鸡心夹头在工件外圆的夹持位置要合适，并且夹持要牢靠。 3.后顶尖顶工件时，尾座套筒不能伸出的太长，以免震动。尾座螺栓一定锁紧好。 4.在使用固体顶尖时，当工件切削一般时间以后，由于顶尖和中心孔产生摩擦，工件在两顶尖中产生松动现象。必须经常注意观察并调整后顶尖的松紧程度。 5.较长的工件也可以采用一家一顶的方法装夹。 6.使用拨盘、顶尖、鸡心夹头装夹工件，最好用上防护装置。 四、车阶台时产生废品的原因及预防措施 1.阶台不垂直 （1）产生废品的主要原因是： 1）车削轴颈相差不大的阶台轴时，车刀主切削刃装的歪斜，主切削刃与工件轴线不垂直。 2）车刀不锋利、小滑板太松或刀架没有压紧，使车刀在切削力的作用下而“让刀”。 （2）预防措施： 1）装刀时，必须使车刀的主切削刃垂直于工件的轴线，车阶台时最后一刀应从阶台的里面向外车出。 2）保持车刀锋利。中、小滑板的斜铁不能太松，车刀架应压紧。 2.阶台的长度不正确 蓝刚玉（1）产生废品的主要原因是： 1）粗心大意，看错尺寸或事先没有根据图样尺寸进行测量。 2）自动走刀没有及时关闭，使车刀走的长度超过工件实际长度尺寸。 （2）预防措施 1）仔细看清图纸尺寸，正确测量工件。 2）注意自动走刀及时关闭或提前关闭自动走刀，即在快车到长度方向尺寸时提前停止自动走刀，用手动进刀车到尺寸。 | ||||||||||
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