考点12 轴类零件普通卧式车床车削的基本操作方法 《金属加工基础》 山东省（春季高考） 机械类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类 金属加工 复习讲义 4—1 轴类零件普通卧式车床车削的基本操作方法 【考纲要求】 （1）能编制简单轴类零件车削加工工艺。 （2）掌握加工轴类零件车刀的选择及安装方法。 （3）掌握轴类零件的装夹及各种表面的车削方法。 （4）掌握加工轴类零件时工件测量方法。 【知识和技能要点】 考点1 轴类零件 一、轴类零件的定义及分类：通常把长度大于直径三倍以上的工件称为轴类零件，它们通常由圆柱面和端面组成，按用途可分为等直径轴、台阶轴、偏心轴和空心轴等。 二、轴类零件的技术要求 1．尺寸精度：轴类零件的支承轴颈通常与轴承相配，它的尺寸精度要求较高，一般为IT5～IT7。装配传动件的轴颈尺寸精度要求较低，为IT7~IT8。轴向尺寸通常要求相对低一些，在阶梯轴的阶梯长度要求高时，其公差达0.005~~0.001mm。 2．形状精度：轴类零件的形状精度主要是支承轴颈和有特殊配合要求的轴颈及内外锥面的圆度、圆柱度等。通常要把其误差控制在尺寸公差范围内，形状精度要求高时，应在零件图上标注允许偏差。 3．位置精度：轴类零件的位置精度主要是装配传动件的轴颈相对承轴颈的同轴度，一般用径向跳动来标注。普通精度轴的径向跳动为0.01~0.03mm，高精度轴为0.001~0.005mm。 4．表面粗糙度：通常与传动件相配合的轴颈表面粗糙度为30~20um，与轴承相配合的轴颈表面粗糙度为0.8~0.1um。 考点2 车刀的选择及安装 1．车刀材料及其应用：目前常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金以及陶瓷材料等。生产上应用最多的是高速钢（W18Cr4V）、硬质合金（YT类）以及陶瓷材料。 2．车刀的种类和用途 （1）外圆与端面车刀，具体又可分为偏刀以及弯刀等类型；(2）车断刀；(3）内孔车刀；(4）圆头刀；(5）螺纹车刀。 3．外圆和端面车刀的种类和用途：外圆和端面车刀用于车削工件外圆、阶台和端面，主要有以下3种类型。 （1)90°外圆车刀：90°外圆车刀俗称偏刀，其主偏角kr=90∘。这种车刀主偏 角大，切削工件时，作用于工件的径向切削力小，工件不易顶弯，适合于车削细长轴。按照加工时进刀方向不同可分为右偏刀和左偏刀2种类型。 （2)75°外圆车刀：75°外圆车刀的刀尖角ϵr>90∘，刀头强度高，耐用，如图7-1-2所示。这种车刀适合于粗加工外圆或强力切削铸件、锻件等余量较大的工件。75°外圆车刀也有右偏刀和左偏刀之分。左偏刀还可以用来切削铸件、锻件等上的大平面。 （3)45°外圆车刀：45°外圆车刀又称弯头刀，如图7-1-2所示。由于该车刀的刀尖角ϵr=90,所以其刀体强度和散热条件都比90°外圆车刀好。常用于车削工件的端面或进行45°倒角，也可以用来车削长度较短的外圆。45°外圆车刀也可分为右弯刀和左弯刀2种类型。 4． 车刀的主要车削角度。 5．对车刀的要求：轴类零件的车削一般可分为粗车和精车两个阶段。粗车时留有一定的精车余量外，不要求工件达到图纸要求的尺寸精度和表面粗糙度，因此应尽快地将毛坯上的加工余量车去，以提高劳动生产率。精车时必须使工件达到图样或工艺上规定的尺寸精度和表面粗糙度。由于粗车和精车的目的不同，因此对所使用的车刀要求也不一样。 （1）对粗车刀的要求：粗车刀应能适应切削深、进给快的特点，主要要求车刀有足够的强度，能一次车去较多的余量。 （2）对精车刀的要求：精车时要求达到工件的尺度精度和较细的表面粗造度，并且切去的金属较少，因此要求车刀锋利，刀刃平直光洁，刀尖处必要时还可磨出修光刃。切削时，必须使切削排向工件待加工表面方向。 6．车刀的装夹要求 （1）车刀不能伸出刀架太长，应尽可能伸出的短些。因为车刀伸出过长，刀杆刚性相对减弱，切削时在切削力的作用下，容易产生振动，使车出的工件表面不光洁。一般车刀伸出的长度不超过刀杆厚度的2倍。 （2）车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装高或装低，一般不能超过工件直径的1％。 （3）车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。 （4）装车刀用的垫片要平整，尽可能地用厚垫片以减少片数，一般只用2~3片。如垫刀片的片数太多或不平整，会使车刀产生振动，影响切削。并使各垫片在刀杆正下方，前端与刀座边缘齐。 （5）车刀装上后，要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应轮换逐个拧紧。同时要注意，一定要使用专用扳手，不允许再加套管等，以免使螺钉受力过大而损伤。 考点3 工件的装夹 工件的装夹就是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。由于工件的形状、大小和加工数量不同，因此可采用的夹紧方法也不同。 1．在三爪自定心卡盘上装夹工件：三爪自定心卡盘能自动定心，不需花很多时间去找正工件，安装效率高，但夹紧力没有四抓卡盘大。所以适用于装夹大批量的中小型规格的零件。三爪自定心卡盘一般有正反两副卡爪或一副正反都能使用的卡爪，各卡爪都有编号，在装卡爪时应按顺序安装。还有一种装配式卡爪，只要拆下卡爪上的螺钉，即可调向或换装软爪。必须注意用正爪装夹工件时，工件直径不能太大，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啮合很少，受力时容易使卡爪上的螺纹碎裂而产生事故。所以装夹大直径工件时，应尽量用反爪。 2．在四爪单动卡盘上装夹工件：在四爪卡盘上装夹工件必须将加工部分的旋转中心找正到与车床主轴旋转中心重合才能车削，在找正时必须注意一下几点： （1）当工件的外圆或平面不需要加工时，为了保证外形正确，必须找正不加工部位，对加工部位，只要保证有一定加工余量即可。 （2）当工件的各部位加工余量不均匀时，应着重找正余量少的部位。 （3）一般情况下，为了找正方便，在卡爪与工件之间垫铜片。 （4）找正前必须做好安全防护措施，在车床导轨上放一木板，并用尾座活顶尖通过辅助工具顶住工件，防止工件找正时掉落。 3．在两顶尖间装夹工件：对于较长的或必须经过多次装夹才能加工好的工件，如长轴、长丝杠等的车削，或工序较多、在车削后还要铣削和磨削的工件。为了保证每次装夹时的装夹精度（如同轴度要求），可用两顶尖来装夹。两顶尖装夹工件方便，不需要找正，装夹精度高。 4．一夹一顶装夹工件：用两顶尖装夹工件虽然精度很高，但刚性较差，因此车削一般轴类零件，尤其是较重的工件，不能用两顶尖装夹，而是采用一端夹住（用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘），另一端用后顶尖顶住的装夹方法。这种装夹方法比较安全，能承受较大的进给力，因此应用很广泛。常用顶尖分为前顶尖和后顶尖2种，在车削加工过程中，顶尖用于确定零件的中心，并承受工件的重量及切削力。 （1）固定顶尖：固定顶尖定心准确，刚性好，切削时不易产生振动。但是加工时，中心孔与工件之间的滑动摩擦易产生高热，烧坏中心孔和顶尖，通常适合于低速车削。 （2）回转顶尖：回转顶尖在加工时跟随工件一起转动。可以用于较高转速的加工环境下，摩擦小，但是与固定顶尖相比，其定心精度和刚度都较差。 5．中心孔：两顶尖装夹工件，必须先在工件端面钻出中心孔。中心孔是保证轴类零件加工精度的基准孔，依据国标GB-145-1985规定，中心孔可分A型中心孔、B型中心孔、C型中心孔以及R型中心孔。 （1)A型中心孔：A型中心孔又称不带护锥中心孔，只包含60°锥孔。这种中心孔仅在粗加工或不要求保留中心孔的工件上采用，其直径尺寸d和D主要根据轴类工件的直径和质量来确定。A型中心孔的主要缺点是孔口容易碰坏，致使中心孔与顶尖锥面接触不良，从而引起工件的跳动，影响工件的精度。 （2)B 型中心孔：B型中心孔又称带护锥中心孔，其60°锥孔的外端还有120°的保护锥面，以保护60°锥孔外缘不被损伤与破坏。B型中心孔主要用于精度要求较高工序多的工件，零件加工后，中心孔还要继续使用的情况，如铰刀等刀具上的中心孔。 （3)C型中心孔：C型中心孔的主要特点是在其上有一小段螺纹孔。在要求把工件固定在轴上的情况下使用，例如铣床上用的锥柄立铣刀、锥柄键槽铣刀及其连接套等上面的中心孔等都是C型中心孔。 （4)R型中心孔：R型中心孔又称圆弧形中心孔，由于其与60°顶尖的接触从理论上来说是线接触，故顶尖与中心孔相对旋转运动时产生的摩擦力小，旋转轻快，中心孔加工精度较高。因此，对定位精度要求较多的轴类工件以及圆拉刀等精密刀具上，宜选用R型中心孔。 考点4 用手动进给车端面、外圆和倒角件 1．定位基准的选择原则：定位基准选择的是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度起着决定性的作用。它分为粗基准和精基准。 （1）在粗基准选取时，应保证各加工表面有足够的加工余量。 （2）在精基准选取时，主要从以下4个方面进行考虑。 ①基准重合：定位基准与设计基准重合。 ②基准统一：为保证位置精度要求较高的各加工表面，尽量用同一基准进行加工。 ③互为基准：在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准。 ④自为基准：以加工表面自身作为定位基准。 2．车端面：完成车床启动前准备工作后，启动车床使工件旋转，用手动移动床鞍、中滑板至工件表面与端面处，调整床鞍、小滑板使车刀能切削到端面的最凹处。锁紧床鞍，手摇中滑板作横向进给直至切削到略过工件中心，然后纵向退刀，停车退刀，端面车削结束。 3．车外圆：车削外圆时，分为划线、试切和试测量、加工3个阶段。 （1）为了保证车削工件的长度，通常先划线后测量，即在车削前根据图样要求，用钢尺、样板、卡钳控制长度，用刀尖在工件表面上划一条线痕，然后粗车一刀，停车测量长度。根据需要车第二刀时进行调整，直至最后达到图样要求，如上图2所示。 （2）划好线后进行加工时，一般要进行试切和试测量。方法是：根据工件直径余量的一半横向进刀，纵向车削5~10mm左右时，横向不动，纵向快速退出，停车测量，如尺寸符合要求，再继续加工。否则用上述方法继续试切和试测量。 （3）试切合适时，双手紧握床鞍手柄，匀速作纵向进给到画线处，然后横向退刀，当刀尖离开工件表面后，快速纵向退到工件右端面，至此第一次车削完毕。根据图样要求进行第二次、第三次······车削，直至符合图样要求为止。 4．车倒角：车削端面、外圆到尺寸后，用45°车刀或使外圆车刀刀尖与工件成45°角，根据图样标注倒角要求进行加工。进给时如只作纵向进给时，床鞍刻度盘进给的数值与图样要求尺寸 相同；当只作横向进给时，中滑板刻度盘进给的数值是图样要求尺寸的两倍。 考点5 加工轴类零件时工件的测量方法 1．金属直尺：金属直尺可以直接测量工件尺寸。常用的金属尺刻有公制尺寸。其长度规格有150毫米、200毫米、300毫米、500毫米等，其读数为0.5mm。在普通车床上用金属尺测量工件时，握紧金属尺，拇指贴在工件上。手指位置不正确很容易使金属尺不稳定，导致测量不准确。读数时，视线应垂直于金属尺，而不是倾斜，否则会影响测量精度。普通车床金属直尺的起始端是测量的基准，其轮廓应保持完整，以免影响测量精度。如果金属尺的末端磨损，应使用另一条刻度线作为参考。 2．游标卡尺：游标卡尺可以直接测量内径、外径、长度、深度等的工件。卡尺的游标读数一般为0.1mm。上量爪用于测量工件的内表面（孔径或槽宽），深度尺用于测量工件的深度。测量时，移动光标使测量爪逐渐靠近工件表面，最后达到轻微接触，得到需要的尺寸，得到尺寸后，拧紧制动螺钉并读取尺寸，以防止测量的尺寸发生变化。 3．普通车床游标卡尺：使用普通车床游标卡尺时，应注意以下事项：(1）使用前擦净测爪，合上两个测爪，检查尺身与游标的零线是否重合。如果不重，测量后要根据零线不对中误差修正读数。（2）测量时，不要用测量爪压住工件，以免测量爪变形或磨损，降低测量精度。（3）游标卡尺仅用于加工光滑表面。不要用游标卡尺测量表面粗糙或正在工作的工件，以免测量爪过度磨损。 4．千分尺：千分尺的测量分度值一般为0.01mm，但由于千分尺螺杆的精度受制造的限制，其移动量通常为25mm，所以常用的千分尺测量范围为0~25mm、25~50mm、50~75mm、75～100mm等。每25mm为一个规格；测量大于300毫米，每100毫米为一个规格；测量大于1000毫米，每500mm为一档规格。千分尺有很多种，包括外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、螺纹千分尺和普通标准长度千分尺。（1）千分尺的结构和形状：外径千分尺的形状，在尺框的左端安装固定砧，右端安装固定套。固定套内有0.5毫米螺距的内螺纹，与测量杆的外螺纹相配合。在固定套的外圆柱面上，有一条轴向距离为0.5mm的刻划线，这是主尺。当可移动套筒旋转时，测量杆沿着套筒的轴向移动，并且两个测量表面接触工件。当超过一定压力时，棘轮沿棘轮爪的斜面滑动，发出咔嗒声，然后可以读出工件尺寸。活动套左端圆周上刻有分成50格的刻度线，即辅助尺。旋转制动环，可以将测量杆固定在一定位置，使测量杆不会发生位移，影响读数。（2）千分尺的读数原理和读数方法。由于固定套筒沿轴向每隔一格有0.5毫米的刻度，活动套筒的圆周用0.5毫米的测量杆分成50格，所以活动套筒每转动一周，就会带动测量杆移动0.5毫米，因此，当可移动套筒旋转一个小网格（1/50圈），量杆移动的距离为0.5x1/50=0.05mm。 考点6 轴类零件加工的主要工艺问题 1．轴类零件加工的主要工艺问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。 2．轴类零件加工的典型工艺路线如下：毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽、螺纹加工等→热处理→磨削。预加工包括：校正、切断、切端面和钻中心孔。 3．工艺分析和制定过程：零件图纸工艺分析→确定装夹方案→确定工序方案→确定工步顺序→确定进给路线→确定所用刀具→确定切削参数→填写工艺文件。 【练习题】 1、 单项选择题 1.在普通车床上加工简单轴，下列做法错误的是( )。 A.加工轴端倒角要放在加工该外圆精加工之前 B.车端面时，刀尖与工件轴线要等高 C.为减少换刀次数，小直径轴车槽和车断可用同一把刀 D．对于L/D>15的轴，可采用中心架或跟刀架 2.同轴度要求较高，工序较多的长轴用装夹较合适( )。 A.四爪单动卡盘 B.三爪自定心卡盘 C.两顶尖 D.一夹一顶 3.车削加工时，B型中心孔适用于精度要求与工序＿的工件 ( )。 A.较高，较多 B.不高，较少 C.较高，较少 D.不高，较多 4.选择加工表面的设计基准作为定位基准称为( )。 A.基准统一原则 B.互为基准原则 C.基准重合原则 D.自为基准原则 5.车刀刀尖高于工件轴线，车外圆时工件会产生( )。 A.加工面母线不直 B.产生圆度误差 C.加工表面粗糙度值大 D.产生直线度误差 6.一般用来车削轴类工件的外圆、端面和右向台阶( )。 A.45°车刀 B.75°车刀 C.90°右偏刀 D.任意车刀 7．车刀刀尖高于工件旋转中心时，刀具的工作角度( )。 A.前角增大、后角减小 B.前角减小、后角增大 C.前角、后角都增大 D.前角、后角都减小 8．粗车轴类工件的外圆和强力车削铸件、锻件等余量较大的工件时，应选车刀( )。 A.45° B.75° C.90° D.任意车刀 9．关于车刀装夹，以下说法不正确的是 ( )。 A.车刀刀杆中心线应与走刀方向垂直或平行 B.螺纹车刀刀尖应与工件轴线垂直 C.螺纹车刀刀尖角的平分线应与工件轴线垂直 D.刀杆下面的垫片要少而平，压紧车刀的螺钉要旋紧 10．需要将其它零件轴向固定在轴上，或将吊挂放置的工件一般选用( )中心孔。 A.A型 B.B型 C.C型 D.R型 11．夹紧力大，但找正较费时，适用于装夹大型或形状不规则的工件( )。 A.三爪自定心卡盘 B.四爪单动卡盘 C.中心架 D.跟刀架 12．为了保证工件的位置精度和精度要求，并且保证每次装夹精度，一般采用( )。 A.四爪卡盘 B.三爪卡盘 C.一夹一顶 D.二顶尖 13．用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为( )。 A.粗基准 B.精基准 C.工序基准 D.定位基准 14．车削外圆时的步骤有：①调整机床，②车刀安装，③工件安装，④试切，⑤车削外圆，合理步骤顺序是( )。 A. ②③①④⑤ B. ③②①④⑤ C. ①③②④⑤ D.①②③④⑤ 15．采用两顶尖间装夹轴类零件的方法能保证其精度( )。 A.尺寸 B.形状 C.位置 D.表面粗糙度 16．在四爪单动卡盘上加工偏心孔时，可通过用找正工件端面对主轴轴线垂直的方法来保证加工孔对工件端面的垂直度( )。 A.百分表 B.游标卡尺 C.外径千分尺 D.卡钳 二、简答题 1．下列是普通车床加工的几项基本操作，根据你的经验，回答下列问题： (1）若车削直径较小的端面时，一般使用的车刀是什么？（右偏刀、45°弯头刀、左偏刀）; (2）当用转动小滑板的方法加工圆锥面时对加工的长度有何限制？ (3）加工螺纹时，为了获得准确的牙型，螺纹车刀有何要求？ (4）装刀时刀尖角平分线与工件轴线有何要求？ (5）车螺纹时，刀具的移动距离有何要求？ 2．要在普通车床上加工如图所示阶梯轴，毛坯选用Φ40x240mm的45圆钢，车削时粗精加工分开，粗车采用一夹一顶的方法安装，精车时采用双顶尖支撑的方法。看懂图形，结合车工经验，回答下列问题： (1）一夹一顶和双顶尖装夹工件，哪一个装夹精度更高一些？ (2）采用一夹一顶粗车外圆前，要先粗车一段外圆（可以先粗车Φ35x25）作为卡盘装夹处，这样做的目的是什么？ (3）精车时，为避免过早的降低工件刚性，应先车削哪一端？ (4）在加工中心孔前，先加工哪个结构？ 3．要在普通车床上加工如图所示的阶梯轴，毛坯选用φ45×120的45圆钢，车削时粗、精加工分开，看懂图形，结合车工经验，回答下列问题： （1）分析阶梯轴的加工步骤，补全加工步骤内括号中的加工内容： ①卡盘装夹，车端面， ( ) ，粗车Φ34外圆， ②调头，卡盘装夹，车端面，保证总长，钻中心孔，粗车Φ38、Φ27、Φ22外圆， ③精车Φ38、Φ27外圆 ④( ) ⑤调头，双顶尖装夹，精车Φ34外圆 ⑥粗、精车锥面 ⑦调头、双顶尖装夹，精车Φ22外圆 ⑧车两处C1倒角 （2）该零件单件或小批量生产，根据有段圆锥面的锥度及长度特点，加工右端锥面一般 采用哪一种方法？ （3）车削6x2槽，若采用刃宽度为4mm的车槽刀，为达到尺寸要求，应横向切削几次再纵向切削一次？ 【答案】 一、单项选择题 1. A 2.C 3.A 4．C 5.C 6. C 7.A 8. B 9.B 10.C 11.B 12.D 13.B 14.C 15.C 16.A 二、简答题 1．答：(1）右偏刀；(2）不能加工长度大于100mm的圆锥面；(3）螺纹车刀必须磨成与螺纹牙型相一致；(4）垂直；(5）主轴每转一转，刀具在丝杠的带动下准确地移动一个导程。 2．答：(1）双顶尖装夹精度更高；(2）提高装夹精度，提高加工质量；(3）应先车削右端；（4）在加工中心孔前，先加车端面。 3．答：(1）①钻中心孔，④车削6x2槽；(2）采用转动小滑板法（或小滑板转位法）车圆锥面；(3）两次。 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 学科网（北京）股份有限公司 $