项目1.1 销轴的车削
项目描述
销轴是机械加工常用的轴类零件,其结构较简单,精度要求及表面粗糙度要求不高。在普通车床上车削销轴是普通车工最基本的工作内容之一。
本项目以图1.1(a)所示圆肩销为案例,介绍按工作过程的六步法完成车削任务的方法,供学员参考并完成训练项目销轴零件的加工任务。
图1.1 圆肩销
完成本项目要掌握以下的知识:简单台阶轴的加工工艺知识,切削加工简单结构轴类零件所用刀具要求与刃磨方法等。
技能目标
(1)会简单轴类零件的工艺分析,合理安排加工步骤和选择切削用量。
(2)能编制一般销轴的加工工艺步骤。
(3)能正确选择外圆车刀并正确刃磨。
(4)掌握简单零件尺寸检测及精度控制方法,并能车出符合图样要求的圆肩销。
1.1.1 车削销轴的工艺准备
1.车床认知
车床是利用工件的旋转运动(主运动)和刀具的直线运动(从运动)来加工工件的。它主要是加工各种带有旋转表面的零件,最基本的车削内容有车外圆、车端面、切断和车槽、钻中心孔、钻孔、车孔、铰孔、锪孔、车螺纹、车圆锥面、车成形面、滚花和攻螺纹等,如图1.2所示。如果在车床上装上其他附件和夹具,还可以进行镗削、磨削、研磨、抛光,以及各种复杂零件的外圆、内孔加工等。因此,在机械制造行业中,车床是应用得非常广泛的金属切削机床之一。
图1.2 车床的基本加工种类
卧式车床的加工范围很广,也是最常用的一种车床,其通用特性代号为C,如C620(过去的命名)、C6140等。本项目内容以CA6140型卧式车床为例,其外形如图1.3所示。
图1.3 卧式车床
1)车床型号
CA6140型卧式车床型号的代号和数字的含义:
CA6140型卧式车床类代号C后的大写英文字母A是结构特性代号,表示对C6140型车床经过改进,其主参数值相同,而结构性能不同,用A以区别。结构特性代号由生产厂家根据需要确定。
2)卧式车床主要部件的名称和用途
(1)床头部分,包括主轴箱和卡盘。
①主轴箱(床头箱):主轴箱内有多组齿轮变速机构,变换箱外手柄的位置可使主轴得到各种不同的转速。
②卡盘:用来装夹工件,带动工件一起旋转。
(2)交换齿轮箱部分,它的作用是把主轴旋转运动传送给进给箱,在必要时调换箱内齿轮后,可以车削各种不同螺距的螺纹。
(3)进给部分,包括进给箱、丝杠、光杠。
①进给箱:利用箱内的齿轮传动机构,把主轴传递的动力传给光杠或丝杠,变换箱外的手柄,可以使光杠或丝杠得到各种不同的转速。
②丝杠:用来车削螺纹。
③光杠:用来带动溜板箱,使车刀按要求方向作纵向或横向运动。
(4)溜板部分,包括溜板箱、床鞍、中滑板、小滑板、刀架。
①溜板箱:变换箱外手柄的位置,在光杠或丝杠的传动下,使车刀按要求方向作进给运动。
②床鞍、中滑板及小滑板:床鞍与车床导轨精密配合,纵向进给时保证轴向精度。中滑板由它进行横向进给,并保证径向精度。小滑板可左右移动角度,车削锥度。
③刀架:用来装夹车刀。
(5)尾座,用来装夹顶尖和钻头、铰刀等刀具。
(6)床身,它是支承件,用来支承其他各部件。
(7)附件,包括中心架、切削液管等。
①中心架:车削较长工件时用来支撑工件。
②切削液管:用来浇注切削液。
2.车床的操作规程
(1)开机前检查车床各部分机构是否完好,各手柄位置是否正确。检查所有注油孔,并进行润滑。然后低速运行两分钟,查看运转是否正常(在冬天进行预运转尤为重要)。若发现机床有异常响声,立即关机,进行检查修理(在手柄位置正确的情况下)。
(2)熟悉图样和工艺文件,明确技术要求。如有问题,应及时与有关部门联系。
(3)检查毛坯在车削时余量是否足够(特别是铸件)。
(4)在使用三爪自动定心卡盘或四爪单动卡盘装夹工件时,必须确认装夹牢固后,方可慢速试车。装夹较重、较大工件时,必须在机床导轨面上垫上木板,防止工件突然堕下。
(5)在切削时,要正确选用各类车刀。当刀用钝时(如溅火星、切削成锯齿形),不能继续切削,以防止加重机床负荷,损坏车床,并使车削零件表面粗糙。
(6)根据工件材质、硬度、车削余量大小,合理选择进给量及背吃刀量。
(7)工作时不能任意让车床空转。不无故离开机床。若要离开机床,必须将机床关闭并切断电源。
(8)批量生产时,第一件零件车削完工后须得到检验认可、盖合格章,方可继续车削。以免造成批量零件的报废。
(9)工作结束后,将所有用过的物件擦干净归位。并清除车床上的切屑,擦干净车床后按规定在加油部位加注润滑油。
3.车工的文明生产
(1)工作时所用的工具、夹具、量具及车削工件,应尽可能集中在操作者的可接触范围。量具不能直接放在机床的导轨面上。
(2)工具箱内应分类布置,不能将量具与刀具同放在一层内。较重的工具应放在下面。工具箱应保持清洁、整齐。
(3)加工图样、工艺卡片应夹在工作盘上,便于阅读,并保持图样的整洁与完整。
(4)工件毛坯、已车削工件要分开堆放。
(5)机床周围应经常保持畅通、清洁。
(6)量具用完后擦净、涂油,防入盒内并及时归还工具室。
4.车工的安全防护技术
车工在操作时必须提高执行纪律的自觉性,遵守规章制度,并严格遵守下列安全防护技术:(1)工作时应穿工作服,戴袖套,并经常保持清洁整齐。女同志应戴工作帽,头发或辫子应塞入帽内。
(2)工作时,头不要与工件靠得太近,以防切屑溅入眼中。如果车削铸铁、黄铜等脆性材料时,必须戴上防护眼镜。
(3)工作时,必须集中精力,不允许擅自离开机床或做与车床工作无关的事。手和身体的其他部位不能靠近正在旋转的工件或车床部件的转动部位。
(4)工件和车刀必须装夹牢固,防止滑落或飞起伤人。卡盘必须有保险装置。
(5)不能用手去刹住转动着的卡盘,以防受到伤害。
(6)车床开动时,不能测量工件,也不要用手去摸工件的表面。
(7)应该用专用的钩子清除切屑,绝对不允许用手直接清除切屑。
(8)工件装夹后,卡盘扳手必须随手取下。当棒料伸出主轴后端过长时,应使用料架或挡板支撑固定。
(9)在车床上工作时不允许戴手套操作。
5.车床基本操作
1)手柄操纵练习
(1)手动操纵溜板
切断电源,手动操作床鞍(大拖板)做纵向往复移动;手动操作中滑板做横向往复运动;手动操作小滑板做短矩离的纵向往复移动。
要求进退刀方向正确,反应灵活,动作准确。
(2)主轴箱变速和开、停车
①接通电源,在停车状态变换主轴转数挂挡;启动车床;操纵杠正转、停车、反转,反复进行练习。
②在停车或低速状态(高速时不宜)变换进给箱外手柄位置,调整进给量。例如,纵向走刀量为f1 =0.1、f2 =0.5,横向走刀量为f3 =0.08、f4 =0.18时,调整手柄位置。
(3)纵、横向机动进给,正、反向走刀
操作时要求车床主轴转速小于400转/分,并按要领操作,要注意行程极限位置。
2)简单轴类零件的装夹
进行切削加工时,工件必须在机床夹具中定位和夹紧,使它在整个切削过程中始终保持正确的位置。工件的装夹方法和装夹速度,直接影响零件加工质量和劳动生产率。
简单轴类零件常采用以下两种装夹方法。
(1)用单动卡盘装夹:单动卡盘也称四爪卡盘,如图1.4(a)所示,四个爪各自独立运动,因此工件装夹时必须找正,使工件旋转中心与车床主轴旋转中心重合,然后才能车削。单动卡盘找正比较费时,但夹紧力较大,所以适用于装夹大型或形状不规则的工件。单动卡盘的卡爪还可以反装,用来装夹直径较大的工件。
(2)用自动定心卡盘装夹:自动定心卡盘也称三爪卡盘,如图1.4(b)所示,其三个爪是同步运动的,能自动定心,对新卡盘其精度较高,工件装夹后一般不需要找正。但对较长的工件,卡盘远端的旋转中心不一定与车床主轴的旋转中心重合,这时必须找正。
图1.4 卡盘
如果卡盘的使用时间较长而精度下降,而工件的加工精度要求又较高时,也需要找正。自动定心卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力没有单动卡盘大,所以适用于装夹外形规则的中、小型工件。
6.车床的润滑
为了使车床在工作中减少机件磨损,保持车床的精度,延长车床的使用寿命,必须对车床上所有摩擦部位定期进行润滑。
根据车床各个零、部件在不同的受力条件下工作的特点,常采用以下几种润滑方式。
(1)浇油润滑:车床露在外面的滑动表面,如车床的床身导轨面,中、小滑板导轨面和丝杠等,擦干净后用油壶浇油润滑。
(2)溅油润滑:车床齿轮箱内等部位的零件,一般是利用齿轮转动时把润滑油飞溅到各处进行润滑。注入新油时应用过滤网过滤,油面不低于油标中心线。换油期一般为每三个月一次。
(3)油绳润滑:进给箱内的轴承和齿轮,除了用齿轮溅油进行润滑外,还要用进给箱上部的储油槽,通过油绳进行润滑。因此,除了需要注意进给箱里的油面高低外,每班还需要给进给箱上部的储油槽适量加油一次。
(4)弹子油杯润滑:车床尾座及中、小滑板摇手柄转动轴承部位,一般采用这种方式。润滑时,用油嘴将弹子掀下,滴入润滑油。弹子油杯润滑每班次至少加油一次。
(5)油脂杯润滑:车床交换齿轮箱的中间齿轮等部位,一般用油脂杯润滑。润滑时,先在油脂杯中装满油脂,当拧进油杯盖时,润滑油脂就挤入轴承套内。油脂杯润滑每周加油一次,每班次旋转油杯一圈。
(6)油泵循环润滑:这种方式是依靠车床内的油泵供应充足的油量来进行润滑的。
图1.5是CA6140型卧式车床的润滑系统图。润滑部位用数字标出,图中所注②表示该润滑部位用2号钙基润滑脂进行润滑,[30]表示该润滑部位用30号钙基润滑脂进行润滑,其余所圈数字的分子表示用 L-AN46全损耗系统用油进行润滑,分母表示两班制工作时换(添)油间隔的天数如,46/50分别表示L-AN46全损耗系统用油/两班制换(添)油天数间隔15天。
图1.5 CA6140卧式车床的润滑系统位置
由于长丝杠和光杠的转速较高,润滑条件较差,必须注意每班次都要加油,润滑油可以从轴承座上面的方腔中加入,如图1.6所示。
图1.6 丝杆、光杠轴承润滑
7.车刀认知
1)车刀的种类与用途
(1)车刀的种类:车刀有以下两种分法。
车刀按材料分为高速钢车刀、硬质合金车刀和特殊材料车刀。
按车削加工内容分外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀和螺纹车刀等,如图1.7所示。本项目只介绍外圆车刀、端面车刀、切断刀。
图1.7 车刀的种类
(2)车刀的用途主要有以下7个方面。
①90°外圆车刀:用来车削工件的外圆、端面和台阶(见图1.8)。
图1.8 90°外圆车刀的使用
②45°端面车刀:用来车削工件的外圆端面和倒角(见图1.9)。
图1.9 45°端面车刀的使用
③切断刀及车槽刀:用来切断工件或车削工件的沟槽(见图1.10)。
图1.10 切断刀及车槽刀的使用
④内孔车刀:用来车削工件的内孔。
⑤成型车刀:用来车削工件台阶处的圆角和圆槽或车削成形面工件。
⑥螺纹车刀:用来车削各种不同规格的内外螺纹。
⑦硬质合金可转位车刀:这种车刀不需要焊接,刀片用机械夹固方法装夹在刀柄上。这是近几年来国内外发展和广泛应用的刀具之一。在车削过程中,当一条切削刃磨钝后,不必卸下来去刃磨,只需松开夹紧装置,将刀片转过一个角度,即可重新继续切削,提高刀柄的利用率。这种车刀可根据车削内容不同,选用不同形状和角度的刀片,从而组成外圆车刀、端面车刀、切断和车槽刀、内孔车刀和螺纹车刀等。
2)车刀的几何形状
(1)车刀的组成:车刀是由刀头(或刀片)和刀杆两部分组成。刀头部分担负切削工作,故称切削部分,刀杆用于把车刀安装在刀架上。刀头由以下几部分组成,如图1.11所示。
图1.11 车刀的刀头
①前刀面:切屑流出时所经过的刀面。
②后刀面:有主后刀面和副后刀面之分。主后刀面是车刀相对着加工表面的刀面;副后面是车刀相对着已加工表面的刀面。
③主刀刃:前刀面与主后刀面的交线,担负主要切削工作。
④副刀刃:前刀面与副后刀面的交线,担负次要切削工作。
⑤刀尖:主刀刃与副刀刃的交点。
⑥过渡刃:主刀刃与副刀刃之间的刀刃称过渡刃,如图1.12所示。过渡刃有直线型和圆弧型两种。
图1.12 车刀过渡刃
⑦修光刃:副刀刃前端一段窄小的平直刀刃称修光刃。
所有车刀刀头都有上述组成部分,但数目不完全相同,典型的外圆车刀由三面二刃一刀尖组成,而切断刀则由四面三刃两刀尖组成,如图1.11所示。此外,根据车刀用途的不同,刀刃可以是直线的,也可以是曲线的。
(2)车刀的辅助平面:为了确定和测量车刀的几何角度,需要设想以下三个辅助平面作为基准,即切削平面、基面和截面,如图1.13所示。
①切削平面:通过刀刃上某一选定点,切于工件加工表面的平面。如图1.13(a)中的BCDE平面即为A点的切削平面Ps。
②基面:通过刀刃上某一选定点,垂直于该点切削速度方向的平面。如图1.13(a)中的FGHI平面即为A点的基面。对于车削基面一般是通过工件轴线的平面。
③正交平面:通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。如图1.13(b)中的P′o-P′o为副切削刃上的正交平面。
图1.13 辅助平面
(3)车刀的主要角度和作用如下。
外圆车刀有六个主要角度:前角(γo)、主后角(αo)、副后角(α′o)、主偏角(κr)、副偏角(κ′r)、刃倾角(λs),其标注方法见图1.14。
图1.14 外圆车刀的六个主要角度
①前角(γo):前刀面与基面之间的夹角。前角的主要作用是使刃口锋利,减少切削变形和摩擦力,使切削轻松,排屑方便。
②后角(αo):后刀面与切削平面之间的夹角。在主截面 Po -Po内测量的为主后角(αo),在副截面P′o-P′o内测量的为副后角(α′o)。后角的作用是减少后刀面与工件之间的磨擦。
在基面内测量的角度有主偏角和副偏角。
③主偏角(κr):主刀刃在基面上的投影与背离走刀方向的夹角。它的主要作用是改变刀具与工件的受力情况和刀头的散热条件。
④副偏角(κ′r):副刀刃在基面上的投影与背离走刀方向之间的夹角。它是减少副刀刃与工件已加工表面之间的摩擦。
在切削平面内测量的角度有刀倾角。
⑤刃倾角(λs):主刀刃与基面之间的夹角。它可以控制切屑流向。当刃倾角为正值时,可增加刀头强度、保护刀尖承受冲击。
当刀尖是主刀刃最高点时,刃倾角为正值(+λs),切削时切屑流向待加工表面,如图1.15(b)所示,车出的工件表面粗糙度较小,但刀尖强度差,不耐冲击。
当刀尖是主刀刃最低点时,刃倾角为负值(-λs),切屑流向已加工表面,如图1.15 (c)所示,此时切屑容易擦伤已加工表面,但刀尖强度好,耐冲击。
当主刀刃和基面平行时,刃倾角为零度(λs =0),切削时切屑垂直于主刀刃方向流出,如图1.15(a)所示。
图1.15 车刀的刃倾角
车刀除了上述五个独立的角度外,一般还可以推算出下面两个常用的角度。
⑥楔角(β):在正交平面内前角与后角之间的夹角。
⑦刀尖角(εr):主刀刃和副刀刃在基面上投影间的夹角。
3)车刀主要角度的初步选择
正确选择车刀的角度,对于保证零件的加工质量和提高生产效率是十分重要的。由于车刀角度的选择不仅和切削用量有关,而且和刀具材料及被加工工件的材料都密切相关,所以,选择车刀的角度,务必要多方面考虑,进行综合分析,特别要考虑工件材料的性质。下面提供几种主要角度的选择原则。
(1)前角(γo):前角的大小与工件材料、加工性质及刀具材料有关,特别是工件材料的影响最大。
选择前角大小的口诀如下:软料取大硬料小,塑(性)料取大脆料小。韧料取大不宜小,精车取大粗车小。高速刚刀大前角,合金车刀前角小。
(2)后角(αo):选择后角要考虑车刀的强度和工件的表面粗糙度。后角太大,车刀强度差;后角太小,会使车刀后面与工件表面增加摩擦,影响工件的表面粗糙度。
选择后角大小的口诀如下:粗加工时强度高,后角勿大应取小。工件料软大后角,料硬后角宜取小。
(3)主偏角(κr):选择主偏角要考虑刀尖强度、刀头散热条件、工件径向抗力等因素。主偏角的选择口诀如下:材料很硬刚性好,避免取大宜取小。刚性较差细长轴,宜取大值不取小。多台阶件批量少,宜取大值通用刀。
(4)副偏角(κ′r):选择副偏角的大小主要是考虑减小工件的表面粗糙度和刀具的耐用度。如果副偏角太大时,刀尖角就减小,会影响刀头强度。
副偏角一般采用6°~8°,但当加工中间切入的工件时,副偏角应取得较大45°~60°。
(5)刃倾角(λs):选择刃倾角的大小主要是考虑刀尖强度和切屑流向。进行一般车削加工时,选择零度刃倾角;进行断续切削和强力切削时,为了增加刀头强度,刃倾角应取负值;进行精车时,为了减小工件的表面粗糙度刀倾角应取正值。
4)常用的车刀材料
(1)对车刀材料的性能要求:车刀切削部分在车削过程中,承受着很大的切削力或冲击力,并且在很高的切削温度下工作,连续经受强烈的摩擦。因此,车刀材料必须具备以下基本性能。
①高硬度。常温硬度一般要求在HRC60以上。
②耐磨性好。耐磨性是表示车刀材料抵抗磨损的能力。一般说来,刀具材料的硬度越高,耐磨性也越好。
③耐热性好。耐热性是指车刀在高温下仍能保持其切削性能的性能。
④足够的强度和韧性。由于车刀要承受较大的切削力和冲击力,因此车刀材料必须具有足够的强度和韧性,才能防止脆性断裂和崩刃。
⑤良好的工艺性。所谓工艺性,就是刀具材料自身的加工工艺性能,如热处理性能、焊接性能等。
(2)常用的刀具材料:目前主要常用的刀具材料有高速刚和硬质合金两大类。
①高速钢:它是一种含钨(W)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素较多的工具钢。热处理后硬度可达HRC63~66,其耐热性较差,适宜低速切削。
虽然高速钢的硬度、耐热性、耐磨性远不及硬质合金好,但是它制造简单,刃磨方便,切削刃口锋利,质量稳定,因此,高速钢是制造车刀的主要材料。常用的高速钢牌号有W18Cr4V、W9Cr4V2,前者使用最为广泛。
②硬质合金:它是用钨(W)和钛(Ti)的碳化物粉末加钴(Co)作为黏结剂,用高压压制后再高温烧结而成的粉末冶金制品。
硬质合金的硬度较高,其常温硬度为HRA89~94(相当于HRC74 ~84),耐磨性很好,尤其是它的热硬度高,即使在1000℃高温下仍能保持良好的切削性能。因此,硬质合金车刀的切削速度比高速钢车刀高几倍甚至几十倍,能加工高速钢无法加工的材料。
硬质合金的缺点是韧性较差,脆性大,怕冲击,但这些缺陷可通过刃磨合理的车刀切削角度来弥补。所以,硬质合金是目前应用最广泛的一种车刀材料。
硬质合金按其成分不同,主要有钨钴合金和钨钛钴合金两大类。
◆钨钴类硬质合金是由碳化钨(WC)和钴(Co)组成的,代号YG。这类硬质合金的韧性较好,适合加工脆性材料或冲击性较大的工件。牌号后面的数字是含钴量的百分数,如YG3、YG6、YG8。YG8适合于粗加工,YG6适合于半精加工,YG3适用于精加工。
◆钨钛钴类硬质合金是由碳化钨(WC)、钴(Co)和碳化钛(TiC)组成的,代号YT。这类硬质合金的耐磨性好,能承受较高的切削温度,适合加工塑性金属或其他韧性较大的塑性材料。由于它性脆而不耐冲击,因此不宜加工脆性材料。牌号后面的数字是含碳化钛量的百分数,如YT5、YT15、YT30。YT5适用于粗加工,YT15适合于半精加工和精加工,YT30适用于精加工。
8.车削基本参数
1)车削时的加工表面
在车削加工过程中,工件上有三个处于变动的表面,如图1.16所示。
图1.16 车削时的加工表面
(1)待加工表面,就是将被切除的余量层表面。
(2)已加工表面,工件经切削后产生的新表面。
(3)过渡表面,由切削刃在工件上形成的那部分表面,它总是位于待加工表面和已加工表面之间。
2)车削用量
车削用量是表示主运动及进给运动大小的参数。它包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。合理选择车削用量能提高车削加工质量和劳动生产率。
(1)切削速度νc:是指主运动的线速度,单位是m/min。
车削时切削速度为:
式中,dw——工件待加工表面直径(mm);
n——车床主轴每分钟转速(r/min)。
进行车削加工时,工件做旋转运动,切削刃上的不同点的切削速度不同。在计算时,以刀具进给状态的最大速度点作为计算依据。如车削外圆时就应以待加工表面的直径为准。
实例1.1 车削直径60 mm工件的外圆,车床主轴转速为600 r/min。求切削速度νc。
解 根据公式(1-3)得:
νc=πdwn/1000=3.14 × 60 × 600/1000
νc=113 m/min
在实际生产中,往往已知工件直径,并根据工件材料、刀具材料和加工要求等因素选定切削速度,再将切削速度换算成车床主轴转速,以便调整机床。
实例1.2 车削直径75 mm的工件外圆,选定切削速度为60 m/min,求车床主轴的转速n。
解 根据公式(1-3)νc=πdwn/1000得:
n=1000νc/πdw
n=1000 × 60/(3.4 × 75)=296 r/min
选取车床实际速度时,n应取小于计算值且最接近的车床速度。
在实际加工中,切削速度的确定可参考表1.1。
表1.1 车削加工切削速度及进给量的选择
(2)进给量f:是指工件每转一转车刀沿进给方向移动的距离,单位为mm/r。
进给量有纵向进给和横向进给量两种,沿车床床身导轨方向的是纵向进给量;垂直于车床床身导轨方向的是横向进给量。
在实际加工中,进给量的确定,可参考表1.1。
(3)背吃刀量αp:是工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离,单位为 mm。
背吃刀量的计算公式如下:
其中,dw——工件待加工表面直径(mm);
dm——工件已加工表面直径(mm)。
在实际加工中,背吃刀量的确定,可参考表1.1。
实例1.3 现有一根直径为80 mm的棒料,一次进给至73 mm,求背吃刀量αp。
解 根据公式(1-4)得:
αp=(dw-dm)/2=(80 mm-73 mm)/2=3.5 mm
9.车刀的刃磨与要求
1)车刀的刃磨
(1)砂轮的选择:常用的磨刀砂轮有氧化铝砂轮和绿色碳化硅砂轮两种。刃磨车刀时,要根据车刀材料的性质选用砂轮,氧化铝砂轮的砂粒韧性好,比较锋利,但硬度低,适用刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀刀杆。绿色碳化硅砂轮的砂粒硬度高,耐磨性能好,但性较脆,用来刃磨硬质合金车刀。
(2)刃磨时的冷却:刃磨高速钢车刀时,要注意充分冷却,防止发热退火而降低刀具的硬度;刃磨硬质合金车刀一般不能进行冷却,如确需冷却时,可将刀杆部分浸在水中。
(3)车刀刃磨的一般步骤如下。
①粗磨焊渣。先把车刀前刀面、后刀面上的焊渣磨去,磨削时采用氧化铝砂轮。
②粗磨刀杆。刃磨主、副后刀面的刀杆部分时,其后角应比所要求的刀片角度大2° ~3°,以便刃磨刀片上的后角,刃磨采用氧化铝砂轮。
③粗磨刀片。粗磨主后角和副后角,如图1.17所示,其角度比所要求的角度大2°~3°,刃磨采用粗粒度的绿色碳化硅砂轮,刃磨位置要接近砂轮的中心位置。
图1.17 粗磨后角
④磨断屑槽。断屑槽一般有三种形状:直线形、圆弧形和直线圆弧形。刃磨时先磨平前刀面,再磨断屑槽。刃磨时,可由上向下磨或由下向上磨,不能左右转动,如图1.18所示。
图1.18 磨断屑槽
⑤精磨主后刀面和副后刀面。
⑥磨过渡刃。过渡刃有直线形和圆弧形两种。
⑦磨负倒棱倾斜角。车刀负倒棱倾斜角为-5°,负倒棱宽度b =(0.4 ~0.8)f,如图1.19所示。
图1.19 90°车刀负倒棱
刃磨负倒棱倾斜角时用力要轻微,要从主切削刃的后端向刀尖方向刃磨,如图1.20所示。
图1.20 磨负倒棱
(4)车刀刃磨时的注意事项有以下七个方面。
①砂轮刚启动时,注意观察磨削表面不应有过大的跳动,也不要立即磨刀,待运转平稳后再磨。
②砂轮表面应经常修整,使砂轮的外圆及端面没有明显的跳动。
③必须根据车刀材料来选择砂轮种类,否则将影响刃磨效果。
④刃磨时,应按砂轮旋转方向由刃口向刀体磨削,以免造成崩刃现象。
⑤在平行砂轮上磨刀时,尽量避免使用砂轮的侧面,在杯形砂轮上磨刀时,尽量避免使用砂轮的内圆和外圆。
⑥刃磨时,手握车刀要平稳,压力不能太大,并要不断地左右移动车刀,这样可使车刀受热均匀、砂轮表面平直。
⑦刃磨结束后应随手关闭砂轮机的电源。
(5)车刀刃磨时要掌握的安全知识有以下五个方面。
①砂轮必须装有防护罩。
②砂轮托架和砂轮之间的间隙不能太大,以避免车刀嵌入而发生事故。也不准在没有安装托架的砂轮上刃磨。
③刃磨时应戴防护眼镜,同时应尽量避免面对砂轮,站在砂轮侧面刃磨可防止万一砂轮破碎后飞出伤人。
④刃磨时不能用力过猛,以防打滑伤人。
⑤刃磨用的砂轮不应磨其他物件 。
实训1 车刀刃磨
1.刃磨如图1.21所示的45°与90°高速钢车刀。
图1.21 高速钢车刀
2.刃磨如图1.22所示的45°与90°硬质合金车刀 。
图1.22 刃磨硬质合金精车刀
2)对粗车刀和精车刀的要求
车削轴类工件时,一般可以分为粗车和精车两个阶段。粗车是为了提高劳动生产率,高速度地将毛坯上的车削余量的大部分车去,所以除留一定的精车余量外,并不要求工件达到图样要求的尺寸精度和表面粗糙度。精车必须达到图样或工艺上规定的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。由于粗车和精车的目的不同,因此对车刀的要求也不一样。
(1)粗车刀的要求:粗车刀必须适应粗车时切削深、进给快的特点,主要要求车刀有足够的强度,能在一次进给时车去较多的余量。
选择粗车刀几何参数的一般要求如下。
①为了增加刀头强度,前角γo和后角αo应小些。但必须注意,前角过小会使切削力增大。
②主偏角(κr)不宜过小,否则容易引起车削振动。当工件外圆形状许可时,主偏角最好选用75°左右,此时,刀尖角(εr)较大,能承受较大的切削力,而且有利于切削刃散热。
③一般粗车时采用0°~3°的刃倾角(λs),以增强刀头的强度。
④为了增强切削刃强度,主切削刃上应磨有倒棱,其宽度br1 =(0.5~0.8)f,倒棱前角γo1 = -(5°~10°)。
⑤为了增加刀尖的强度,改善散热条件,使车刀耐用,刀尖处一般应磨有过渡刃。一般采用直线形过渡刃,过渡刃长度取0.5~2 mm。
(2)精车刀的要求:精车时要求达到工件的尺寸精度和尽可能小的表面粗糙度,并且切去的金属较少,因此要求车刀锋利,切削刃平直光洁,刀尖处必要时还可磨修光刃。切削时必须使切屑排向工件的待切削表面。
选择精车刀几何参数的一般要求如下(刃磨参考图1.21、图1.22)。
①前角(γo)应大些,使车刀锋利,切削轻快。
②后角(αo)也应大些,以减少车刀和工件之间的摩擦。
③为了减小工件的表面粗糙度,应取较小的副偏角(κ′r)或在刀尖处磨修光刃。修光刃长度一般为(1.2~1.5)f。
④为了控制切屑排向待加工表面,应选取正值刃倾角(λs=3°~8°)。
⑤精车塑性金属时,前刀面应磨有相应宽度的断屑槽。
10.车刀的安装
1)对车刀安装高度的要求
在安装车刀时,刀尖应对准工件的回转中心。
(1)车刀安装高度对车刀工作角度的影响
①当刀尖对准工件的回转中心安装时,如图1.23(a)所示,设切削平面(包含切削速度νc的平面)与车刀底面相垂直,则基面与车刀底面平行,刀具的切削角度无变化。
②当刀尖装夹得高于工件的回转中心时,如图1.23(b)所示,切削速度νc所在平面(即切削平面)倾斜一个角度τ,则基面也随之倾斜一个角度τ,从而使前角γo增大了一个角度τ;后角αo减小了一个角度τ。
③当刀尖装夹得低于工件的回转中心时,如图1.23(c)所示,同理则使前角γo减小一个角度τ,后角αo增大一个角度τ。
图1.23 车刀安装高低对工作角度的影响
(2)车刀安装高度对车端面的影响
①当车刀安装得高于工件的回转中心时,如图1.24(a)所示,工件表面顶住车刀的后刀面,无法切削,若强行进刀,将顶偏工件或造成崩刀。
②当车刀安装得低于工件的回转中心时,如图1.24(b)所示,无法车平端面,且在车刀接近工件的回转中心时,会把车刀拖向工件使工件抬起引起打刀。
图1.24 车刀安装高度对车端面的影响
因此,安装车刀时必须调整车刀的高度,用于调整车刀高度的垫块要平,垫块尽可能用厚的,数量要少,避免采用多块薄片的。
2)对刀杆伸出长度的要求
在安装车刀时,如果刀杆的伸出长度太短,不便于观察,如果伸出太长,则影响车刀的刚性。在一般情况下以刀杆的伸出长度约等于刀高的1.5倍左右为宜。
3)对主偏角安装角度的要求
在车削台阶轴时,安装90°外圆车刀,应注意车刀实际主偏角取90 ~93°。
在安装车刀时,若实际主偏角<90°,无法加工垂直的台阶;若实际主偏角>93°,在切削过程中容易产生扎刀,且使实际副偏角变得过小。
4)车刀夹紧
夹紧车刀时,只需紧固刀位上前面的两颗螺钉,且交替加力。后面的一颗螺钉不要上紧(只有大型车床才用),特别是高速钢车刀很容易被夹断 。
实训2 车削台阶轴
车削如图1.25所示的轴零件,毛坯料为φ50 × 80。试进行加工分析和确定操作步骤,将工件加工合格 。
图1.25 台阶轴
1.工件的安装与找正
采用三爪自动定心卡盘装夹φ50毛坯,使毛坯伸出约50 mm长,轻微夹紧后进行找正。毛坯的找正方法有以下三种。
(1)目测粗略找正:启动车床,转速约为250 r/min,注视工件上表面晃动的虚影,用木槌轻敲上跳的表面虚影,直到工件转动平稳为好。
(2)用铜棒靠正:如图1.26(a)所示,刀架上装夹一根铜棒(或其他软质材料),启动车床,转速约为100 r/min,移动中滑板使铜棒缓慢靠近工件表面,直到工件旋转稳定为好。
图1.26 毛坯的找正
(3)用划针盘找正:如图1.26(b)所示,划针盘放在中滑板上,划针尖靠近工件上表面,手动缓慢转动卡盘,注视工件上表面与划针尖的间隙,用木槌轻敲工件找正,反复检查。
当工件找正后,再夹紧工件。
2.车端面的方法
(1)选择车刀与车削参数:选用45°端面车刀,选择车床主轴转速为500 r/min、背吃刀量αp=1.5 mm、进给量f=0.2 mm。
(2)碰刀与调整背吃刀量αp:手动操作移动车床大、中滑板,使车刀左侧的刀尖缓慢接触工件端面,移动中滑板使车刀横向退出工件表面。使用大滑板刻度盘进行控制,移动大滑板纵向进刀1.5 mm。
(3)走刀车端面:搬动横向自动走刀手柄进行横向车削端面,当车刀即将车至工件回转中心时,停下自动走刀,手动缓慢走刀车平中心凸台后停下,避免车刀走过工件回转中心引起崩刀。
(4)退刀:车平端面后退出车刀,顺序是先退大滑板,后退中滑板。
3.车外圆的方法
(1)选择车刀与车削参数:将90°外圆粗车刀调整到工作位置,调整进给量 f =0.3 mm/r,车床主轴转速为400 r/min。
(2)试车与调整背吃刀量αp:手动操作移动车床大、中滑板,使车刀左侧的刀尖缓慢接触工件外圆表面,中滑板不动,移动大滑板使车刀退出工件端面。使用中滑板刻度盘调整背吃刀量αp=1.8 mm,手动走刀使车刀接触工件端面后停下,记下大滑板刻度,以便控制车削长度。接着手动走刀试车外圆约2 mm长度后停下,纵向迅速退出车刀,停车检查试车部位的尺寸是否有误,确定无误后再自动进给车削外圆至φ46.4 mm × 41.8 mm 。
(3)台阶长度的控制方法:粗车时可采用划线的方法、大滑板刻度控制长度的方法,留0.2 mm的余量。精车前用钢直尺、游标深度尺测量出准确的余量,再根据精度要求,采用大滑板刻度盘或小滑板刻度盘控制长度。
4.车削工件的步骤
(1)车端面(用45°端面车刀)。
(2)粗车外圆(用90°外圆粗车刀)φ46 mm × 42 mm至φ46.4 mm × 41.8 mm。
(3)粗车外圆φ42 mm × 20 mm至φ42.4 mm × 19.8 mm。
(4)精车外圆(用90°外圆精车刀),调整车床主轴转速为600 r/min,进给量 f =0.08 mm/r。精车外圆φ46 mm × 42 mm至图样要求尺寸,精车外圆φ42 mm × 20 mm至图样要求尺寸,表面粗糙度达到Ra3.2 μm。
(5)倒角(用45°车刀),倒角C2。
(6)检查,采用0~25 mm的千分尺和深度尺检查尺寸是否达到要求。(工件符合图样要求即可取下工件 )
11.零件的测量
1)游标卡尺测量外径的方法
(1)游标卡尺各部分名称及用途:游标卡尺各部分的名称见图1.27。
图1.27 游标卡尺
上量爪用于测量孔径或槽宽,下量爪用于测量外径或外表面的长度,深度尺用于测量孔深或台阶长度。紧固螺钉用于测量后锁紧游标,防止读数变动。
(2)游标卡尺的使用方法有如下两种。
用下量爪测量外径或外表面的长度时,轻微摆动主尺使卡尺的测量面与被测表面的素线平行,且拇指和食指轻推游标使卡尺的测量面与被测表面贴合。为了防止测量读数变动,先把紧固螺钉锁紧再读取读数。
用深度尺测量孔深或台阶长度时,主尺端面贴平被测要素端平面,使深度尺与被测长度方向平行,轻推游标使深度尺端面与台阶面重合。
(3)游标卡尺的读数方法,如图1.28(a)是0.02 mm精度的游标卡尺读数,先读出基线所对主尺上的整数为58 mm,再加副尺上的小数为0.2 mm(对齐线为第10根),最终读数应为58+0.2=58.2 mm。
如图1.28(b)最终读数应为61+0.72=61.72 mm。
图1.28 游标卡尺的读数
(4)使用游标卡尺时要注意以下四个方面。
①游标卡尺使用完毕,要用棉纱擦拭干净。长期不用时应将它擦上黄油或机油,两量爪合拢并拧紧紧固螺钉,放入卡尺盒内盖好。
②游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体,以免损坏量爪,不用时应放置于干燥的地方以防锈蚀。
③进行测量时,应先拧松紧固螺钉,移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。
④读数时,视线应与尺面垂直。如需固定读数,可用紧固螺钉将游标固定在尺身上,防止滑动。
2)外径千分尺测量外径的方法
(1)外径千分尺各部分名称及用途:外径千分尺常简称为千分尺,它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器,常见的千分尺如图 1.29所示,它的量程是 0 ~25 mm,分度值是0.01 mm。外径千分尺的结构由固定的尺架、量砧、测微螺杆、锁紧装置、固定套管、微分筒、测力装置等组成。固定套管上有一条水平线,这条线上、下各有一列间距为1 mm的刻度线,上面的刻度线恰好在下面二相邻刻度线中间。微分筒上的刻度线是将圆周分为50等分的水平线,它是旋转运动的。
图1.29 外径千分尺
根据螺旋运动原理,当微分筒(又称可动刻度筒)旋转一周时,测微螺杆前进或后退一个螺距0.5 mm。当微分筒旋转一个分度(刻度线1格)后,它转过了1/50周,这时螺杆沿轴线移动了1/50 × 0.5 mm=0.01 mm,因此,使用千分尺可以准确读出0.01 mm的数值。
(2)外径千分尺的使用方法:用测微螺杆测量外径时,用手拧动测力装置,使千分尺的量砧测量面与被测表面的素线平行,且手指轻摆动尺架使千分尺的测量面与被测表面贴合。为了防止测量读数变动,先把锁紧装置锁紧再读取读数。
(3)外径千分尺的读数方法,如图1.30(a)所示,固定套管上主尺的读数为30 mm、微分筒上的读数为0.18 mm,最终读数应为30.18 mm。
如图1.30(b)所示,与图 1.30(a)的读数不同,其固定套管上主尺的读数为30.5 mm、微分筒上的读数为0.18 mm,最终读数应为30.68 mm。
图1.30 外径千分尺读数
特别注意:读数时要看主尺下方的0.5 mm线是否露出,来判断主尺读数是否加上0.5 mm。
(4)使用外径千分尺时要注意以下三个方面。
①外径千分尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体,以免损坏测量面,不用时应放置于干燥的地方以防锈蚀。
②在使用后,不要使量砧之间紧密接触,而是要留出间隙(大约0.5~1 mm)并紧锁。
③如果要长时间保管时,必须用清洁布或纱布来擦干净成为腐蚀源的切削油、汗、灰尘等后,涂敷低黏度的高级矿物油或防锈剂。
12.车床的维护保养
当机床使用到一定期限时,各运动件之间的间隙增大,各紧固、联结件会产生松动,机床外表会现锈蚀、油污,这些情况的出现直接影响零件的加工质量和生产效率。为了保证车床精度和延长车床的使用寿命,必须对车床进行合理、必要的保养。保养的主要内容是清洁、润滑和必要的调整。
当车床运转500 h后,需要进行一级保养。一级保养以操作工人为主,维修工人进行配合。保养前,必须切断电源,然后按保养内容和要求进行保养。具体内容有如下六个方面。
1)外保养
(1)清洁车床外表面及各罩盖,保持内外清洁,无锈蚀,无油污。
(2)清洁长丝杠、光杆和操纵杆。
(3)检查并补齐螺钉、手柄等,检查清洗机床附件。
2)主轴变速箱
(1)清洗滤油器,使其无杂物。
(2)检查主轴螺母有无松动,紧固螺钉是否锁紧。
(3)调整摩擦片间隙及制动器的松紧。
3)溜板
(1)拆卸刀架,调整中、小滑板镶条间隙。
(2)清洗并调整中、小滑板丝杠螺母的间隙。
4)交换齿轮箱
(1)清洗齿轮、轴套并注入新油脂。
(2)调整各齿轮啮合间隙。
(3)检查轴套有无晃动现象。
5)尾座
(1)清洗尾座外表面。
(2)经常清洗套筒外表面及锥孔,并注意润滑防锈。
6)电气部分
(1)用干抹布擦拭电动机、电气箱表面(不得用水擦洗)。
(2)电气装置应固定完好,并保持清洁整齐。
13.刃磨切断刀与切断工件
1)切断刀的几何角度
在车削完后把工件从原材料上切下来,这样的加工方法叫做切断。
切断刀是以横向进给为主,前端的切削刃是主切削刃,两侧的切削刃是副切削刃。为了提高工件材料的利用率,并能一刀切到工件的回路中心,一般切断刀的主切削刃都比较窄,刀头较长,因此刀头强度比其他车刀差,所以选择几何参数和切用量时应特别注意。
(1)高速钢切断刀:高速钢切断刀的形状见图1.31。
图1.31 高速钢切断刀
①前角:切断中碳钢工件时,γo=20°~40°;切断铸铁工件时,γo=0°~10°。
②主后角:αo=6°~8°。
③副后角:切断刀有两个对称的副后角α′o=1°~2°。
④主偏角:切断刀以横向切断为主,κr=90°。
⑤副偏角:它的作用是减少副切削刃与沟槽两侧面的摩擦。为了不削弱切断刀刀头的强度,一般取κ′r=1°~1°30′。
⑥主切削刃宽度:工件较大时,主切削刃宽而刀头长,反之则狭而短。
主切削刃宽度可用下面的经验公式计算:
式中,do——主切削刃宽度(mm);
dw——工件待加工表面直径(mm)。
⑦刀头长度,见图1.32,刀头长度L可以用下列公式计算:
1.32 切断刀的刀头长和切入深度
式中,L——刀头长度(mm);
h——切入深度(mm)。
为了使切削顺利,在切断刀的前刀面上应磨出一个较浅的卷屑槽。一般深度为0.75 ~1.5 mm,但长度应超过吃刀总深度。卷屑槽过深会使刀头强度削弱。
切断工件时,为了防止切下的工件断面有一个小凸头,以及带孔工件不留边缘,可以把主切削刃略磨斜些,如图1.33所示。
图1.33 斜刃切断刀
(2)硬质合金切断刀:硬质合金切断刀和高速钢切断刀有同样的要求。为了增强刀头强度,可在主切削刃两侧磨出倒角或呈人字形,如图1.34所示。并在主切削刃上磨出负倒棱。为了防止刀片脱焊,增大焊接面积,可将刀柄上的刀片槽制成V形。为了增强刀头的支承刚性,常将切断刀的下部做成凸圆弧形。为了防止刀片过热或脱焊,在切削中应加注充分的切削液。
图1.34 硬质合金切断刀
(3)弹性切断刀:如图1.35所示,为了节省高速钢,切断刀可做成片状,再装夹在弹簧刀柄上。这样在切断时,如发生刀片折断,只需调换刀片即可,节约了刀具材料,刀柄又有弹性。当进给量过大时,由于弹性刀片受力变形,刀柄弯曲中心在上面,刀头会自动退让一些,因此切断刀不易“扎刀”,不易折断。
图1.35 弹性切断刀
(4)反切法切断刀:切削直径较大的工件时,因刀头很长,刚性差,容易引起振动,可采用反向切削法,即用反切刀进行切削,使工件反转,如图1.36所示。这样切断时切削力和工件重力方向一致,切屑不容易堵塞在工件槽中。
图1.36 反切法切断刀
使用反切法时,卡盘跟主轴连接的部分必须装有保险装置,否则卡盘会因倒车而从主轴上脱开造成事故。
2)切断刀的刃磨
刃磨切断刀时,应先磨两副后刀面,以获得两侧副偏角和两侧副后角。刃磨时,必须保证两副后刀面平直、对称,并得到需要的主切削刃宽度。
其次磨主后刀面,保证主切削刃平直,得到主偏角和主后角。
最后磨卷屑槽,具体尺寸由工件直径、工件材料和进给量决定。为了保护刀尖,可以在两边刀尖处各磨一个小圆弧。
3)切断刀的装夹
(1)切削刀不宜伸出过长,同时切断刀的中心线必须装得跟工件轴线垂直,以保证两副偏角κ′r对称。
(2)切断无孔工件时,切削刀必须装得跟工件轴线等高,否则不能切到工件中心,而且容易使车刀折断(偏低会减小后角、偏高会增大后角)。
(3)切断刀的底平面如果不平,会引起副后角的变化(α′o不对称)。因此刃磨之前,应把切断刀的底面磨平。刃磨后,用90°角尺或钢直尺检查两侧副后角的大小。
4)切断加工的三要素
(1)背吃刀量(αp):横向切削时,背吃刀量αp即在垂直于加工端面(已加工表面)的方向所量得的切削层的宽度。所以切断时的被吃刀量等于切断刀的主切削刃宽度。
(2)进给量(f):由于切断刀的刀头强度比其他车刀低,所以应适当地减小进给量。进给量太大时,容易使切断刀折断;进给量太小时,切断刀的后刀面跟工件产生强烈摩擦会引起振动。
进给量的具体数值应根据工件和刀具材料来决定。一般用高速钢车刀切钢料时,f=0.05~0.1 mm/r;切铸铁时;f=0.1~0.2 mm/r;用硬质合金车刀切钢料时,f=0.1~0.2 mm/r;切铸铁时,f=0.15~0.25 mm/r。
(3)切削速度(νc):用高速钢车刀切刚料时,νc=30~40 m/min;切铸铁时,νc =15~25 m/min。
用硬质合金车刀切钢料时,νc=80~120 m/min;切铸铁时,νc=60~100 m/min。
在切断加工时,由于切断刀伸入工件被切割的槽内,周围被工件和切屑包围,散热情况极为不利。为了降低切削区域的温度,应在切断加工时加充分的切削液进行冷却。
5)切断加工方法及注意事项
(1)切断毛坯表面的工件前,最好用外圆车刀把工件先车圆,或尽量减小进给量,以免造成“扎刀”现象而损坏车刀。
(2)手动进给切断工件时,摇动手柄应连续、均匀,以避免由于切断刀跟工件表面之间的摩擦增大,而使工件表面产生冷硬现象,加快刀具磨损。如不得不中途停车时,应先把车刀退出再停车。
(3)用卡盘装夹工件进行切断时,切断位置离卡盘的距离应尽可能接近,否则容易引起振动,或使工件抬起压断切断刀。
(4)切断由一夹一顶装夹的工件时,工件不应完全切断,应切到还有小直径圆柱时,停车扳断。切断较小的工件时,要用盛盘接住,以免切断后的工件混在切屑中或飞出难找。
(5)切断加工时不能用两顶尖装夹工件,否则切断后工件会飞出造成事故。
6)切断刀折断的原因及预防方法
切断刀本身的强度较差,很容易折断,操作时必须特别小心。切断刀折断的原因有以下四种。
(1)切断刀的角度刃磨不正确,尤其是副偏角和副后角磨得太大,削弱了刀头的强度,如果把这些角度磨得太小或没有磨出,那么副切削刃、副后刀面跟工件表面会发生强烈的摩擦,使切断刀折断。另外,刀头磨得歪斜,也会使切断刀折断。
(2)切断刀装得跟工件轴线不垂直,并且没有对准工件中心。
(3)进给量太大。
(4)车刀前角太大,中滑板松动,切断时产生扎刀,致使切断刀折断。
预防方法:针对上面的原因,在工作中要预先检查并纠正。
1.1.2 销轴的车削实施
1.加工过程
进行销轴车削,按工作过程的六步法实施的训练步骤如下。
1)资讯
首先分析零件图,明确加工内容及要求。
如图1.1所示的圆肩销,形状简单,只有两挡台阶,尺寸变化不大,φ12外圆精度要求稍高,其他尺寸的精度要求较低(自由公差,按IT14级查出公差),材料为45钢。
2)决策
确定使用设备、零件装夹定位方式,以及加工方案。
(1)选择设备:CA6140型车床。
(2)选择毛坯:小批量生产时下料,φ20 mm × 500 mm圆钢,单件生产,毛坯尺寸为φ20 mm × 80 mm的棒料。
(3)工艺装备:采用三爪自动定心卡盘装夹。
(4)加工方案:粗车和精车外圆后切断,调头车端面、倒角。
3)计划
计划选用的刀具、量具、工具,初步选定切削用量,拟定加工步骤。
(1)选用刀具:45°车刀,90°硬质合金粗车刀,90°硬质合金精车刀,3 mm宽的硬质合金切断刀等。
(2)选用量具:0.02 mm/(0 ~150)mm的游标卡尺(带深度尺),0 ~25 mm的千分尺。
(3)切削用量的选择:加工时应分粗车和精车两个阶段,以保证工件的加工质量。
粗车:直径尺寸留约0.5 mm的精车余量,台阶长度留约0.1 mm的精车余量;切削速度取约70 m/min,车削时可采用较低的速度,较大的进给量以及较大的背吃刀量。
切削用量的选择,参考表1.2。
表1.2 切削用量的选择
(4)拟定加工步骤:车右端面→粗车φ18外圆→粗车φ12外圆→精车φ12外圆及长度→精车φ18外圆→倒角→切断→调头车端面、倒角。
4)实施
(1)刀具、工夹量具的准备。
(2)实施加工。
①检查毛坯,毛坯尺寸φ20 mm × 80 mm。
②装夹45°车刀、90°外圆粗车刀和90°外圆精车刀在方刀架上,并将车刀刀尖对准工件中心。
③装夹毛坯,毛坯伸出三爪自动定心卡盘约50 mm,用45°车刀车右端面,车平即可,进给量f=0.2 mm/r,车床主轴转速为1200 r/min。
④将90°外圆粗车刀调整到工作位置,取αp =0.8 mm,进给量f=0.3 mm/r,车床主轴转速为1000 r/min,粗车外圆φ18 mm × 45 mm至φ18.5 mm × 45 mm。取αp =2 mm左右,进给量f=0.3 mm/r,粗车外圆φ12 mm × 35 mm至φ12.5 mm × 34.8 mm。
⑤将90°外圆精车刀调整到工作位置,调整车床主轴转速为1200 r/min,启动车床,使工件回转。精车外圆φ18 mm × 45 mm、φ12 mm × 35 mm至图样尺寸要求,表面粗糙度达到Ra3.2 μm。
⑥调整45°车刀至工作位置,倒角C1。采用0~25 mm的千分尺和深度尺检查尺寸是否达到要求。
⑦装夹3 mm宽的硬质合金切断刀(安装时刀尖对准工件中心),调整车床主轴转速为350 r/min,取总长为40.2 mm,切断工件。由于切断刀的刀头强度较差,在选择切削用量时,应适当减小其数值。一般取0.1 mm/r的进给量。
⑧调整45°车刀至工作位置,松开三爪自动定心卡盘,垫开边套(或铜皮垫)夹 外圆处,夹紧。车平端面,保证台肩5 mm长度,倒角C1,去毛刺。
5)检查
(1)检查零件各处的尺寸是否符合图样要求。
(2)检查加工过程中机床的运行情况、加工结束后手柄的复位情况、机床维护情况。
(3)检查刀具磨损情况、量具、工具等。
6)评估
(1)加工质量评价:按图样要求逐项检查圆肩销的加工质量,参照评分表1.3进行质量评价。
表1.3 质量检测评价
(2)加工质量分析:车削简单轴类零件时,产生废品的原因及预防方法见表1.4。
表1.4 车削简单轴类零件时产生废品的原因和预防方法
2.操作注意事项
(1)在进行车削加工操作时,要遵守规章制度,严格遵守前文所述的各项安全防护技术。
(2)在手动进给切断工件时,摇动手柄应连续、均匀,以防止切断刀磨损加快、折断等。
实训3 车削台阶轴
按照工作过程六步法完成如图1.37所示零件的加工任务。
图1.37 台阶轴
对加工过程按以下步骤实施记录。
1)资讯
分析零件图1.37,明确加工内容及要求。
2)决策
确定使用设备、零件装夹定位方式,以及加工方案。
(1)选择设备;
(2)选择毛坯;
(3)工艺装备 ;
(4)加工方案。
3)计划
计划选用刀具、量具、工具,初步选定切削用量,拟定加工步骤。
(1)选用刀具;
(2)选用量具;
(3)切削用量的选择;
(4)拟定加工步骤。
4)实施(实施方法步骤记录)
5)检查
检查零件各处尺寸是否符合图样要求。
6)加工质量分析、评估
(1)加工质量评价见表1.5。
(2)加工质量分析。
表1.5 质量检测评价