车削加工

2 车削加工
本章主要教学要求
(1)了解车削加工的范围、加工精度及加工的工艺特点;
(2)了解车床的型号、组成、机械传动等;
(3)了解车刀的组成、结构、分类及用途等;
(4)掌握普通卧式车床的各种操作;
(5)掌握工件装夹的各种方法及外圆、内孔、端面、螺纹等的加工;
(6)独立编写一般零件的车削加工工艺和操作完成一般零件车削加工;
安全实习注意事项
(1)穿好工作服(领口紧、袖口紧、下摆紧)、戴好工作帽(长发压入帽内)、穿好防护鞋;
(2)开车前先检查机床运动部位和各种开关是否安全可靠;刀具和工件的装夹是否牢靠;床面上不准堆放工件、夹具、量具及其他物件;
(3)开车后,一般站在机床右侧,头更不可离工件太近,以免切屑伤人;不能用手触摸工件和清理切屑;
(4)加工工件的过程中,要停车后才能测量工件和变速;停车时,不得用手去刹住转动的卡盘;
(5)自动进给时,严禁床鞍或中滑板超过极限位置,以免造成人身或设备安全事故。
(6)工作结束后,要先关闭电源,然后再擦拭机床和加润滑油;并主动保持环境清洁。
2.1概述
利用车刀在车床上加工工件的过程称为车削加工。车削加工时,工件的旋转运动为主运动,车刀的移动为进给运动。车削适合加工回转体零件,如内外圆柱面、圆锥面、端面、中心孔、沟槽、螺纹和成型面(见图2-1)。一般尺寸精度为IT11~IT6,表面粗糙度Ra为12.5~0.8μm。
图2-1 车削的加工范围
车削加工的主要特点为:
(1)车削是切削加工中最基本、最常用的加工方法,一般约占50~70%,在实际生产中占据着重要的地位。
(2)刀具简单    车刀制造、刃磨和装夹都比较方便,加工成本较低。。
(3)切削过程比较平稳    一般,车削是连续的,没有冲击,又没有惯性力的影响,所以车削允许采用较大的切削用量,进行高速切削或强力切削,有利于生产率的提高。
(4)易于保证各加工面之间的位置精度    由于工件绕某一固定轴旋转,各表面具有同一的回转轴线,所以,各表面间的位置精度容易控制和保证。
2.2 普通卧式车床及其基本操作
  车床的种类很多,其中最常用的为普通卧式车床,下面以普通卧式车床为例介绍车床。
2.2.1 卧式车床
2.2.1.1 卧式车床的型号
机床型号按GB/T1537-1994《金属切削机床型号编制方法》规定,由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。车床的型号很多,下面以C6132A1介绍字母与数字的含义。
C─类别:车床类;
  6─组别:普通落地及卧式车床组;
 1—型别:卧式车床型;
 32—主参数:最大加工工件直径的1/10,即最大加工直径为320mm; 
 A1─改进次数:第一次重大改进。
          图2-2  C6132型普通卧式车床的组成及其各种调整手柄
2.2.1.2 C6132型普通卧式车床的组成
  C6132型车床由四箱、两杠、两架及一床身组成(图2-2)。
(1)主轴箱 又称床头箱,其内装有一根空心主轴和使主轴有十二种转速的变速机构。主轴的通孔便于穿过长的工件(棒料、管料等),主轴前端的外锥面用来固定装夹三爪卡盘、四爪卡盘等附件,内锥面用来固定装夹带有锥柄的心轴等。车削时主轴带动工件旋转。
(2)变速箱 主要将电动机的运动转换为六种不同的转速并输出到主轴箱,由传动轴和变速齿轮组成。
(3)进给箱 又称走刀箱,主要用于改变进给量的大小。主轴的运动由挂轮箱(通过搭配不同齿数的齿轮,获得不同的进给量,以便加工不同螺距的螺纹)传入进给箱,通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置,从而带动光杠或丝杠以不同的转速转动。最终再通过溜板箱带动刀具实现直线的进给运动。
(4)溜板箱  它将光杠或丝杠传来的旋转运动改变为刀架的自动直线进给运动。
(5)光杠与丝杠 将进给箱的运动传给溜板箱。加工螺纹时用丝杠传动,其他表面的自动横向或纵向进给用光杠传动。丝杠的传动精度比光杠高,但二者互锁,不能同时使用。
(6)刀架 刀架用来装夹刀具并带动刀具作纵向、横向、斜向等多方向的进给运动。刀架为多层结构,如图2-3所示;主要有以下几部分组成:
  1)床鞍 与溜板箱相连,可带动车刀沿床身上的导轨作纵向移动,其上有横向导轨。
2)中滑板 带动车刀沿床鞍上横向导轨作与床身上导轨垂直的横向移动。
3)转盘  通过螺钉与中滑板相连,松开螺钉便可在水平面内转动任意角度。
4)小滑板 可沿转盘上面的导轨做短距离移动。当转盘偏转一定角度后,小滑板便可带动车刀沿相应方向作斜向进给运动,以便加工锥面。
5)方刀架 它固定在小滑板上,专门用来装夹车刀(可同时夹持四把)。当逆时针松开锁紧手柄,即可转动方刀架,选择所用刀具并将其更换到正确的工作位置;反之,则将方刀架锁紧,以便承受加工中的各种力对刀具的作用。
(7)尾架 尾架(图2-4)主要用于安装后顶尖以便装夹工件,或安装钻头、中心钻、铰刀等刀具进行孔加工。
(8)床身 主要用来支承和连接各主要部件并保证各部件之间严格、正确的相对位置关系。它是车床的基础零件,其上有内外两组精确的导轨,外侧导轨用于大滑板的移动,内侧用于尾架的移动。
(9)各种操作手柄 用于车床的调整和操作控制。
图2-3刀架的结构                    图2-4尾架的结构
2.2.1.3 普通卧式车床的调整及手柄的使用
(1)C6132型普通卧式车床的调整及手柄的使用
C6132普通卧式车床的调整主要通过变换各自相应的手柄位置进行的。
  1)变速手柄  主要用于变速,按标牌扳之所需位置即可。如图2-2中2、3、10为主运动变速手柄,6、7为进给速度变速手柄。
  2)锁紧手柄  主要用于锁紧。如图2-2中12为方刀架锁紧手柄(顺时针锁紧,逆时针松开),17尾架锁紧手柄,15为尾架套筒锁紧手柄。
  3)移动手柄  控制部件的移动,如图2-2中30为刀架纵向手动手轮,11为刀架横向手动手柄,14为小滑板移动手柄,18为刀架套筒移动手轮。
  4)启停手柄  如图2-2中25为主轴正反转及停止手柄(向上扳则主轴正转,向下扳则主轴反转,放于中间则停转。),28为刀架纵向自动手柄,27为刀架横向自动手柄(向上扳则启动,向下扳则停止。),26为“开合螺母”开合手柄(向上扳则打开,向下扳则闭合。)
  5)换向手柄  控制移动的方向,按标牌指示方向扳之所需位置即可;如图2-2中8为刀架左右移动的换向手柄。
  6)离合器  控制光杠与丝杠的转换;如图2-2中31,向右拉为光杠旋转,向左拉为丝杠旋转。
  (2)C6132A型普通卧式车床的调整及手柄的使用与C6132型普通卧式车床基本相似。
2.2.1.4 卧式车床的传动系统
(1)机械传动系统中的符号
表2-1机械传动系统中的符号
(2)C6132型普通卧式车床的机械传动系统(图2-5)
  C6132车床的传动系统有两条:
1)主运动传动系统 可使主轴获得12种转速,其范围是43~1980r/min;另外,主轴的反转是通过电动机的反转来实现的。
2)进给运动传动系统 可使光杠传动时获得20种进给量,其范围是纵向进给量为0.06~3.34mm/r,横向进给量为0.04~2.25mm/r。用丝杠传动可实现车螺纹所需的精确传动,如需得到更多的进给量或螺距,可通过调整挂轮箱中的配换齿轮实现,如果调节正反走刀手柄还可以获得相对应的反向进给的进给量。
工件旋转
卡盘
主轴
主轴箱
带轮
变速箱
电动机
换向机构
车刀的纵、横向直线运动
纵、横滑板
刀架
溜板箱
光杠
进给箱
挂轮箱
车刀精确的纵向直线运动
刀架
纵滑板
溜板箱
丝杠
图2-5  C6132型普通卧式车床的机械传动系统图
(3)机床上常见机械传动方式
机床上常见的机械传动方式及其特点如表2-2。
表2-2 机床上常见的机械传动方式及其特点
传动方式名称
传动特点 
机床上应用实例
皮带传动(简称带传动)
优点:结构简单,传动平稳,制造和维修方便。用于距离大的传动
缺点:易打滑,造成传动比不恒定。
机床上从电动机到挂轮箱
齿轮传动
优点:结构紧凑,体积小;传动可靠、效率高。用于较大功率的传动
缺点:制造复杂,易产生振动和噪音
机床上主轴箱、进给箱、溜板箱内的传动
齿轮齿条传动
优点:将旋转(或直线)运动转化为直线(或旋转)运动,传动效率高
缺点:易跳动,造成传动不平稳和不准确
机床上溜板箱与导轨纵向传动机构之间
蜗轮蜗杆传动
优点:传动平稳,噪音小。用于垂直交错轴之间的传动
缺点:传动不可逆,蜗杆必须为主动且效率低
机床上溜板箱内的传动,机床附件回转工作台的传动
丝杠螺母传动
优点:传动平稳、无噪音,将旋转(或直线)运动转化为直线(或旋转)运动。用于高精度且有运动形式转换的传动。
缺点:制造困难、成本高、效率低
机床上丝杠与溜板箱内、中拖板内、小刀架内的传动
滚珠丝杠螺母传动
优点:传动平稳、无噪音,将旋转(或直线)运动转化为直线(或旋转)运动。用于很高精度且有运动形式转换的传动
缺点:成本很高
数控机床进给运动的传动
注:其他传动方式还有链条传动、液压传动、气动等。

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