1、第 15章 金属切削机床及加工 第一节 金属切削机床的分类及型号的编制方法 一、金属切削机床的分类 金属切削机床种类繁多。我国大致可分为通用机床、专用机床和组合机床三大类。此外还有如按机床特性分为普通机床、万能机床、自动机床、半自动机床、仿形机床和数控机床等；按机床布局分为卧式机床、立式机床、龙门机床、马鞍机床、落地机床等；按机床重量分为中小型机床、大型机床和重型机床等。 二、金属切削机床型号的编制方法 编制机床型号，可以给使用部门选用和管理机床提供方便。由于本书只介绍在通用机床上的切削加工，所以，下面仅 对通用机床型号编制作一些简单介绍。 1、机床型号及其表示方法 机床型号主要反映机床的类别
2、、主要技术规格、使用及结构特征。按照 JB1838-85金属切削机床型号编制方法的规定，机床按其工作原理、结构特点及使用范围，共分十二类。每类又分为十组，每个组分为十个系（系列）。 机床型号是机床产品的代号，由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成。（见课本） 2、机床代号及其含义 （ 1）机床的类代号 机床的类代号，用汉语拼音的大写字母表示。需要时，每类还可分为若干分类。分类代号在类代号之前，是型号的首位，并用阿拉伯数字表示如“ 2M”中的“ 2”。但第一分类不标注。（ 2）机床的通用特性和结构及其代号 通用特性 当某类型机床，除有普通形式外，还有表 31-2所列的通用特性时，则在类代号之后加通用特性
3、代号来区分。如CM6132 中的“ M”表示精密机床。若某类机床仅有某种通用特性，而无普通形式，则通用特性不表示。如 C2150 6 六轴棒料自动车床，由于无普通行型，故不必表示出“ Z（自动）”的通用特性。 结构特性 对主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中加结构特性代号来区分。结构特性代号用汉语拼音字母表示。 （ 3）机床的组、系代号 机床的组、系代号用两位阿拉伯字母表示，见表 31-3 （ 4）主参数的表示方法 机床型号中的主参数用折算值表示，当折算数值大于 1时，则取整数；当折算数值小于 1 时，则以主参数值表示，并在前面家“ 0”。折算值就是机床的主参数乘以折算系数。 机床型号中
4、其他代号，详见 JB1838-85金属切削机床型号编制方法。 3、通用机床型号示例： 第二节 车床及其加工 车削加工是利用工件的旋转和刀具的直线移动加工工件的，在车床上可以加工各种回转表面。由于车削加工具有高的生产率，广泛的工艺范围以及可得到较 高的加工精度等特点，所以车床在金属切削机床中占的比例最大，约占机床总数的 20-35%，车床是应用最广泛的金属切削机床之一。下面以常见的 CA6140 型普通机床为例来分析车床的组成及加工特点。 一、 CA6140型普通机床 CA6140型普通机床是普通精度级机床。 （一）机床的组成 图 31-2是 CA6140型车床外形图，其主要部件如下： （ 1）
5、主轴箱 用来支承主轴并通过变换主轴箱外部手柄的位置（变速机构），使主轴获得多种转速。装在主轴箱里的主轴是一空心件，用来通过棒料。主轴通过装在其端部的卡盘或其他夹具上 带动工件旋转。 （ 2）挂轮箱 是把主轴的转动传给进给箱，调换箱内的齿轮并与进给箱相配合，可获得各种不同的进给量或加工各种不同的螺纹。 （ 3）进给箱（走刀箱） 主轴的转动通过进给箱内的齿轮机构传给光杠或丝杠。变换箱体外面的手柄位置，可使光杠或丝杠得到不同的转速。 （ 4）溜板箱通过其中的转换机构将光杠或丝杠的转动变为拖板的移动。经拖板实现纵向或横向进给运动。大拖板使车刀作纵向运动；中拖板使车刀作横向运动；小拖板纵向车削短工件或绕
6、中拖板转过一定角度来加工锥体，也可以实现刀具的微调。 （ 5）刀架 用来装夹刀具。 （ 6）尾座 安装在床身右端的导轨上，其位置可根据需要左右调节。它的作用是安装后顶尖以支承工件和安装各种刀具。 （ 7）床身 是车床的基础零件，用来支承和安装车床的各个部件，以保证各部件间有准确的相对位置，并承受全部切削力。车身上有四条精确的导轨，以引导拖板和尾座移动。 此外还有冷却润滑装置、照明装置及盛液盘等。 （二） CA6140型车床的主要技术规格 （见课本） （三）车床上的运动 在车床上加工各种回转表面，必须具备下列运动。 （ 1） 主运动 在车床上工件的旋转为主运动。 （ 2）进给运动 即刀架的纵向和
7、横向运动以主轴转一转，刀具相对工件移动距离来表示进给运动的大小，进给运动的速度较低，以 mm/r表示。 此外，还有刀具的切入、退出及返回等辅助运。 （四）车床的传动系统 二、车床夹具简介 车床夹具是为了保证工件的位置准确，并可靠地夹紧工件的装置。一般是随车床一起供应的。车床夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两类。常用的卧式车床夹具有卡盘、花盘、顶尖、拨盘、鸡心夹头、心轴、中心架和跟刀架等。 1、卡盘 卡盘是应用最为广泛的卧式车床夹具。它靠背面法兰盘上的螺纹直接装在车床主轴上。用来夹持轴类、盘类、套类等件。 （ 1）四爪卡盘 四爪卡盘上面对称分布着四个相同的卡爪，每一个卡爪均可单独动作，故又称为四
8、爪单动卡盘。用方扳手旋动某个卡爪后面的螺杆，就可带动该卡爪单独沿径向移动。 用四爪卡盘夹持工件，当工件直径较大且必须夹持外圆时，可将卡爪全部反装。又因各卡爪均可单动，所以可用于夹持形状不规则工件及偏心工件。 四爪卡盘的加紧力较大，所以特别适合于粗加工及加工较大的工件。利用卡爪的“单动”性质，对工件进行轴线找 正，但费时，切找正精度不易控制。 （三）三爪卡盘 三爪卡盘有三个相距 1200的卡爪，三个卡爪始终同时张开或靠拢。三个卡盘的加紧力较小不能夹持形状不规则零件，但加紧迅速方便，不需找正，具有较高的自动定心精度，特别适合于中小型工件的半精加工与精加工。 2、花盘 适用于装夹不便于再三爪或四爪卡
9、盘装夹的一些形状不规则的工件。花盘直接旋装在主轴上。 3、顶尖、拨盘与鸡心夹头 （ 1）顶尖 顶尖分前顶尖和后顶尖两种。前顶尖装在主轴锥孔内随工件一起转动，与中心孔无相对运动。 后顶尖装在尾座套筒内，又 分死顶尖和活顶尖两种，车削时，死顶尖与工件中心孔由于滑动摩擦而发热，高速时会使顶尖退火。故多用镶硬质合金的顶尖。死顶尖优点是对中性刚性好，适于低速加工较高精度的工件。顶细小工件可使用反顶尖活顶尖与工件一起转动，减少摩擦，适于高速切削，它克服了死顶尖的缺点，但有一定装配误差，使加工精度降低。 （ 2）拨盘与鸡心夹头 前后顶尖均不能带动工件旋转，当工件用两顶尖装夹时必须通过拨盘和鸡心夹头带动旋转。
10、拨盘靠螺纹旋装在主轴上，拨盘带动鸡心夹头转动，工件和鸡心夹头由螺钉紧固在一起。 4、心轴 心轴是加工盘套类零 件常用的夹具，按其定位表面的不同，可分为以下几种： （ 1）锥度心轴 不带阶台的实体心轴有 1： 1000 1： 1500 的锥度，其特点是制造简单，加工出的零件精度较高。但在长度上无法定位，承受切削力较小，装卸不方便。 （ 2）圆柱心轴 用螺帽及垫圈压紧工件，利用内孔与心轴圆柱部分较小的间隙配合来定位，加工外圆。这种心轴一次能安装多个零件，但加工精度不高。 （ 3）胀力心轴 靠弹性变形所产生的胀力加紧工件并进行车削加工。装夹时把工件套在心轴上，拧紧螺帽，使开口套筒轴向移动，心轴锥部使
11、套筒外圆胀大， 就可把工件牢固撑紧。这种心轴装卸工件方便，能保证工件的同轴度要求，适于中小型零件的加工。 5中心架与跟心架 在加工细长轴时，因工件的刚性较差，容易引起振动和变形，影响加工精度。为增加工件的刚性和防止变形，常用跟刀架或中心架作工件的辅助支承。 三、卧室车床应用范围及加工特点 车床的工艺范围相当广泛，在几乎不加其他装置的情况下，能完成如图 31-14 所示的各种工作：用中心钻钻中心孔（ a）；车外圆（ b）；车端面（ c）；使用麻花钻钻孔（ d）；镗孔（ e）；用绞刀绞孔（ f）；切槽和切断（ g）；车螺纹（ h）；用滚花刀滚 花（ i ）；车锥面（ j）；车特形面（ r ）；盘绕
12、弹簧（ l）。 1、车外圆 车外圆是最基本、最简单的切削方法。车外圆一般经过粗车和精车两个步骤。粗车的目的是使工件尽快的接近图纸上的形状和尺寸。并留有一定的精车余量。粗车精度为 IT11、 IT12，粗糙度为12.5 m。精车则是切去少量的金属，以获得图纸上所需的形状、尺寸和较小的表面粗糙度。精车精度为 IT6 IT8。 2、车端面 车端面时，常用的车刀有偏刀和弯头车刀两种，车削时，车刀可由外圆向中心给进，。但由于用偏刀由外向中心进给时是用副切削 刃进行切削，同时受切削力方向的影响，刀尖易扎入工件形成凹面，影响工件质量。因此，在精车端面时，偏刀再最后一次走刀应由中心向外进给，这样能避免下述缺点
13、如图。用弯头车刀车端面时，由于是利用主刀刃来进行切削，所以，切削顺利，适用于加工较大端面。 车端面时，车刀的刀尖要对准中心。否则不仅改变前、后角的大小，而且在工件中心还会留有一个切不掉的凸台，把刀尖压坏或损坏。 3、切断和切槽 所谓切断是指在车床上用切断刀截取棒料或将工件从原料上切下的加工方法。切断时一般采用正车切断法，同时进给速度应均匀并保持切 削的连续性。正切容易产生振动，致使切断刀折断。因此，在切断大型工件时，常采用反车切断法进行切断。反车切断法刀具对工件作用力与工件的重力 G 的方向一致，有效地减少了振动，而且排屑容易，减少了刀具的摩损，改善了加工条件。由于刀头切入工件较深，散热条件差
14、，因此切钢件时应加冷却液。 圆柱面上各种形状的槽，一般是用与槽性相应的车刀进行加工。较宽的槽，可通过几次吃刀来完成，最后根据槽的要求进行精车。 4、车圆锥面 用圆锥面的配合时，同轴度高、装卸方便。锥角较小时，可以传递较大扭矩。因此圆锥面广泛用于刀具和工具。 圆锥面的加工方法有以下三种： （ 1）转动小刀架车锥面 车削锥度较大和较短的内、外圆锥面时，松开固定小刀架拖板的螺母，将刀架小拖板饶转盘转轴线转过某一角度（工件的半锥角），然后锁紧螺母。摇动小拖板的手柄，使车刀沿着圆锥面母线移动，从而加工出所需的圆锥面 。 这种方法的优点是能加工锥角很大的外锥面，操作简单，调整方便，因此应用广泛。但因受小拖
15、板行程的限制，不能加工较长的锥面，不能做机动进给，因此只适用于加工短的圆锥面，单件小批量生产。 （ 2）宽刃车刀车锥面 用宽刃车刀加工较短的圆锥面，锥体长度 L20 25mm。车刀安装时，切削刃应与锥面母线平行。较长的锥面不能用宽刃刀切削，否则，将引起振动，使工件表面产生波纹。 （）偏移尾架车锥面 在加工较长工件上的小锥度外圆锥面时，可把尾架顶尖向外偏移一定距离 S，使锥面母线与车刀的纵向进给方向平行，利用车刀的自动纵向进给，来车出所需的锥面。 这种方法可以加工较长的锥面，并能采用机动进给。但只能加工半锥角较小的外锥面。因为当圆锥过大时，顶尖在工件中心孔内歪斜，接触不良，磨损也不均匀，会影响加
16、工质量。 此外，对于一些锥面较长，精度要求较高，而 批量又较大的零件还可采用靠模法车削。 5、钻孔和镗孔 在车床上钻孔，工件一般装在卡盘上，钻头则装在尾架上，此时工件的旋转为主运动。为防止钻偏，应先将工件端面车平，有时还在端面中心处先车出小坑来定中心。钻孔时动作不宜过猛，以免冲击工件或折断钻头。钻深孔时，切削不易排出，故应经常退出钻头，以清除切屑。钻钢料时应加冷却液，钻铸铁不加冷却液。镗孔是钻出或铸、锻出的孔的进一步加工。在成批大量生产中，镗孔常作为车床绞孔或滚压加工的半径加工的半精加工工序。镗孔与车外圆相似，分粗镗和精镗，必须注意的是切深进刀的方向 与车外圆相反。用于车床的镗孔刀，其特点是刀
17、杆细长，刀头较小，以便于深入工件孔内进行加工。由于刀杆钢性差，刀头散热体积小，加工中容易变形，切削用量要比车外圆小些，应采用较小的进给量和切削深度，进行多次走道完成。 6、车螺纹 螺纹按牙形分为三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹等。生产中常用的三角螺纹，其螺纹车刀切削部分的形状应与螺纹的轴向截面相符合。车削时，工件每转一转，车刀必须纵向移动一个导程（单头螺纹，导程 =螺距），才能加工出正确的螺纹。 车三角螺纹常用的方法有以下三种： （ 1）直进 法车螺纹 车螺纹时，经试切检查工件、螺距符合要求后，径向垂直于工件轴线进刀，重复多次，直至螺纹车好。一般为螺纹深度 =0.65螺距。这种车削方法牙
18、形较准确。由于车刀两刃同时切削而且排屑不畅，受力大，车刀易磨损，切削会滑伤螺纹表面。 （ 2）斜进法车螺纹 。当工件螺距 t 大于 3mm 时，一般采用斜进法车加工螺纹，斜进法是车刀沿螺纹牙形一侧在径向进刀的同时作轴向进给，经多次走刀完成螺纹的加工，最后采用直进法吃刀，保证螺纹的牙形角的精度。 （ 3）左右进刀法 这种方法是用横拖板刻度控制螺纹 车刀的垂直进刀，用小拖板的刻度控制车刀左右的微量进刀。当螺纹接近切成时，要用螺母或螺纹量规检查螺纹尺寸和加工精度是否合格。这种方法操作方便，因此应用较广。 车内螺纹的方法与车外螺纹基本相同。先车出螺纹内径，再车内螺纹。对于直径较小的内螺纹，也可在车床上
19、用丝锥攻出。 四、其他车床简介 1、落地车床 落地车床一般用来加工直径大而长度短的盘类工件，而且这类零件上通常没有大直径的螺纹。它与普通车床的区别是：落地车床有一个大直径花盘，增大了工件转回直径，多数没有后尾座。 落地车床可分为刀架独立的和刀架装在车身上两种。落地车床广泛用于电机、机车、汽轮机和矿山机械等工业部门。 2、立式车床 在落地车床中，工件装夹在花盘的立面上，装夹、找正费时而且不方便，特别对于厚度稍大的大直径工件。此外，主轴前轴承负荷大，磨损快，使落地车床难以长期的保持工作精度。立式车床的主轴轴心线呈竖直（立式）位置，工作台台面处于水平面内，使工件的装夹和找正比较方便。此外，由于工件及
20、工作台的重量均匀地作用在工作台导轨或推力轴承上，所以立式车床比落地车床更能长期地保持工作精度。多数情况下 落地车床已被立式车床所替代。 3、六角车床 普通车床的使用范围广，灵活性大，但是能安装的刀具较少。在加工形状比较复杂、须用多把刀具顺次的切削的工件时，要经常装卸工具，影响生产率。为了节省刀具的装卸次数，节约辅助时间，提高生产率。在普通车床的基础上将尾架去掉，安装一个可以纵向移动的多工位刀架，并在传动及结构上作相应改变，即形成了六角车床。在六角车床上，根据工件的加工工艺，预先将所用的全部刀具安装在机床上，并调整妥当；每组刀具的行程终点位置由可调整的挡铁控制。加工时用这些刀具轮流地进行切削， 机床调整妥当后，加工每一个工件时不必再反复地装卸刀具及测量工件尺寸。因此，在成批加工复杂工件时，六角车床的生产率比普通车床高。为了进一步提高生产率，六角车床上应尽可能使用多刀同时加工。 按刀架型式不同，分为转塔式六角车床和回轮式六角车床。
