项目1车工—外圆、内孔、端面加工教学设计 广东省机械类专业技能考试

车工—外圆、内孔、端面加工 教学设计 项 目 内 容 省份与专业 广东省机械类专业 项目名称 车工—外圆、内孔、端面加工 授课时数 3课时 教学目标 理解车削三要素（切削速度、进给量、背吃刀量）的选择原则。 掌握外圆车刀（45°、75°、90°偏刀）、镗孔刀的结构与适用场景。 熟悉台阶轴、通孔/盲孔的技术要求（尺寸公差、粗糙度Ra 3.2~1.6μm）。 能独立完成工件装夹（三爪卡盘）、刀具对中心操作，误差≤0.02mm。 熟练操作车床车削外圆（试切法控制尺寸）、端面、阶台（清根处理）。 掌握内孔加工流程（钻孔→粗镗→精镗）及塞规检测方法。 教学重难点 刀具选用：外圆粗车用75°车刀，精车用90°偏刀；内孔用通孔镗刀。 核心操作：端面车削从中心向外进给防扎刀；内孔车削刀尖高于工件中心防振颤 。 量具使用：游标卡尺测外圆/长度，千分尺控精度（IT7），塞规检孔径 。 台阶车削：多阶轴同轴度控制（需划线盘找正±0.05mm）1。 内孔质量：避免让刀现象（刀杆细）、锥度误差（导轨不平行）。 参数优化：精车避免积屑瘤（高速钢刀<5m/min，硬质合金刀>80m/min）。 场地与器材 类别 设备与工具 加工设备 普通车床（CA6140型，6~8台）、数控车床（1台对比演示）。 刀具 外圆车刀（45°/75°/90°）、镗孔刀（通孔、盲孔）、中心钻/麻花钻（Φ5~Φ20）。 量具 游标卡尺（0.02mm）、千分尺（0.01mm）、塞规（H7级）、表面粗糙度样板 。 辅助器材 砂轮机（刀具刃磨）、冷却液系统、工件材料（45钢Φ35×100mm）。 安全防护 防护眼镜、耳塞、通风设备。 教学方法 理论演示法：动画演示切削形成过程（带状/挤裂/崩碎切屑）、积屑瘤生成原理（中速易产生） 任务驱动法：学生在教师的指导下，以小组为单位完成任务 项目实施 过程步骤 1、 主轴系统（动力核心） 1. 主轴箱（床头箱） 功能：提供主轴旋转动力，调节转速和转向。 核心部件： 主轴：高精度空心轴（内孔用于穿长棒料），前端装卡盘或顶尖，后端连接变速箱。 变速机构：齿轮组实现多级调速（CA6140转速范围：10~1400r/min）。 离合器：控制主轴启停和正反转（车螺纹时需反转退刀）。 2. 卡盘与顶尖 三爪卡盘：自动定心夹具，夹持圆形/六角形工件（定位误差约0.05mm）。 四爪卡盘：夹持不规则工件，需单独调整各爪（定位精度更高）。 顶尖： 固定顶尖：用于高精度定位（尾座端），耐磨但易发热。 回转顶尖：随工件旋转，减少摩擦（粗加工常用）。 二、进给系统（控制切削运动） 1. 进给箱 功能：将主轴动力传递给丝杠或光杠，控制刀具的纵向/横向进给量和螺纹螺距。 关键操作： 调整手柄：选择进给量（如0.05~2.4mm/r）或螺纹规格（公制/英制）。 光杠与丝杠切换：光杠用于普通车削，丝杠专攻螺纹加工。 2. 溜板箱 功能：将光杠/丝杠的旋转运动转为刀架的直线运动。 核心部件： 开合螺母：车螺纹时闭合，咬合丝杠带动刀架移动。 手动轮：微调刀架位置（刻度盘每格0.02mm）。 三、刀架系统（刀具承载） 1. 刀架结构 四方刀架：可同时安装4把车刀，通过手柄快速换刀。 小拖板（上滑板）：手动控制刀具斜向进给（车锥面或短距离微调）。 中拖板（横滑板）：控制横向进给（径向切削，如端面车削）。 大拖板（纵滑板）：沿床身导轨纵向移动（轴向切削，如外圆车削）。 2. 刀具安装要求 刀尖高度：与主轴中心线等高（用垫片调整，误差≤0.5mm）。 悬伸长度：不超过刀杆高度的1.5倍（防振颤）。 四、床身与尾座（支撑与辅助） 1. 床身 功能：支撑所有部件，保证各运动部件的平行度和直线度。 特点： 采用铸铁材料（减震性好），导轨经高频淬火（耐磨）。 导轨类型：三角形导轨（导向精度高）+平导轨（承载能力强）。 2. 尾座 功能： 安装顶尖支撑长轴类工件（配合主轴顶尖实现“双顶装夹”）。 安装钻头、铰刀进行孔加工（手动推进）。 调整操作： 横向偏移：车削小锥度时调整尾座偏移量（如1mm/100mm）。 套筒锁紧：钻孔时需锁紧防止后退。 五、辅助装置 装置 功能 冷却系统 泵送切削液（乳化液或油剂），降低温度、减少刀具磨损。 照明系统 提供机床操作区照明（LED灯带，电压≤36V安全电源）。 防护罩 防止切屑飞溅（透明亚克力材质，便于观察）。 急停按钮 红色按钮，紧急情况下切断电源。 六、加工过程与步骤 1. 外圆车削 步骤： 装夹工件： 用三爪卡盘夹持毛坯外圆，伸出长度≤3倍直径（防振颤），用划线盘找正（径向跳动≤0.1mm）。 安装刀具： 选用75°外圆粗车刀（主偏角大，抗冲击），刀尖对准工件中心（误差±0.5mm）。 试切对刀： 手动进刀轻触端面→Z向退刀→X向进切深（ap=1~2mm粗车）→纵向车削5mm→退刀停车测量。 分层车削： 粗车留0.5mm余量，精车用90°偏刀（ap=0.2mm，f=0.1mm/r），试切法控制尺寸至公差要求（如IT7级）。 关键动作： 试切法：通过“进刀→切削→测量→调整”循环保证尺寸精度。 清根处理：车削阶台时，先用45°车刀倒角，再用90°车刀垂直进给清根部。 2. 内孔车削（镗孔） 步骤： 预加工： 用中心钻打定位孔→麻花钻钻孔（直径小于目标孔径2~3mm）。 装镗刀： 刀杆直径≤孔径1/3，刀尖略高于中心（防振颤），主偏角45°~75°（盲孔需带副偏角）。 粗镗与精镗： 粗镗留0.3mm余量，精镗时降低进给量（f=0.05mm/r），用塞规或内径千分尺检测。 难点控制： 让刀补偿：精镗时因刀杆刚性差，需适当减小背吃刀量（ap=0.1mm）。 排屑：定期退刀清除切屑，避免划伤孔壁。 3. 端面车削 步骤： 对刀： 45°端面车刀刀尖对准中心，手动进刀轻触外圆边缘。 车削方向： 从中心向外：防止切削力导致凹心（适用于铸铁等脆性材料）。 从外向中心：易获得更小粗糙度（适用于钢件精加工）。 质量要点： 车削至中心时减速，避免刀尖崩损。 端面跳动检测：用百分表抵住端面，手动旋转工件。 七、积屑瘤产生原理 形成条件： 中速切削（v=5~30m/min）：切屑底层金属在高温高压下焊结在前刀面。 材料特性：塑性材料（如低碳钢）更易产生。 影响： 有利：保护刀尖，增大实际前角。 有害：脱落时带走刀具材料，增大表面粗糙度。 抑制措施： 提高或降低切削速度（避开中速区）。 使用切削液（降低摩擦热）。 增大前角（减少切屑变形）。 八、加工注意事项 风险类型 具体措施 安全防护 1. 卡盘扳手及时取下，主轴停转后测量。 2. 切断工件时加托架，防止甩飞。 尺寸控制 1. 外圆车削时，每次进给前复核刻度盘。 2. 内孔加工前校验钻头直径（避免钻大）。 表面质量 1. 精车时保持刀刃锋利（定期用油石修磨）。 2. 避免积屑瘤：硬质合金刀选v>80m/min。 刀具寿命 1. 粗车时优先选用硬质合金刀片（耐高温）。 2. 镗孔刀杆悬伸尽量短（刚性公式：L≤4d）。 九、典型问题与解决 问题1：外圆出现锥度 →检查车床导轨与主轴平行度，调整尾座偏移量。 问题2：内孔表面有振纹 →降低转速、缩短刀杆悬伸，或改用阻尼减振刀杆。 问题3：端面不平 →重新校正刀架间隙，确保横向进给导轨无松动。 教学小结 本次课程系统讲解了普通车床的结构与功能，重点分析了主轴系统、进给系统、刀架系统、床身与尾座等核心部件的组成及作用，并结合CA6140型车床说明了转速调节、进给控制、工件装夹等关键操作。此外，详细介绍了车床的加工能力（如外圆、内孔、端面、螺纹加工）及安全操作规范，强调刀具安装、工件找正和切削参数选择的重要性。通过理论与实践结合，学生可掌握车床的基本操作方法，并理解各部件协同工作的原理，为后续车工实训奠定基础。教学中需持续强化安全意识和规范操作，确保加工精度与效率。 教学反思 学生掌握情况：反思学生是否能够掌握车工—外圆、内孔、端面加工，是否存在普遍性问题。 教学改进：根据学生的反馈和表现，调整教学方法和内容，提高教学效果。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$