车工技能实训 教学课件 ppt 作者 陈健 车工技能实训演示03

项目三：外圆、端面、台阶的车削知识目标◎了解车削加工时切削用量的选择原则。◎了解金属车削的过程。◎基本掌握车削过程中 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面质量控制方法。◎了解车刀切削时磨损的原因与刀具的寿命。技能目标◎掌握试切法与试测法控制外圆尺寸的方法。◎熟练掌握工件的找正方法。◎掌握车削台阶的方法。◎掌握尺寸的正确测量。任务一：车削基础知识任务二：外圆、端面、台阶的车削任务一：车削基础知识一.车削加工时切削用量的选择1.合理选择切削用量的意义在车削加工时，合理选择切削用量可以提高劳动生产率、延长车刀的使用寿命、保证加工质量、降低生产成本有着重要的意义。2.选择切削用量的原则（1）粗车加工时切削用量的选择 粗车时选择切削用量总体原则：一般以提高生产率为主，并考虑经济性和加工成本及对刀具寿命的影响。合理选择粗车切削用量的方法是：首先选择一个尽量大的切削深度，再选择一个较大的进给量，然后根据选定的切削深度和进给量在机床功率和刀具寿命许可的条件下选择合理的切削速度。（2）半精车、精车加工时切削用量的选择半精车、精车选择切削用量的总体原则：以应以保证加工质量为主，同时考虑生产率和车刀使用寿命。合理选择半精车、精车的切削用量方法是：一般情况下切削深度都是一次切除粗车时留下的余量；为保证加工工件表面质量进给量应选择小些；根据刀具材料的不同选择不同的切削速度，考虑切削速度时为避开积屑瘤容易产生的中等切削速度，用硬质合金车刀时选择较高切削速度（＞80m/min）；高速钢车刀选用较低切削速度（＜5m/min）。二.金属切削的过程1.金属切削过程与切屑的类型（1）金属切削过程金属在刀具切削刃的切割作用和前刀面的推挤下，产生变形、剪切、滑移而变成切屑的过程称为金属切削过程。（2）切屑的类型由于加工工件的材料不同和切削条件不同，根据切屑的形状不同可大致分为四个类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑。 切屑的类型 切屑的特点 切屑的形成原因 带状切屑 内表面光滑，外表面呈毛茸状（图3-1a） 用较小切削深度、较高切削速度、较大的刀具前角车削塑性材料 挤裂切屑 内表面有裂纹，外表面呈锯齿形（图3-1b） 用较低切削速度、较大的切削深度、较小的刀具前角车削塑性材料 单元切屑 呈现规则的粒状（图3-1c） 整个剪切面上所受剪切应力超过了车削材料的破裂强度 崩碎切屑 呈现不规则的粒状（图3-1d） 车削脆性材料时2.积屑瘤的形成以及对加工的影响与预防措施(1)积屑瘤的形成在中等切削速度切削过程中，由于切屑的变形、与前刀面的摩擦和高压，产生很高的局部高温。当摩擦力大于切屑内部结合力时，由于剧烈的摩擦和高压，切屑底层的一部分金属就被牢固的粘在前刀面近刀尖处，形成积屑瘤(2)积屑瘤对加工的影响a）积屑瘤能代替切削刃进行切削，起到保护切削刃减少刀具磨损的作用。b）积屑瘤的产生增大了车刀的工作前角（图3-3），在切削过程中减少了切屑的变形和降低了切削力。c）由于积屑瘤的产生不稳定，造成了切削过程的不稳定。d）当产生的积屑瘤超出刀尖时，影响工件的尺寸精度。脱落的积屑瘤部分嵌入工件的已加工表面，影响工件的表面粗糙度。(3)防止产生积屑瘤的措施在粗加工时，对工件的尺寸精度和表面质量没有较高的要求，且积屑瘤可以保护刀具，故允许其存在。精加工时，对工件的尺寸精度和表面质量都有较高的要求，必须避免其产生。避免产生积屑瘤的措施是：根据使用刀具材料的不同选择合适的切削速度。高速钢车刀选择低速切削（＜5m/min），硬质合金刀具时选择较高切削速度（＞80m/min）。3.切削力、切削热与切削温度(1)切削力切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力成为称为切削力。切削力来源于工件的弹性变形和塑性变形抗力以及切屑对前刀面和后刀面的摩擦力(图a)a）主切削力Fz主运动速度方向的分力。是最大的一个分力，消耗功率最多，是计算机床功率、车刀强度、设计夹具和选择切削用量的依据。Fz力会使刀杆产生弯曲（图b），因此，装车刀时尽量使刀杆伸出短些。b）进给抗力Fx进给方向的分力，纵向车削外圆时又称为轴向力。c）切深抗力Fy切深方向的分力，纵向车削外圆时又称为径向力。Fy力会使工件在水平面内弯曲（图c），主要影响工件的形状精度，也是产生车削振动的主要因素。abc(2)切削热与切削温度a）切削热是切削层金属发生弹性变形和塑性变形产生的热量和切屑与前刀面、工件与后刀面摩擦产生的热量。切削热是通过切屑、工件、刀具和周围的介质向外传递的。一般情况下，车削加工时，如不加切削液，切削热的50～86%由切屑带走；40～10%传入工件；9～3%传入车刀；1%左右传入周围空气。b）切削温度一般是指切削区的平均温度。切削温度的高低与切削热的产生和传递有关。影响切削温度的主要因素有工件材料、车刀几何角度和切削用量等。加工时的切削速度对切削温度的影响最大。切削温度要严格控制在切削刀具承受的最高温度以下，以延长刀具的使用寿命和耐用度。4.刀具的磨损与刀具的寿命刀具的磨损是指在车削过程中，车刀的前刀面和后刀面处于剧烈的摩擦和切削热作用下，使车刀变钝而失去了正常的切削能力。刀具的磨损是由摩擦和切削热两个方面的因素造成的。a)后刀面磨损b)前刀面磨损c)前、后刀面同时磨损 刀具磨损的形式 刀具磨损部位 刀具磨损产生 表示方法 前刀面磨损 前刀面 以较高的切削速度和较大切削厚度（ac＞0.5㎜）切削塑性材料时 用月牙洼深度KT表示 后刀面磨损 后刀面 较低的切削速度和较小切削厚度（ac＜0.1㎜）切削塑性材料时或切削脆性材料时 用棱面高度VB表示 前、后刀面同时磨损 同时出现在前、后刀面上 中等切削速度和中等进给量切削塑性材料时 用月牙洼深度KT和棱面高度VB同时表示在生产中较常见的是后刀面的磨损，也是常说的刀具磨损。后刀面的磨损量VB和切削时间之间的关系可用图3-9表示。一般可分为三个阶段(表3-3)。 刀具磨损的阶段 磨损的原因 控制方法 初期磨损 刀具刚刃磨后，由于表面粗糙度值较大或表面组织不耐磨，所以切削时磨损较快。 该阶段是不可避免的,刃磨车刀时尽可能减小表面粗糙度。 正常磨损 刀具经过初期磨损以后，后刀面上出现一条较窄的磨损带，使切削时的接触面增大，单位面积上的压力减小，磨损速度减缓，磨损量VB随切削时间的增长均匀地增大。 该阶段是刀具的工作有效期，使用刀具时不应超出该阶段。 剧烈磨损 正常磨损后，如果不及时修磨，磨损的速度迅速增加，使刀具失去切削能力，继而使刀具损坏。 应尽可能避免刀具进入这一阶段，否则刀具易发生非正常损坏，增加刀具材料的消耗。5.切屑的形状及控制切屑的形状车削金属时，被切削层金属经受了较大的塑性变形变成切屑。切屑在流动和卷曲过程中碰到障碍物，切屑将附加变形。因工件材料、车刀几何角度及切削用量的不同，切屑附加变形的程度也不同，车削塑性材料时，常会出现“C”字形切屑、螺旋状切屑和带状切屑等不同形状切屑形成的原因及特点 切屑的形状 切屑形成的原因 特点 “C”字形切屑 采用带有断屑槽的车刀车削工件 切屑体积小，清理方便，但易产生飞溅。 螺旋状切屑 采用带有卷屑槽的车刀车削工件 切屑稳定可靠，切屑流向向下，不易跟工件相碰，不飞溅且清理方便。 带状切屑 高速车削塑性金属材料 切屑很长，经常回缠绕在工件或刀杆上，易拉伤工件表面、损坏刀刃、甚至还会飞出伤人，在车削时应尽量避免产生带状切屑。(2)切屑的控制影响切屑的因素有断屑槽的尺寸形状、切屑用量和车刀的几何角度。a)断屑槽的尺寸形状断屑槽有直线型、圆弧型和直线圆弧型等几种。一般来讲宽度减小能使切屑卷曲半径减小，增大卷曲变形和弯曲应力，容易断屑。但断屑槽的宽度必须与进给量和切削深度联系起来考虑。例如进给量小，槽应狭些；切屑深度小槽也应适当减小。否则切屑不易在槽是卷曲，往往不流经槽底而形成不断的带状切屑。b)切屑用量切屑用量中对断屑影响最大的是进给量，其次是切削深度和切削速度。进给量进给量加大，切削厚度按比例增大，使切屑卷曲半径减小，弯曲应力增大，切屑易折断。切削深度切削深度减小，过渡刃和副切削刃参加切削的比例增大使出屑角增大。出屑角的大小对切屑的卷曲和折断后的切屑形状有很大影响。例如出屑角很小时易产生盘状螺旋切屑；出屑角较大时易产生管状螺旋切屑或连续带状切屑；切屑适中时切屑碰到后刀面和工件而折断。切削速度切削速度提高，切削温度也随之升高，切屑塑性增大，变形减小不易折断。c)车刀几何角度刀具角度中以主偏角和刃倾角对断屑的影响最明显。在切削深度和进给量已选定的条件下主偏角越大切削厚度越大，切屑卷曲时的弯曲应力越大，越易断屑。生产中主偏角为75°～90°的车刀断屑性能较好。刃倾角通过控制切屑流向来影响断屑。为正值时，切屑流向待加工表面或与后刀面相碰形成“C”状切屑，也可能形成螺旋状切屑而甩断；为负值时，切屑流向已加工表面或加工表面，已形成“C”状切屑。6.表面质量的控制(1)表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上较小间距和微小峰谷所形成的微观几何不平度。表面粗糙度值的大小对工件的耐磨性、而腐蚀性、疲劳强度、配合性质等有很大的影响。(2)影响工件表面粗糙度的因素a)残留面积车削时车刀主、副切削刃在工件已加工表面上留有痕迹，这些未被切去部分的截面积，称为残留面积（图3-12）。残留面积越大,高度越高,表面粗糙度越大。由图3-12中可以看出进给量、刀具主偏角、副偏角、和刀尖圆弧半径都影响残留面积高度。b）积屑瘤因积屑瘤既不规则又不稳定，一方面易在工件表面留下深浅不一的痕迹、另一方面积屑瘤脱落后嵌入易加工表面而形成硬点和毛刺，使表面粗糙度变大。c）振动振动会使已加工表面出现周期的振纹，使工件表面粗糙度明显变大。(3)减小工件表面粗糙度的方法a)残留面积高度解决方法有减小主偏角和副偏角；增大刀尖圆弧半径；减小进给量。b)工件表面产生毛刺或亮斑解决方法有改变切削速度抑制切屑瘤的产生；采用正值刃倾角，防止切屑拉伤工件；保持刀具锋利减少前、后刀面的表面粗糙度。c)振纹解决方法有调整机床，减小间隙；合理选择刀具，增加刀具刚性；增加工件装夹刚性；选用较小切削深度和进给量，改变或降低切削速度。任务二:外圆、端面、台阶的车削一.车刀的安装与车削工件1.车刀的安装车刀安装时，车刀刀尖（45°车刀左侧刀尖）必须严格对准工件旋转中心，否则在车削端面至中心时会留有凸台或造成刀尖碎裂（图3-15）。刀头伸出长度，约为刀杆厚度的1～1.5倍。伸出过长，刚性较差，车削时容易引起振动。车刀装夹刀尖对准工件中心车刀安装二.外圆尺寸与长度尺寸的控制1.外圆尺寸的控制在精车外圆时，控制尺寸通常采用试切法来控制尺寸。其方法是：根据工件余量的一半左右作横向进刀，当车刀在纵向外圆上车削2㎜左右时，纵向快速退出车刀（横向不可以动）然后停车测量出剩余余量，再横向进刀（剩余余量+二分之一公差），就可车削。2.长度尺寸的控制长度尺寸控制，通常有刻线法、刻度控制法。刻线法就是先在工件表面上用刀尖在需要的长度处刻线，然后根据线痕车削。车削完毕后用量具复测。刻度控制法就是先用刀尖在工件端面对刀，然后根据拖板刻度车削，车削完毕后用量测量即可。三.外圆、端面、台阶工件的车削练习一：阶梯轴的车削操作注意事项：1.台阶平面和外圆相交处要清角，车刀要有明显的刀尖。2.长度尺寸的测量应从一个基面量起，以防累加误差。3.使用游标卡尺测量工件时，松紧程度要适当；车床未停妥不能测量工件。4.转动刀架时应防止车刀与工件、卡盘相撞。5.清除铁屑时要先停车，不能用手拉铁屑6.戴好防护眼镜。2．操作步骤及质量检测 操作步骤 质量检查内容 配分 评分标准 自检结果 实测结果 得分 1检查毛坯尺寸 毛坯是否合格 5 车不出不得分 2、夹一端外圆，伸长70mm划针盘找正。车端面；粗车至Ф42留精车余量，再精车至图纸要求。倒角C2。 D1倒角C2 205 每超差0.01mm扣5分不正确不得分 3、调头垫铜皮夹持Ф42，再用划针盘找正。 工件是否同轴 5 明显不同轴不得分 4、车端面保证总长；粗车至Ф38、Ф35留余量，保证长度L2、L3，再精车至尺寸要求。倒角C2、去毛刺。 D2D3L1、L2、L3表面粗糙度 20201510 每超差0.01mm扣5分每超差0.01mm扣5分不符合要求不得分不符合要求不得分 安全文明生产 违章倒扣分 工艺分析 由于工件较短，没有特殊的同轴度要求，加工时采用三爪自定心卡盘直接装夹进行加工。考虑到倒角和去毛刺，先加工大端直径再调头加工另一端。