教案1 车床结构经典案例.ppt

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1、课题1 车床结构,课程的特点 机械制造技术基础是数控专业的一门重要的专业基础课程.课程学习的目的是为在制造技术方面奠定最基本的知识和技能基础. 该课程是一门实践性很强的课程,须有相应的实践性教学环节、认识实习、操作实习等与之配合.,本课程的学习基本内容及要求 1.掌握金属切削的基本理论,具有根据加工条件合理选择刀具种类,刀具类型,刀具几何参数,切削用量及切削液的能力. 2.熟悉一般机床的用途,工艺范围,具有通用机床传动链分析与调整的能力. 3.掌握机械制造工艺的基本理论,具备制定机械加工工艺规程和装配工艺规程的能力,学会分析机械加工过程中产生误差的原因,并能针对具体工艺问题提出相应的改善措施.

2、 4.对机械制造技术的新发展有一定的了解.,课程的学习方法 结合实践环节,按照生产环节的要求理解,学习理论知识. “优质,高产,低成本”是指导机械制造技术工作的基本原则.机械制造人员的任务就是要在给定的生产条件下,按照预定的供货日期要求,最经济地制造出具有规定质量要求的机器.学习过程中以此为主线联系各部分的内容. 优质：对教师布置的加工任务，要有较高的质量要求 高效：效率要高，时间利用合理。 低成本：节约原材料,参考书,金属切削原理与刀具 互换性与测量技术（公差） 金属切削机床 机械制造基础 金属工艺学,机械产品的生产过程： 产品设计（机械设计）工艺设计零件加工（机械制造技术、数控加工）检验（

3、公差）装配调试入库或出售,机械制造(冷加工)的范畴 机械工程学科是一门有着悠久历史的学科,是国家建设和社会发展的支柱学科之一. 机械制造(冷加工)是机械工程的一个分支学科,是一门研究各种机械制造过程和方法的科学. 机械的制造工艺过程:改变生产对象的形状,尺寸,相对位置和性质等,使之成为成品或半成品的过程.,机械制造工艺过程,热加工工艺过程：,冷加工工艺过程：,零件的机械加工工艺过程：研究如何利用切削的原理使工件成型而达到预定的设计要求（尺寸精度、形状、位置精度和表面质量）。,机器的装配工艺过程：研究如何将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品，并达到要求的装配精度的工艺过程。,包括铸造

4、、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等。,一、车床概述 1.车床结构 车间回顾,车床各部分的名称及作用 1.名称及作用：车床主要有主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板部分(包括溜板箱、床鞍、中滑板、小滑板、刀架)、床身、尾座和冷却、照明部分组成。 主轴箱：支承并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转速旋转，实现主运动。 床鞍与刀架：装夹车刀，并使车刀纵向横向或斜向运动。 尾架：用后顶尖支承工件，并可在其上安装钻头等孔加工工具，以进行孔加工。,床身：车床的基本支承件，在其上安装车床的主要部件，以保持它们的相对位置。 溜板箱：把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹。其

5、上有各种操作手柄和操作按钮，方便工人操作。 进给箱：改变被誉为加工螺纹时的螺距或机动进给的进给量。,加工范围： 各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成形回转面）和回转体的端面，有时用来加工螺纹面，还可以用来钻孔、扩孔和滚花。在机械零件中，回转表面的加工占很大比例，所以车床在机械制造企业应用非常广泛。通常在金属切削机床中车床所占的比例最大，约占机床总数的20%-35%。,2.车床类型： 卧式车床及落地车床 立式车床：大型和重型壳体类 转塔车床（六角车床） 多刀半自动车床 仿形车床 单轴自动车床 多轴自动车床 车削加工中心,卧式车床,立式双轴转塔车床,落地车床,落地车床,车削加工中心,3.车床传动原

6、理 车床车削加工是一种比较古老的加工方法，最早的传动是依靠自然力作为动力源，也没有什么复杂的传动系统。随着动力源的革命，出现了一个动力源带动多台车床的传动方式，即所谓的“天轴”传动车床。现代车床则已演变成了每台带独立动力源的形式。 a.主传动系统：从原理图中可以看出，动力源与电动机，从电动机出发，经过1-2-3-4传动，运动传递给了主轴4，其中2-3之间的uv是传动比可变换的装置，经过该装置的不同变化，使主轴4获得不同的转速和转向。从电动机到主轴的传动，常称其为主传动系统。,b.进给传动系统：为了满足车削加工的需要，车床必须具有进给运动，通常是刀架相对于主轴4移动，即主轴旋转一周，刀架移动一定

7、距离。从原理图中可以看出，刀架的传动是从主轴4出发，经过5-6-7传至丝杠（或光杠），通过丝杠螺母机构将转动变成刀架移动。其中5-6间的传动装置uf也是起变速变向作用的，使刀架移动具有一定的进给量和进给方向。从主轴到刀架的传动称为进给传动系统。,4 .主要技术规格 车床各不相同，各种车床的技术规格（参数）也不尽相同。为了直接反映车床的加工能力，以便合理选用，常用车床种的一些最主要的技术规格来描述，这就是主参数。它不仅反映机床的加工能力，而且还影响车床的其他参数和基本结构的大小。 如： CA6140主要技术性能参数 床身上最大工件回转直径 400mm 最大工件长度（4种规格） 750mm;100

8、0mm;1500mm;2000mm 最大车削长度直 650mm;900mm;1400mm;1900mm 刀架上最大工件回转直径 210mm 主轴转速 正转24级 101400r/min,反转12级 141580r/min 纵向进给量64级 0.0286.33mm/r 横向进给量64级 0.0143.16mm/r 床鞍与刀架快速移动速度 4m/min 车削螺纹范围 米制螺纹44种 T=1192mm 英制螺纹20种 a=224牙/in 模数螺纹39种 m=0.2548mm 径节螺纹37种 DP=196牙/in 主电动机 7.5KW,1450 r/min,转塔车床（六角车床）,适用范围：成批加工形状

9、 复杂的盘套类零件,结构特点：没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动 的转塔刀架，其上可装多把刀，工作中周期性转 位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控 制，易保证精度，提高生产率。,1.挡块限送料长度； 2.双刀同时车外圆； 3.车外圆及倒角； 4.打中心孔； 5.钻孔； 6.套车外螺纹； 7.前刀架刀切槽； 8.前刀架刀倒角； 9.前刀架刀滚花； 10.切断刀切下工件,5.车床常用附件：为了满足各种车削工艺的需要，车床上常配备各种附件。车床常用附件有三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、顶尖、心轴、中心架和跟刀架等。,落地 车床 大 花盘,6 三爪卡盘 三爪卡盘是自定心夹紧装置，用锥齿轮传动。

10、适宜于夹持圆形、正三角形或正六边形等工件。其重复定位精度高、夹持范围大、夹紧力较大、调整方便，应用比较广泛 。 在装夹较长的工件按时，远离卡盘的一端中心可能和车床轴心不重合，需要用划线盘来校正工件的位置。,三爪卡盘适用于装夹大批量生产的中小型规则零件。 三爪卡盘一般有正反两副卡爪或一副正反都可使用的卡爪，各爪都有编号，在装卡爪时应按顺序安装。 用正爪装夹工件时，工件的直径不能太大，卡爪伸出卡盘圆周一般不超过卡爪长度的1/3，否则卡爪与平面螺纹只有2-3牙啮合，受力时易使卡爪上的螺纹碎裂而产生事故。所以在装夹大直径工件时应尽量使用反爪。 较大的带孔工件需车外圆时，可使三个卡爪作离心移动，支承工件

11、内孔进行车削。,动画 三爪卡盘,四爪单动卡盘,四爪单动卡盘有四个各不相关的卡爪，每个卡爪的后面有一半瓣内螺纹与丝杠啮合，丝杠的一端有一方孔，用来安装扳手方榫。用扳手转动某一丝杠时与它啮合的卡爪就能单独移动，以适应工件大小的需要。,由于四爪单动卡盘的4个卡爪各自独立移动，因此工件装夹后必须将工件加工部分的旋转轴线找正到与车床主轴旋转轴线重合后才能车削，找正比较麻烦。但四爪卡盘夹紧力大，因此适用于装夹大型或形状不规则的工件。四爪单动卡盘可装成正爪和反爪两种，反爪用来装夹直径较大的工件。,顶尖,回转顶尖（活顶尖）,回转顶尖（活顶尖）,固定顶尖（死顶尖）,固定顶尖（死顶尖）,顶尖作用：车削轴类工件时起

12、到定位和支撑工件的作用 a.回转顶尖:就是顶尖的尖可以随着工件的转动而转动,减小了工件与中心孔的摩擦。 b.固定顶尖:这种顶尖不能与工件一起转动,与工件中心孔的摩擦较大.一般为车床的随机附件。 。,内六角扳手,两顶尖安装工件，顶尖的作用是定中心、承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两类。 前顶尖,插在主轴锥孔内与主轴一起旋转的顶尖称作前顶尖，如动画24所示。前顶尖随工件一起转动，与中心孔无相对运动，不发生摩擦。有时为了准确和方便起见，也可以在三爪自定心卡盘上夹一段钢材，车成60代替前顶尖。,跟刀架、中心架 跟刀架装在车床刀架的大拖板上，与整个刀架一起移动，用来车削细长的光轴，以增加轴的

13、刚度，避免加工时由于刚度不够而产生形状误差。,中心架用螺栓及压板紧固在床身导轨上。,跟刀架,中心架,中心架,中心架,3.车床的加工精度 车床工作范围十分广泛，车削加工精度一般为IT6-IT9级，表面粗糙度Ra的值一般为1.6-12.5微米；能对不易进行磨削加工的有色金属采用金刚石车刀精细车削，精度等级可达IT5-IT6级，表面粗糙度Ra的值可达0.4微米。,4.加工类型：在车床上的车削加工是指用车刀进行切削加工。车削加工时，工件作回转运动，车刀作进给运动，刀尖点的运动轨迹在工件回转表面上，切除一定的材料，从而形成所要求的工件的形状。工件的回转为主运动，而刀具的进给运动可以是直线运动，也可以是曲

14、线运动。不同的进给方式，车削形成不同的工件表面。在原理上，车削所形成的工件表面总是与工件的回转轴线是同轴的。车削能形成的工件型面有内表面和外表面的圆柱面、端面、圆锥面、球面、椭圆柱面、沟槽、螺旋面和其它特殊型面，如表1所示。,表1 车削的加工类型,跟刀架,二、车床刀具 1.车刀主要类型： 直头外圆车刀； 弯头车刀； 偏刀； 切槽或切断刀； 镗孔刀； 螺纹车刀； 成形车刀。,车 刀,2.车刀分类 车刀按结构可分为： (1) 整体车刀 (2) 焊接车刀 其优点是结构简单，紧凑，刀具刚度好，抗振性能强，制造方便，适用 灵活。其缺点是切削性能较低，刀杆不能重复利用，辅助时间长。 (3) 机夹车刀 (4

15、) 可转位车刀 使用可转位刀片的机夹车刀。其优点是刀具使用寿命常，生产效率高， 有利于推广新技术，新工艺，有利于降低刀具成本。,车 刀,可转位车刀的组成 1-刀杆 2刀垫 3刀片 4夹固元件,3.转位车刀的夹紧要求 （1）定位精度高 刀片转位或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范 围内。 （2）刀片夹紧可靠 应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振动。同 时，夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。 （3）排屑流畅 刀片前面上最好无障碍，保证切屑排出流畅，并容易观察。特别对 于车孔刀，最好不用上压式，防止切屑缠绕划伤已加工表面。 （4）使用方便 转换刀刃和更换新

16、刀片方便、迅速。,车 刀,4、可转位车刀刀片的夹紧形式 a）杠杆式夹紧,图 杠杆式夹紧 a)直杆式 b)直杆式 c)曲杆式 刀杆 刀片 刀垫 杠杆 弹簧套 螺钉 弹簧 螺钉,车 刀,b)偏心销式夹紧,车 刀,偏心销 刀垫 刀片 刀杆,刀垫 刀片 销轴 楔快 螺钉 弹簧片,c）楔销式夹紧,车 刀,d)拉垫式夹紧,1,2,拉垫 刀片 销轴 锥端螺钉,e)上压式夹紧,车 刀,销轴 刀垫 刀片 压板 锥孔压板 螺钉 支钉 弹簧,5.成形车刀 用在各类车床上加工内，外回转体成形表面，其刀形根据工件轮廓 计。该种车刀有平体，棱体，圆体三种型式。 平体成形车刀只能用来加工外成形表面，并且沿前刀面的可重磨次数

17、不 多;棱体成形车刀可重磨次数比平体成形车刀多，也只能用来加工外成形表 面;圆体成形车刀的外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布，可用来加工 内、外成形表面。由于重磨时磨的是前刀面，故可重磨次数更多。,图 径向进给的成形车刀,车 刀,第二部分：车床操作及安全生产,一、车工安全基础知识 安全为了生产，生产必须安全。在进行车床实习前必须牢固树立安全意识，掌握安全知识，才能杜绝安全隐患，确 保安全生产。 车床安全操作规程 为了保持车床的精度，延长其使用寿命，以及保障人身和设备的安全，操作时必须严格遵守下列安全操作规程： 1.工作服穿整齐，女同学戴好工作帽。 2.开车前必须检查车床各手柄及运转部分是否正

18、常。 启动后，应使主轴低速空转1-2分钟，使润滑油散布到各需要之处（冬天更为重要），等车床运转正常后才能工作。,3.工件要卡正、夹紧、装卸工件后卡盘板手必须随手取下。 4.车刀要夹紧，方刀架要锁紧。装好工件和车刀后，进行加工极限位置检查。 5.工作中需要变速时，必须停车变速。车床运转时，严禁用手去摸工件和测量工件，不能用手去拉切屑。 6.不允许在卡盘及床身导轨上敲击或校直工件，车床导轨上严禁放工、刀、量具及工件。 7.开车后不许离开机床，要精神集中操作。,8.下班时，擦净机床，整理场地，切断机床电源。将大拖板及尾架摇到车床导轨后端，在导轨表面加油润滑。 9.加工过程中，如发现车床运转声音不正常

19、或发生故障时，应立即切断电源，报告师傅听从指导。 10.每件工具应放在固定位置，不可随便乱放。工具应当根据自身的用途正确使用，严禁用扳手代替锤子或钢尺代替旋具。 11 .爱护量具，经常保持清洁，用后擦净，涂油，放入盒内并及时归还工具室。,防护眼镜,二、车床操作 启动车床前首先将各操纵手柄放在空挡位置，然后变换主轴变速箱外的变速手柄，配以操纵杆的不同位置，可实现不同转速的正转、反转和停车；变换进给箱变速手柄和光杠、丝杠手柄的位置，可分别使光杠、丝杠或得不同的转速；把溜板箱上纵横手柄扳到纵的位置可实现纵向进给，扳到横的位置可实现横向进给；开合螺母处于合的位置可实现螺纹车削，将开合螺母扳到开的位置后

20、方可实施进给运动。,三、车床的维护和保养 为保证车床的加工精度，延长车床的使用寿命和提高劳 动生产率，必须加强对车床的维护和保养。 1.日常维护：主要是清洗和润滑。每天下班后应清洗机床上的切屑、切削液及其它杂物，清理干净后加注润滑油。 2.一级保养：当车床运转500小时后，就需要进行一级保养。一级保养的内容是清洗、润滑和进行必要的调整。在进行一级保养时要切断电源，以操作工人为主，维修工人配合进行。,四、车工装夹 正确地装夹刀具和工件是进行切削加工的前提。 1.刀具装夹：刀具装夹的是否正确直接影响切削的顺利进行和工件的加工质量。即使刃磨了合理的车刀角度，如果装夹不正确，也会改变车刀工作时的实际角

21、度。 装夹车刀时必须注意以下几点 （1）车刀装夹在刀架上不宜伸出太长。在不影响观察的前提下应尽可能伸出短些。否则切削时刀杆的刚性减弱，容易产生振动。影响工件的表面粗糙度甚至损坏车刀。,伸出长度一般不应超过刀杆厚度的1.5倍。车刀下面的垫片要平整，并应与刀架对齐，而且尽量以少量的厚垫片代替较多的薄垫片。 （2）车刀刀尖一般应与工件轴线一样高。车刀装的太高，会使车刀的实际后角减小，使车刀后刀面与工件之间的摩擦增大；车刀装的太低，会使车刀的实际前角减小，不利于切削。 （3）装夹车刀时，刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的值发生变化。 （4）车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流

22、旋紧。旋紧时不要用力过大，以防损坏螺钉。,2.工件的装夹与校正 车削时必学把工件装夹在车床夹具上，经过找正、夹紧，使它在整个加工过程中始终保持正确的位置。工件装夹的速度和质量直接影响生产效率和工件质量的高低，应该十分重视。 （1）四爪卡盘装夹工件 （2）三爪卡盘装夹工件 （3）两顶尖装夹工件：较长轴或工序较多的轴，不需找正，装夹精度高，但须先在工件两端钻中心孔。 （4）一夹一顶装夹工件：用于较重的工件，能承受较大的切削力，应用广泛。,五、实操：车削阶台轴 1.认识阶台轴：在同一工件上，几个直径大小不同的圆柱体连接在一起，其外形像阶台一样，称这类工件为阶台工件。 阶台工件的车削实际上就是外圆和平

23、面车削的组合。在车削时必须兼顾外圆的尺寸精度和阶台长度的要求。 2.选择切削用量：即根据切削条件和加工要求，确定合理的背吃刀量、进给量和切削速度。这对保证产品质量、充分发挥车刀、机床的潜力和提高生产效率都有很大的影响。,（1）背吃刀量选择 粗车时，在考虑机床动力、工件和机床刚性许可的前提下，尽可能选的大些，以提高生产率。不能过大，否则可能会引起振动、闷车、甚至损坏机床和刀具。 （2）进给量的选择 粗车选取进给量，在机床、工件、刀具允许的情况下尽量大些。精车时为保证表面质量，应选小些。,（3）切削速度的选择 车刀材料使用硬质合金车刀可比高速钢车刀的切削速度高。 工件材料切削强度和硬度较高的工件时

24、，产生的热量和切削力都比较大，车刀易磨损，所以应选用较低的切削速度。脆性材料虽然强度不高，但切削时形成崩碎切屑，热量集中在切削刃附近，不易传散，因此切削速度也应选的较低些。 表面粗糙度表面粗糙度值小的工件，切削速度应较高。 背吃刀量和进给量二者大时，切削速度应选较小。 切削液加注切削液可降低切削区域温度，并起润滑作 用。,3.举例 如图所示阶梯轴的工艺路线可以为： 1）下料； 2) 车外圆，留磨量0.30.5mm; 3) 铣键槽； 4）热处理，4548 HRc； 5）磨外圆至图纸尺寸。,工艺规程：选用毛坯大小，选择加工方法，加工顺序，确定加工过程，使用机床，刀具切削参数和其他工艺信息等系列问题，完成这些工作就是制定工艺规程。,工艺路线：仅列出加工顺序和主要加工单元的工艺过程只能称之为工艺路线。,车削端面：车削端面时，常用弯头车刀或偏刀如动画所示。车刀安装时，刀尖应准确对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。,动画 弯头车刀车端面,动画 偏刀车端面,动画 偏刀精车端面,