车削加工培训教材1.pptx

2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂21、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。FTC10FTC180FTC3502024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂3 VL5 VSC7CTX310CTX5102024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂4DMG 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轴轴X轴轴2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂5EMAG 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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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轴轴X轴轴Z轴轴2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂72、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 0.012024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂82、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 0.012024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂93、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 0.032024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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 0.0052024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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 2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂123、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1/31/2；耐热性达8001000。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80009000HV；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12001300 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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂132、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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go前角与基面间的夹角，在正交平面中测量后角ao后面与切削平面的夹角，在正交平面中测量副前角go前面与基面间的夹角，在副切削刃正交平面中测量副后角ao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ls主切削刃与基面之间的夹角，在切削平面中测量刀尖角eg主切削刃与副切削刃之间的夹角，在基面中测量楔角bo前面与后面间的夹角，在正交平面中测量2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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：2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂193、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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11.5倍。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂21切槽车刀切槽车刀内孔车刀内孔车刀外圆端面车刀外圆端面车刀背镗车刀背镗车刀2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂224、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂232024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂244、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ap 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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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ap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（Ra1.252.5um）时，可取ap=0.050.8；半精切（Ra5.010.0um）时，可取ap=1.03.0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kr愈小，刀尖圆弧半径re愈大，切削速度愈高，工件材料的强度愈大，则进给量可愈大2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂26切削用量要素选择原则切削速度vc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PE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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂271、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂28外圆端面车刀外圆端面车刀ETQNR 2020K16S25R EWLNR08S25R ETUNR16内孔车刀内孔车刀刀片刀片DTGNR 2020K16DWLNR 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)1200180012001800背吃刀量()0.60.20.60.2进给量(/r)0.20.120.20.122024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂292、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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂30外圆车刀外圆车刀切槽车刀切槽车刀刀片刀片SDJCL 2020K外圆粗、精车刀 主偏角93 副偏角32SVJBR 2020K16外圆粗、精车刀 主偏角93 副偏角52SVHBR 2020K外圆粗、精车刀 主偏角107 副偏角38 GHGR 20-4452MT输出轴40外径粗车40外径精车40外径切槽主轴转速(r/min)220026001500背吃刀量()0.60.20.6进给量(/r)0.250.150.152024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂313、热后车端面内孔车刀端面内孔车刀反镗端面车刀反镗端面车刀S25U-DWLNR-08车削452MT输出一档齿轮 40内孔主轴转速 14001600 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 12001400 r/min背吃刀量 0.1 0.12 进给量 0.05 0.10/r2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂324、车衬套车削20内孔主轴转速 2000r/min背吃刀量 0.20 进给量 0.15/r2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂335、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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂342、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂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2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂363、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂374、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。2024/3/26 周二格特拉克(江西)传动系统有限公司于都工厂38END