车削加工培训教材1.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,格特拉克,(,江西,),传动系统有限公司于都工厂,*,单击此处编辑母版标题样式,制造工程部,:,周懿,车削加工培训教材,11/12/2026,1,目录,1,、车床结构,车床结构（卧式车床、倒立式车床）,2,、,工装,夹具,3,、,车刀,刀具,材料,车刀,切削部分几何参数的选择,车刀,类型及结构,刀具,磨损,4,、,车削,工艺参数,热,前盘类零件,热,前轴类零件,热,后车,车,衬套,5,、,实际,加工所遇到的问题,径跳,、端跳,粗糙度,过渡圆角,R,定位基准,11/12/2026,2,1,、车床结构,车床结构（卧式车床、倒立式车床,）,于都工厂目前有两种类型数控车床，分别为卧式数控车床和倒立式数控车床。其中卧式数控车床有友佳精机的,FTC10,、,FTC180,、,FTC350,，,DMG,机床厂的,CTX310,、,CTX510,。倒立式数控车床有,EMAG,机床厂的,VSC7,和,VL5,。,FTC10,FTC180,FTC350,11/12/2026,3,VL5,VSC7,CTX310,CTX510,11/12/2026,4,DMG CTX310,卧式数控车床结构,DMG CTX310,卧式数控车床由,SIEMENS,数控面板、主轴、刀塔和尾座顶针（可选）这,4,个主要功能部件,组成。,主轴,可顺时针或逆时针旋转，转速由加工程序中的,S,设定,SIEMENS,数控面,板,输入加工程序和设定加工参数,尾座顶尖（可选）,提供尾座顶紧压力,刀塔,装夹刀具、提供换刀功能，另通过丝杆带动，提供刀具,X,轴、,Z,轴进给,(F),Z,轴,X,轴,11/12/2026,5,EMAG VL5,倒立式数控车床结构,EMAG VL5,倒立式数控车床由,FANUC,数控面板、主轴、刀塔和料道,4,个主要功能部件组成。,它和,DMG CTX310,卧式数控车床不同点有：,1,、,EMAG VL5,车床主轴,倒立,，,DMG CTX310,车床主轴在机床,左侧,；,2,、,EMAG VL5,车床通过丝杆驱动,主轴,进行进给，,DMG CTX310,车床,通过丝,杆驱动,刀塔,进行进给。,刀塔,提供换刀功能,FANUC,数控,面,板,输入加工程序和设定加工参数,11/12/2026,6,主轴,可顺时针或逆时针旋转，转速由加工程序中的,S,设定；另,通过丝杆带动，提供刀具,X,轴、,Z,轴进给,(F,),。,料道,更换工件，和,主轴共同实现自动上下工件功能,A,轴,X,轴,Z,轴,11/12/2026,7,2,、工装夹具,我们于都工厂车床工装夹具有以下几种：,1,、三爪卡盘（或加工轴类零件时加上尾座顶尖）,整个夹具由卡盘,、,三爪、,T,型压块和内六角螺栓组成。根据加工,不同零件的要求,，三爪分为软爪和硬爪。软爪为未淬硬的钢制节爪，主要用于夹持夹位面积较大的零件，如热前精车。硬爪是已淬,硬的钢制节,爪，用于装夹,夹,位面积较小、硬度大于软爪的零件或工装，如我们厂自制的热后硬车节圆夹具。,使用三爪卡盘时，要先夹住一个标准热后环规（压块），再根据零件夹位外圆直径车削卡爪夹位直径，从而保证三爪和工件夹持面积最大。检验卡爪端径跳时，也,要先,夹住标准,热后环规（压块,），避免失圆。,三爪卡盘总成,三爪,卡盘,T,型压块,卡爪,径,跳,0.01,卡爪端跳,0.01,11/12/2026,8,2,、轴类热前车削专用工装,为了保证精度和与后道工序统一定位基准，热前车削轴类零件均采用轴中心孔作为定位基准，再根据不同零件采用不同的夹紧方式,端面驱动和夹外圆。下面是我们工厂,3,种,轴类热前车削专用,工装,：,左右顶尖定位轴中心孔,节爪,端面驱动（液压驱动）,卡爪,夹紧外圆（薄膜卡盘）,涨套,夹紧外圆,左右顶尖径跳,0.005,，,卡,爪、涨套径,跳,0.01,11/12/2026,9,3,、热后车节圆夹具（适用于盘类零件）,热后车节圆夹具是用卡爪或专用定位器定位零件端面保证端跳，用节圆销或专用节圆定位齿块定位和夹紧零件径向从而保证径跳。,热后车节圆,夹具的节圆,销或专用节圆定位齿,块根据零件齿数均匀分成三处，夹持齿轮节圆三点，通过自定圆心和三点成圆原则，将夹具圆心和齿轮节圆圆心合为一点。,节圆销,由钢丝将节圆销固定在夹具框架上，并具有,4,个自由度，能够和零件柔性配合,夹具框架,固定节圆销和压块,压块,已淬硬，联接节圆销和卡爪，具有,2,个自由度，能够在平面上移动,卡爪,径,跳,0.01,，卡爪端跳,0.01,；,零件端跳,0.03,11/12/2026,10,端面定位器,通过,3,个凸台定位零件端面,螺母,调节和固定节圆定位齿块位置,节圆定位齿块,定位和夹紧齿轮节圆,夹具本体,联接卡盘、固定节圆定位齿块并提供夹紧和松开功能,校准件径,跳,0.005,；,定位器端跳,0.005,11/12/2026,11,薄膜卡盘,联接主轴和夹具，提供夹紧和松开功能,端面定位器,定位零件端面,送料工装,节圆定位齿块,可自由转动,导向销,校准件,注意卡爪编号和齿号一一对应,校准件径,跳,0.005,；,定位器端跳,0.005,；,卡,爪松紧调节距离,小零件,0.2,0.3,、主减齿,0.5,0.6,11/12/2026,12,3,、车刀,1,、刀具材料,车刀常用的材料有高速钢、硬质合金、金属陶瓷、金刚石和立方氮化硼。根据工件材料的硬度和强度，我们工厂主要选用硬质合金作为热前车刀具材料，立方氮化硼为热后车刀具材料。,硬质合金是由难熔金属碳化物（,WC,、,TiC,）,和金属结合剂（,如,Co,）的粉末在高温下烧结而成，分为碳化钨基和碳（氮）化钛基两大类。其硬度受,难熔金属,碳化物影响，可达,89,94HRA,；耐磨性要高于高速钢；强度仅为高速钢的,1/3,1/2,；耐热性达,800,1000,。而齿轮材料（低碳合金钢）热前硬度仅为,170,220HV,，在水冷条件下切削温度为,立方氮化硼是用超高温超高压技术人工合成的无机超硬材料。它的硬度达,8000,9000HV,；耐热性达,1400,，并在,1400,下仍能保持很高的硬度和耐磨性（具有很好的红硬性）；导热性好；化学惰性大，在,1200,1300,下也不易与铁族金属发生反应。在加工热后产品时，我们依靠立方氮化硼的高硬度和良好的红硬性，利用切削时产生的热量软化工件，更容易切削产品。,11/12/2026,13,2,、,车刀切削部分几何参数的,选择,刀具的基本几何参数包括：刀具角度、刀面的结构形状、切削刃的形式等。,刀具的几何角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。车刀的几何角度见下图，其定义见表,3-1,，其作用,及选择,原则见表,3-2,。切削刃的形式及选择见表,3-3,。刀尖形式的选择见表,3-4,。,11/12/2026,14,表,3-1,刀具几何角度的名称、代号及定义,名称,代号,定义,前角,g,o,前角与基面间的夹角，在正交平面中测量,后角,a,o,后面与切削平面的夹角，在正交平面中测量,副前角,g,o,前面与基面间的夹角，在副切削刃正交平面中测量,副后角,a,o,副后面与副切削刃切削平面的夹角，在副切削刃正交平面中测量,主偏角,k,主切削刃与进给运动方向之间的夹角，在基面中测量,副偏角,副切削刃与进給运动反方向之间的夹角，在基面中测量,刃倾角,l,s,主切削刃与基面之间的夹角，在切削平面中测量,刀尖角,e,g,主切削刃与副切削刃之间的夹角，在基面中测量,楔角,b,o,前面与后面间的夹角，在正交平面中测量,11/12/2026,15,表,3-2,刀具,几何角度的作用及选择,原则,名称,作用,选择原则,前角,加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面与切屑磨擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制和消除积屑瘤。但前角过大，刀尖强度减低,1,、工件材料的强度、硬度低、塑性好时取较大的前角（如热前车），反之取较小的前角（如热后车）。,2,、刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角（高速钢,硬质合金,CBN,）。,3,、断续切削或粗加工时，取较小的前角，精加工时取较大的前角。,4,、工艺系统刚性差时，取较大的前角。,后角,减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的磨擦。当前角一定时，后角愈大，刀具愈锋利，但楔角愈小，刀具强度和散热面积愈小,1,、精加工时，负荷轻，取较大的后角；粗加工时，负荷重，取较小的后角，增大刀具强度。,2,、工件材料的强度、硬度低、塑性好时取较大的后角，反之取较小的后角。,3,、被加工工件和刀具刚性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动。,主偏角,1,、改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大，径向切削分力减小，轴向切削分力增大。,2,、减小主偏角可减小切屑厚度和切削刃单位长度上的负荷，并使刀具散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增大，容易引起振动。,1,、工件材料硬度、强度高时，应选较小的主偏角。（如热后车）,2,、在工艺系统刚性允许的条件下，应尽可能采用较小的,主偏角，以提高刀具寿命。（如热前车盘类零件采用,75,，轴类零件,93,）,3,、在切削过程中，刀具需进行中间切入时，应取较大的主偏角。（如切槽刀）,4,、主偏角的大小还应考虑工件的形状、切削刃有效长度。,11/12/2026,16,名称,作用,选择原则,副偏角,1,、减小副切削刃与工件已加工表面之间的磨擦,2,、影响工件表面粗糙度、刀具散热面积和刀具寿命,1,、工件或刀具刚性较差时，应取较大的副偏角,2,、精加工刀具应取较小的或,0,副偏角，以加强副切削刃对工件已加工表面的修光作用,3,、在切削过程中须进行中间切入或双向进给的刀具，应取较大的副偏角,刃倾角,1,、可以控制切屑流出方向,2,、适当的刃倾角，可使切削刃逐渐切入和切出工件，使切削力均匀，切削过程平稳,3,、负值的刃倾角可提高刀尖的抗冲击能力，但过大的负刃倾角会使径向切削力显著增加,1,、精加工时刃倾角应取正值，使切屑流向待加工表面，以免划伤已加工表面,2,、加工高硬度材料或进行负荷较大的断续切削时，可取负值刃倾角，以提高刀具强度，保护刀尖,3,、镗孔刀的刃倾角方向由孔的性质决定。加工通孔时，应取正值刃倾角，使切屑由孔的前方排出，以免划伤孔壁；加工盲孔时，应取负值刃倾角，使切屑向后排出,11/12/2026,17,表,3-3,切削刃的形式及选择,切削刃的形式,特点及应用场合,有关参数的参考值,制造简单，能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具,在刃口附近的前面上磨出一条很窄的负前角棱边，以提高刀刃强度、增强散热能力，从而提高刀具寿命。主要用于粗加工或半精加工的硬质合金车刀、刨刀及端面铣刀,1,、加工低碳钢、不锈钢及灰铸铁时,2,、加工中碳钢、合金钢时,3,、切削冲击载荷较大时,在刃口附近的后面上磨出一条很窄的副后角棱边，以提高刀刃强度，增大刀具与工件的接触面积，有利于消除切削过程中的低频振动。,主,要用于在工艺系统刚性不足的条件下切削的单刃刀具（如车刀、刨刀、螺纹车刀等）,一般可取,在刀具的主后面或副后面上靠近刃口处磨出一条后角为,0,的窄棱边，主要用于多齿刀具，其主要作用是：,1,、刃磨时便于控制刀具的尺寸及刀齿径向、轴向摆动,2,、使重磨刀具前面后，保持尺寸不便，延长刀具寿命,3,、对加工表面起挤压、光整作用，有助于消振,4,、加工脆性黄铜的车刀，可防止轧刀现象,1,、铣刀,2,、拉刀,切削齿,校正齿,3,、铰刀、浮动镗刀（副切削刃）,4,、加工脆性黄铜的车刀,特意研磨出一定钝圆半径,的切削刃,以提高刀具强度,延长刀具寿命,同时具有一定的消振和挤光作用。主要用于各种粗加工或半精加工的硬质合金刀具及硬质合金可转位刀片,在一般情况下,轻,型倒圆：,半,轻型倒圆：,重,型倒圆：,11/12/2026,18,表,3-4,刀尖形式的选择,刀尖形式,参数,主要用途,直线过渡刃,过渡刃的偏角,长,度,用于粗加工或强力切削的车刀,圆弧过渡刃,高速钢刀具,硬质合金刀具,刀尖圆弧半径,增大，可以减小加工表面粗糙度，但会增大背向力和容易产生振动,修光刃,在大进给量的条件下切削时，仍可获得较小的表面粗糙度，但背向力很大，要求工艺系统刚性好,11/12/2026,19,3,、车刀,类型及结构,我们工厂所用的车刀均为可转位车刀，由可转位硬质合金刀片和刀杆组成。根据用途，可分为外圆端面车刀、内孔车刀和切槽切断车刀。,11/12/2026,20,根据刀杆和机床刀塔的联接方式不同，可以将车刀刀杆分为两种：,1,、普通的分离式,先将刀座固定在机床刀塔上，再用内六角螺栓将刀杆固定在刀座上。,2,、整体式,刀杆和刀座为一个整体部件，直接固定在机床刀塔上。,刀,杆的截面形状主要有矩形、正方形和圆形三种，在我们工厂常用的刀杆截面形状有,2020K,和,S25,。前者多用于外圆端面车刀，后者用于内孔车刀。在一般情况下，刀杆悬伸出刀座的长度,约等于刀杆高,的,1,1.5,倍。,11/12/2026,21,切槽车刀,内孔车刀,外圆端面车刀,背镗车刀,11/12/2026,22,4,、刀具,磨损,刀具随著切削过程的进行必然钝化，其主要原因有两种：,1,、磨损,在切削过程中，由于工件,刀具,切屑的接触区里发生着强烈的磨擦，以致刀具表面某些部分（如前、后刀面）的材料被切屑或工件逐渐带走而磨损。,、后面磨损,指磨损部分主要发生在后刀面上。这种磨损一般是在切削脆性材料或用较低的切削速度和以较小的切削厚度（,）切削塑性材料时发生。,、前面磨损,指磨损部位主要发生在前刀面上，并在靠近刃口处形成月牙洼，逐渐加宽加深，甚至导致崩刃。这种磨损一般是在用较高的切削速度和较大的切削厚度,（,）切削塑性材料时发生。,、前后刀面同时磨损,指前面的月牙洼和后面的棱面同时发生的磨损。这种磨损发生在以切削厚度,切削塑性材料的情况下。,2,、破损,可能是由于刀具的设计、制造及使用不当，也可能是由于刀具受切削力冲击而疲劳，以致在切削过程中切削刃或刀片发生脆性破损。,11/12/2026,23,11/12/2026,24,4,、车削工艺,参数,切削,3,要素是指切削速度、进给量和背吃刀量。在车削工艺里，它们一一对应参数为主轴转速、进给速度和切削深度。,切削,速度,是指切削刃的选定点相对工件的主运动的瞬时速度。在我们实际生产,中，切削速度,用,工件转速,n,（,rpm,）来表示，也可以用刀尖即时线速度,v,（,m/s,）来替代，相互间转换公式为：,式中,D,为刀尖处零件外圆直径,进给量,是指在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时间内，刀具与工件之间沿进给运动方向相对,位移,单位,为,mm/r,或,mm/min,。,背,吃刀,量,a,p,指工件待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位为,mm,。具体在产品尺寸上体现为产品半径、轴向长度。,切削,3,要素,是,由零件材料、零件尺寸、零件表面粗糙度、刀具材料、刀具结构和机床性能所决定,。它们的选择原则见表,4-1,。,11/12/2026,25,表,4-1,切削用量各要素选择原则,切削用量要素,选择原则,切削深度,a,p,切削速度是根据工件的加工余量来决定的，选择时应考虑：,1,、在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工应尽可能将剩下的余量一次切除，以减小走刀次数；,2,、如果工件余量过大，或机床动力不足而不能将粗切余量一次切除，也应将第一次走刀的切削深度尽可能取大些；,3,、当冲击负荷较大（如断续切削时），或工艺系统刚性较差时，应适当减小切削深度；,4,、一般精切（,R,a,1.25,2.5um,）时，可取,a,p,=0.05,0.8,；半精切,（,R,a,5.0,10.0um,）时，可取,a,p,=1.0,3.0,进给量,f,通常限制进给量的主要因素是切削力和加工表面粗糙度；,粗,切时，加工表面粗糙度要求不高，进给量主要受刀杆、刀片、工件及机床的强度和刚度所能承受的切削力的限制；,半,精切及精切时，进给量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的副偏角,k,r,愈小，刀尖圆弧半径,r,e,愈大，切削速度愈高，工件材料的强度愈大，则进给量可愈大,11/12/2026,26,切削用量要素,选择原则,切削速度,v,c,切削速度的选择，主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具经济寿命，同时切削负荷不应超过机床的额定功率。通常的原则是：,1,、刀具材料的耐热性好，切削速度可高些；,2,、工件材料的强度、硬度高，或塑性太大和太小，切削速度均应取低些；,3,、加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；,4,、要求得到较小的表面粗糙度时，切削速度应避开积屑瘤的生成速度范围；对硬质合金刀具，可取较高的切削速度；对高速钢刀具，宜采用低速切削；,5,、断续切削时，应取较低的切削速度；,6,、工艺系统刚性较差时，切削速度应适当减小；,7,、在切削速度最后确定前，须验算机床电动机功率,P,E,是否足够，算式为：,式,中,h,机床的传动效率。,若,验算发现超载，则应适当较小切削速度,11/12/2026,27,1,、,热前盘类,零件,对于盘类零件，我们工厂热前精车工艺路线有两种：,“精车一端”时夹工件外圆，定位端面，车外圆端面，并粗镗内孔；,“精车另一端”时夹工件已精车外圆，定位端面，接平外圆，车端面并精镗内孔。,“精车一端”时崩工件内孔，定位端面，车外圆端面；,“,精车另一端”时夹工件已精车外,圆，定位端面，车,端面并精镗内孔。,11/12/2026,28,外圆端面车刀,ETQNR 2020K16,S25R EWLNR08,S25R,ETUNR16,内孔,车刀,刀片,DTGNR 2020K16,DWLNR 2020K08,外圆粗,车刀 主偏角,95,副偏角,5,内孔粗车刀 主偏角,95,副偏角,5,外,圆精车刀 主偏角,91,副,偏角,29,内孔精车刀 主偏角,91,副,偏角,29,外,圆精车刀 主偏角,107,副,偏角,13,100,外径,粗车,100,外径,精车,40,内径,粗车,40,内径,精车,主轴转速,(,r/min,),1200,1800,1200,1800,背吃刀量,(),0.6,0.2,0.6,0.2,进给量,(/r),0.2,0.12,0.2,0.12,11/12/2026,29,2,、热前轴类,零件,两顶,+,端面驱动，一次性完成加工,两,顶,+,夹紧外圆，加工前（后）需要对夹位外圆车削,11/12/2026,30,外圆车刀,切槽车刀,刀片,SDJCL 2020K,外圆,粗、精车刀 主偏角,93,副,偏角,32,SVJBR 2020K16,外圆,粗、精车刀 主偏角,93,副偏角,52,SVHBR,2020K,外,圆粗、精车刀 主偏角,107,副,偏角,38,GHGR 20-4,452MT,输出轴,40,外径,粗车,40,外径,精车,40,外径,切槽,主轴转速,(,r/min,),2200,2600,1500,背吃刀量,(),0.6,0.2,0.6,进给量,(/r),0.25,0.15,0.15,11/12/2026,31,3,、热后车,端面内孔车刀,反镗端面车刀,S25U-DWLNR-08,车削,452MT,输出一,档,齿轮,40,内孔,主轴转速,1400,1600,r/min,背吃刀,量,0.06,进给量,0.05,0.10/r,车削内孔、端面,主偏角,95,副偏角,5,车削,452MT,输出一,档,齿轮,端面,主轴转速,1200,1400 r/min,背吃刀,量,0.1,0.12,进给量,0.05,0.10/r,11/12/2026,32,4,、,车衬套,车削,20,内孔,主轴转速,2000,r/min,背,吃刀,量,0.20,进给量,0.15,/r,11/12/2026,33,5,、实际加工所遇到的,问题,1,、,径跳、端,跳,对,于盘类工件,影响其径跳,、端跳主要因素有：,、工装的端、径跳,、工件自身的,端、径,跳和切削余量,工件自身,端、径,跳太大，且切削余量过小不足加工消除,、工装的夹紧压力（对薄壁零件）,夹紧力太大，使工件变形，加工完成后，工件恢复弹性变形导致失圆，从而影响工件径跳,对,于轴类工件，影响其径跳的主要因素有：,、顶尖径跳、同轴度,、工件自身,的径,跳和切削余量,、,切削用量（切削三要素,）,主轴转速和进给量太大，导致切削力太大，超出工艺系统承受范围,、,尾座顶紧,压力,顶紧压力太小，不足夹紧工件，造成工艺系统刚性差；顶紧压力太大，工件弯曲，,加工完成后，工件恢复弹性,变形,从而影响工件径跳,11/12/2026,34,2,、,粗糙度,刀,尖圆弧大小、刀具切削进给量和切削液决定工件表面粗糙度大小。,式中,微观不平度十点高度，,；,刀尖圆弧半径，,；,进给量，,/r,。,在,加工过程中，切削液不仅能冷却刀片和工件，同时能够改善刀片与工件之间的磨擦，使工件已加工表面更加光滑。,11/12/2026,35,表,5-1,精车刀尖圆弧半径与表面粗糙度及进给量的关系,11/12/2026,36,3,、,过渡圆角,R,针对产品,要求的过渡圆角,R,，我们有两种工艺：,、对于,R0.4,、,R0.8,的过渡圆角，我们用刀尖圆弧半径,为,0.4,、,0.8,的刀片和主偏角为,107,的刀杆直接挤出来，在加工程序上体现为一直角。,、对于,R0.8,的过渡,圆角，,用刀尖圆弧半径,为,0.4,或,0.8,的,刀片按照圆弧轨迹车削。车削输入轴圆弧时，要注意大圆弧与直线间可能存在小圆弧过渡。,11/12/2026,37,4,、,定位基准,加,工工件时，选择定位基准应遵循以下原则：,、保证产品质量稳定。最优选择是根据工艺要求直接定位，如热后车要求齿轮径跳，最好采用齿轮节圆定位。,、优先考虑上下道工序统一定位基准，或保证下道工序定位基准精度。如轴类热前精车采用中心孔定位，盘类,热前精,车时内孔和滚齿定位端面一刀出，保证它们之间的垂直度和端跳。,、方便装夹工件。,、便于产品尺寸检测。,11/12/2026,38,END,11/12/2026,39,