车床操作入门（二）

项目1　车削技术基础

●项目描述

本项目包含车床操纵及保养、车床操作入门、车刀初步选择及刃磨、小轴典型工作任务训练等任务，学生在完成项目各任务的过程中，掌握车床的相关理论知识和简单台阶轴的操作技能。

●项目目标

知识目标：

●知道车床操纵及保养；

●理解轴类工件常用车刀几何角度及选择和刃磨；

●掌握车床操作入门；

●掌握轴类工件工量具的使用和选择。

技能目标：

●会根据轴类工件要求刃磨轴类工件车刀角度；

●能完成小轴典型零件的车削加工。

情感目标：

●通过完成本项目学习任务的体验过程，增强学生完成对本课程学习的自信心。

●项目实施过程

概述　普通车床加工

金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器。它是制造机器的机器，人们习惯上称为机床。机床按照加工方式的不同又分为车床、刨床、铣床、磨床等。车削加工是机械行业最常见的加工方法，车床是切削加工中用量比较大的金属切削机床设备，约占机床加工总量的50%以上。如图1．1所示为常见的普通车床CA6140车床。车削加工的原理是工件作旋转运动、车刀在水平面内移动（纵向移动、横向移动、斜向移动），从工件上去除多余的材料，从而获得所需的加工表面。

图1．1　CA6140型卧式车床的外形

任务1．1　车床操纵及保养

1．1．1　床及加工范围

（1）车床简介

普通车床是能对 、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主 以水平方式放置故称为卧式车床。

CA6140型普通车床的主要组成部件有：主 箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、光杆、丝杠和床身。详见图1．2中CA6140型卧式车床的结构及功能。

图1．2　CA6140型卧式车床的结构及功能

（2）车床工作范围

车削加工主要完成的工作如图1．3所示。

图1．3　车床工作范围

1．1．2　床运动

（1）车床运动

要用刀具从工件毛坯上切除多余的金属，使其成为具有一定形状和尺寸的零件，刀具和工件之间必须具有一定的相对运动，这种相对运动称为切削运动。工件的旋转运动称为主运动。车刀在水平面内的移动（纵向移动、横向移动、斜向移动）称为进给运动，如图1．4所示。

图1．4　车床运动图

车床依靠车刀和工件之间的相对运动来形成被加工零件的表面。

1）表面成形运动

工件的旋转运动：这是车床的主运动，是实现切削最基本的运动，其特点是速度高且消耗的动力较大。

刀具的直线移动：这是车床的进给运动。车外圆时，车刀沿平行于工件 线的方向移动称纵向进给运动；车端面时，车刀沿垂直于工件 线方向的移动称横向进给运动。

车削螺纹时，工件的旋转运动和刀具的直线移动形成复合的成形运动——螺旋运动。

2）辅助运动

车床还有切入（吃刀、进刀）运动，使刀具相对工件切入一定深度，达到工件所需的尺寸。此外，还有刀架纵、横向的快移运动。

（2）切削用量

切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数，是背吃刀量、进给量和切削速度三者的总称，故又把这三者称为切削用量三要素。

1）切削速度Vc

切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度称为切削速度，以最大切削速度为准。

2）进给量f

工件或刀具每转一周时（或主运动—循环时），两者沿进给方向上相对移动的距离称为进给量，单位为mm／r。

3）背吃刀量ap

主刀刃与工件切削表面接触长度在主运动方向及进给运动方向所组成的平面法线方向上测量的值，单位为mm。工件上待加工表面与已加工表面间的垂直距离。

几种加工情况的进给量和背吃刀量的位置如图1．5所示。

图1．5　进给量和背吃刀量的位置

1．1．3　切削液

使用切削液是为了提高切削加工效果（增加切削润滑、降低切削区温度）。

（1）切削液的作用

1）冷却作用

切削液可带走车削时产生的大量热量，改善切削条件，起到冷却工件和刀具的作用。

2）润滑作用

切削液可渗透工件表面和刀具后刀面之间、切屑与刀具前刀面之间的微小间隙中，减小工件与后刀面和切屑与前刀面之间的摩擦力。

3）清洗作用

切削液有一定的能量，可把沾到工件和刀具上的细小切屑冲掉，防止拉毛工件，起到清洗作用。

（2）切削液选择

1）粗车

粗车时，加工余量较大，因而切削深度和进给量都较大，切削阻力大，产生大量切削热，刀具磨损也较严重，主要应选用有冷却作用并具有一定清洗、润滑和防Y作用的水基切削液，将切削热及时带走，降低切削温度，从而提高刀具耐用度。一般选用极压乳化液效果更好。极压乳化液除冷却性能好之外，还具备良好的极压润滑性。使用水基切削液要注意机床导轨面的保养，下班前要将工作台上的切削液擦干，涂上润滑油。

2）精车

精车时，切削余量较小，切削深度一般只有0．05～0．8mm，进给量也小，要求保证工件的精度和表面粗糙度。精车时由于切削力小，温度不高，因此宜采用摩擦系数低，润滑性能好的切削液，一般采用高浓度（质量分数10%以上）的乳化液和含油性添加剂的切削液为宜。对于精度要求很高的车削，如精车螺纹，要采用菜籽油、豆油或其他产品作润滑液才能达到精度要求。正如上面所提到的，由于植物油稳定性差，易氧化，有的工厂采用（质量分数）JQ）－1精密切削润滑剂15%和L－AN32全损耗系统用油85%作为精密切削油，效果良好。

1．1．4　床润滑

车床的润滑形式常用以下几种（见图1．6）。

图1．6　车床的润滑

（1）浇油润滑

常用于外露的滑动表面，如导轨面和滑板导轨面等。

（2）溅油润滑

常用于密闭的箱体中。如车床的主 箱中的传动齿轮将箱底的润滑油溅射到箱体上部的油槽中，然后经槽内油孔流到各润滑点进行润滑。

（3）油绳导油润滑

常用于进给箱和溜板箱的油池中。利用毛线即吸油又渗油的特性，通过毛线把油引入润滑点，间断地滴油润滑。

（4）弹子油杯注油润滑

常用于尾座、中滑板摇手柄，以及丝杠、光杆、开关杆支架的 承处。定期的用油枪端头油嘴压下油杯上的弹子，将油注入。油嘴撤去，弹子又回复原位，封住注油口，以防尘屑入内。

（5）黄油杯润滑

常用于交换齿轮箱挂轮架的中间 或不经常润滑处。事先在黄油杯中加满钙基润滑脂，需要润滑时，拧进油杯盖，则杯中的油脂就被挤压到润滑点中去。

（6）油泵输油润滑

常用于转速高、需要大量润滑油连续强制润滑的场合。如主 箱内许多润滑点就是采用这种方式。

1．1．5　安全操作规程

安全文明生产是保障生产工人和机床设备的安全，防止工伤和设备事故的根本保证，也是搞好企业经营管理的内容之一。它直接影响人身安全、产品质量和经济效益，影响机床设备和工具、夹具、量具的使用寿命及生产工人技术水平的正常发挥。学生在学校期间必须养成良好的安全文明生产习惯。

（1）安全生产

1）车间安全纪律规定

①工作时应穿工作服、带袖套。女生应戴工作帽，辫子或长发应盘、塞在工作帽内。

②禁止穿背心、裙子、短裤以及戴围巾、穿拖鞋或高跟鞋进入训练场地。

③操作机床时，严禁离开岗位，不准做与操作内容无关的其他事情。

④注意防火和安全用电。

⑤禁止在车间玩耍手机及其他娱乐性电子器件。

2）车床操作安全规定

①车床启动。每班开机前，应对车床设备进行点检；检查机床各部分油窗，及时加注润滑油，严禁机床缺油运行。启动前应检查各传动手柄、变速手柄的原始位置是否正确，手摇各进给手柄，检查进给运动是否正常。冷启动车床时，应让车床主 低速回转几分钟，以使车床润滑系统正常工作。

②装夹较重的工件时，应用木板保护床面。下班时若工件不卸下，应用千斤顶支承。

③机床操作中若出现异常现象，应及时停车检查；出现故障、事故应立即切断电源，及时申报，有专业人员检修，未修复不得使用。

④装卸工件、更换刀具、变换速度、测量加工表面时，必须先停车。

⑤使用的卡盘必须装有保险装置。工件装夹好后，卡盘扳手必须随即从卡盘上取下；工件和刀具必须装夹牢固，以防飞出伤人。

⑥不准戴手套操作车床或测量工件，应使用专用铁钩清除切屑，不得用手直接清除。

⑦棒料毛坯从车床主 孔尾端伸出不能太长，并应使用料架或挡板，防止甩弯后伤人。

⑧高速车削、加工崩碎切屑材料时，应戴防护眼镜。

⑨操作车床时，必须集中精力，注意手、身体和衣服不要靠近回转中的部件，头不能离工件太近；严禁用棉纱擦抹回转中的工件。

⑩使用砂轮机刃磨刀具时，要戴上防护眼镜，且不准戴手套。

工作结束后应认真擦拭车床、工具、量具和其他附件，使各物件归位。车床按规定加注润滑油，将床鞍摇至床尾一端，各手柄放置到空挡位置。清扫工作地，关闭电源。

（2）文明生产

按照生产现场6S管理（见图1．7）的要求，开展精益现场管理活动工作，养成文明生产的习惯，具体要求如下。

图1．7　生产现场6S管理

①整理（SEIRI）。是对现场滞留物的管理，主要是区分要与不要。不用的东西坚决清理出现场；不常用的东西放远点；偶尔使用的东西集中放在储备区；经常使用的东西放在作业区。

②整顿（SEITON）。对需要物品的整顿。重点合理布置，方便使用。

③清扫（SEISO）。制订出具体清扫值日表，责任到人，把现场打扫干净，创造一个明快舒畅的工作现场，以创造出一个优质、高效地工作环境。

④清洁（SEIKETSU）。整理、整顿、清扫的结果就是清洁。

⑤素养（SHITSUKE）。素养就是行为规范，提高素质就是养成良好的风气和习惯，自觉执行制度、标准和改善人际关系。

⑥安全（SECURITY）。建立起安全生产的环境，重视全员安全教育，每时每刻都有安全第一的观念，所有的工作应建立在安全的前提下，防患于未然。

1．1．6　床操纵及保养训练

（1）车床操纵要求及训练

车床操纵要求及训练（见表1．1）。

表1．1　床操纵要求及训练

（2）车床保养要求及训练

1）车床的日常保养（见表1．2）

表1．2　床日常保养

2）车床的一级保养（见表1．3）

表1．3　床的一级保养

续表

（3）评分标准及记录表（见表1．4）

表1．4　评分标准及记录表

任务1．2　车床操作入门（一）

1．2．1　简单工件和刀具的装夹

（1）三爪自定心卡盘使用及装拆（见图1．8）

图1．8　三爪自定心卡盘使用及装拆

1）定心卡盘的规格

常用的公制自定心卡盘规格有：φ160、φ200、φ250、φ320、φ400。

2）自定心卡盘的拆装步骤

装3个卡爪的方法。装卡盘时，用卡盘扳手的方榫插入小锥齿轮的方孔中旋转、带动大锥齿轮的平面螺纹转动。当平面螺纹的螺口转到将要接近壳体槽时，将1号卡爪装入壳体槽内。其余两个卡爪按2号、3号顺序装入，装的方法与前相同。

3）卡盘在主 上装卸练习

①装卡盘时，首先将连接部分擦净，加油确保卡盘安装的准确性。

②卡盘旋上主 后，应使卡盘法兰的平面和主 平面贴紧。

③卸卡盘时，在操作者对面的卡爪与导轨面之间放置一定高度的硬木块或软金属，然后将卡爪转至近水平位置，慢速倒车冲撞。当卡盘松动后，必须立即停车，然后用双手把卡盘旋下。

4）注意事项

①在主 上安装卡盘时，应在主 孔内插一铁棒，并垫好床面护板，防止砸坏床面。

②安装3个卡爪时，应按逆时针方向顺序进行，并防止平面螺纹转过头。

③装卡盘时，应切断车床电源，以防危险。

（2）外圆车刀和切断刀的装夹

1）外圆车刀的装夹要求

车刀安装正确与否，直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量，因此车刀必须正确牢固地安装在刀架上，安装车刀应注意下列几点：

①刀头不宜伸出太长，否则切削时容易产生振动，影响工件加工精度和表面粗糙度，一般刀头伸出不超过刀杆厚度的1～1．5倍，能看见刀尖车削即可（见图1．9（a））。

②刀尖应与车床主 中心线等高。车刀装得太高，后角减小，前角增大，切削不顺利，会使刀尖崩碎，刀尖的高低，可根据尾架顶尖高低来调整车刀的安装。

2）切断刀的装夹要求

①切断刀不宜伸出过长，同时切断刀的中心线必须装得与工件 线垂直，以保证两副偏角的对称（见图1．9（b））。

图1．9　车刀的安装

②切断实心工件时，切断刀必须装得与工件 线等高，否则不能切到中心，而且容易崩刃甚至折断车刀。

③切断刀底平面如果不平，安装时会引起两副后角不对称。

1．2．2　简单尺寸控制与测量

（1）刻度盘的使用

1）刻度盘及刻度盘手柄的使用

车削时，为了正确和快速地掌握切削深度，必须熟练地使用中拖板和小拖板上的刻度盘。

中刀架上的刻度盘是紧固在中刀架丝杠 上，丝杠螺母是固定在中刀架上，当中刀架上的手柄带着刻度盘转一周时，中刀架丝杠也转一周，这时丝杠螺母带动中刀架移动一个螺距。因此中刀架横向进给的距离（即切深），可按刻度盘的格数计算：

小拖板刻度原理与中拖板刻度原理相同。

2）刻度盘应用

刻度盘的应用应注意消除丝杠和螺母之间的间隙，防止产生空行程如图1．10所示。

图1．10　刻度盘的使用

（2）游标卡尺和钢直尺的使用

1）游标卡尺

游标卡尺按精度分为0．1、0．05和0．02mm3种。如图1．11所示为0．02mm精度的游标卡尺，它由外测量爪、内测量爪、紧固螺钉、游标、尺身和深度尺组成。

图1．11　游标卡尺

当游标尺上的两个量爪合拢时，副尺上的50格刚好与主尺上的49mm对正，如图1．12所示。

图1．12　游标卡尺原理

主尺上每一小格是1mm，则副尺上每一小格是mm。

因此，主尺与副尺每格之差为：

此差值即为1／50mm游标卡尺的测量精度。

若一个物体0．02mm厚，则会出现游标卡尺副尺上的第一条刻度线与主尺上的第一条刻度线对齐。

若一个物体0．04mm厚，则会出现游标卡尺副尺上的第二条刻度线与主尺上的第二条刻度线对齐。

以此类推。

游标卡尺读数方法如下：

①找游标卡尺的精度。精度＝1／分度数（即游标尺上的总刻度数）。

②读主尺：读出副尺零线左边与主尺相邻的第一条刻线的整毫米数，其为所测尺寸的整数值。

③读副尺（游标尺）：游标尺上第n个刻度与主尺某刻度对齐，则所测的小数部分读数为n×精度，小数点的位数与精度一致。

④把整毫米数和毫米小数加起来，即为所测零件的尺寸数值。

如图1．13（a）所示游标卡尺的读数为11．18mm；如图1．13（b）所示游标卡尺的读数为100．86mm。

图1．13　游标卡尺读数

2）游标卡尺的使用方法和测量范围

游标卡尺的测量范围很广，可以测量工件外径、孔径、长度、深度以及沟槽宽度等，测量工件的姿势和方法如图1．14所示。

图1．14　游标卡尺的使用方法

3）钢直尺

钢直尺是最简单的长度量具，它的长度有150、300、500、1000mm4种规格（见图1．15）。

图1．15　150mm钢直尺

钢直尺用于测量零件的长度尺寸，它的测量结果不太准确。这是由于钢直尺的刻线间距最小为0．5mm，而刻线本身的宽度就有0．1～0．2mm，因此，测量时读数误差比较大，只能读出毫米数，即它的最小读数值为0．5mm，比0．5mm小的数值，只能估计而得。

（3）试切法

工件在车床上安装以后，要根据工件的加工余量决定走刀次数和每次走刀的切深。半精车和精车时，为了准确地定切深，保证工件加工的尺寸精度，只靠刻度盘来进刀是不行的。因为刻度盘和丝杠都有误差，往往不能满足半精车和精车的要求，这就需要采用试切的方法。试切的方法与步骤如下（见图1．16）：

①开车对刀，使车刀与工件直径表面轻微接触；

②向右退出车刀；

③横向进刀（记住刻度）；

④切削纵向长度为1～3mm；

⑤向右快速退出车刀，进行测量；

⑥调整吃刀刻度。

图1．16　试切法

以上是试切的一个循环，如果尺寸还大，则进刀仍按以上的循环进行试切，如果尺寸合格了，就按确定下来的切深将整个表面加工完毕。

1．2．3　切削用量的初步选择

（1）切削用量选择的意义

合理选择切削用量，可以充分发挥机床的功率（kW）、机床的运动参数（n、f、vf）、冷却润滑系统、操作系统的功能，可以充分发挥刀具的硬度、耐磨性、耐热性、强度及刀具的几何参数等切削性能，也可以提高产品的加工质量、效率，降低加工成本，确保生产操作安全。

（2）切削用量选择的原则

粗加工时，为充分发挥机床和刀具的性能，以提高金属切除量为主要目的，应选择较大的切削深度、较大的进给量和适当的切削速度。

精加工时，应主要考虑保证加工质量，并尽可能的提高加工效率，应采用较小的进给量和较高的切削速度。

在切削加工性差的材料时，由于这些材料硬度高、强度高、导热系数低，必须首先考虑选择合理的切削速度。

1．2．4　技能训练——光轴车削

如图1．17所示为一个光 零件，毛坯为φ20、Q235棒料。

（1）零件工艺分析

形状分析：本工件外形简单。

精度分析：本工件加工精度要求低，注意粗、精分开。

工艺分析：根据工件形状和毛坯特点，采用三爪自定心卡盘装夹棒料。

车削工艺过程：车平左端面→粗车外圆→精车外圆→倒角→切断。

图1．17　光轴

（2）工量具清单（见表1．5）

表1．5　工量具清单

（3）工艺步骤

加工工艺过程见表1．6。

表1．6　光轴车削工艺过程

续表

（4）评分标准及记录表（见表1．7）

表1．7　评分标准及记录表

注：每个精度项目检测超差不得分。

任务1．3　车刀初步及刃磨

1．3．1　常用车刀

（1）常用车刀材料

目前车刀切削部分的常用材料有高速钢和硬质合金两大类。

高速钢是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢，热处理后硬度为62～66HRC，抗弯强度约为33GPa，耐热性为600℃左右。高速钢又可分为普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢及涂层高速钢。常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。

硬质合金：由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相，如WC、TJC、TaC、NbC等）和金属（黏结相，如Co、NJ、Mo等）通过粉末冶金工艺制成的。硬质合金按加工对象和切削时排出切削形状可分为3类，其中YG主要用于脆性材料，YT用于碳钢类塑性材料，YW用于不Y钢等难加工材料。

（2）常用车刀种类

车刀按其车削的内容不同分外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、成形车刀和螺纹车刀（见图1．18）等。

图1．18　车刀的种类

（3）常用车刀用途

90°车刀又称为偏刀，主要用来车削外圆、端面和阶台。75°车刀用来粗车外圆。45°车刀又称弯头刀，主要用来车外圆、端面和倒角。切断刀用来切断、车槽。成形刀用来车削成形面。螺纹车刀用来车削螺纹，如图1．19所示。

图1．19　车刀的用途

（4）硬质合金机夹式车刀

机夹车刀的优点在于避免焊接引起的缺陷，刀柄能多次使用，刀具几何参数设计选用灵活。如采用集中刃磨，对提高刀具质量、方便管理、降低刀具费用等方面都有利，机夹车刀可用于加工外圆、端面、内孔，其中车槽车刀、螺纹车刀、刨刀方面应用较为广泛。

1．3．2　车刀的主要角度及车刀角度初步选择

（1）车刀的组成

车刀由刀体和刀柄两部分组成，刀体担负切削任务，因此又称切削部分，刀柄的作用是把车刀装夹在刀架上。如图1．20所示为车刀的组成图。

①前面（又称前刀面）。刀具上切屑排出时经过的表面。

②后刀面又分主后刀面和副后刀面。主后刀面是和工件上过渡表面相对的车刀刀面；副后刀面是和工件上已加工表面相对的车刀刀面。

③主切削刃。前刀面和主后面相交部位，担负着主要的切削工作。

④副切削刃。前刀面和副后面相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。

⑤刀尖。主切削刃和副切削刃相交的部位。为提高刀尖的强度，常把刀尖部分磨成圆弧形或直线形，圆弧或直线部分的刀刃称过渡刃（见图1．21）。

⑥修光刃。副切削刃前段近刀尖处的一段平直刀刃称修光刃（见图1．22），装夹车刀时只有把修光刃与进给方向平行，且修光刃的长度大于进给量时才能起到修光工件表面的作用。

图1．20　刀组成

图1．21　车刀的过渡刃

图1．22　车刀的修光刃

（2）确定车刀角度的辅助平面

为了较准确定义车刀设计、制造、刃磨和测量时的参考系，假设了3个辅助平面，即基面、切削平面和截面（见图1．23）。

①基面Pr。过车刀主切削刃上一个选定点，并与该点切削速度方向垂直的平面称为基面。

②切削平面Ps。过车刀主切削刃上一个选定点，并与工件过渡表面相切的平面称为切削平面。

③截面。截面有主截面Po和副截面Po′之分（见图1．24）。过车刀主切削刃上一个选定点，垂直于过该点的切削平面与基面的平面称主截面。

图1．23　3个辅助平面

图1．24　主截面和副截面

（3）车刀角度

典型外圆车刀及角度标注如图1．25所示。

在主截面内测量的角度：

①前角γo。前刀面与基面之间的夹角称为前角。

②后角αo。后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。在主截面内测量的为主后角αo，在副截面内测量的后角称为副后角α′o。

③楔角βo。前刀面与后刀面之间的夹角称为楔角，可以看出：γo＋αo＋βo＝90°。

在基面内测量的角度：

①主偏角κr。主切削刃在基面内的投影与进给方向的夹角称为主偏角。

②副偏角κ′r。副切削刃在基面的投影与背离进给方向的夹角称为副偏角。

③刀尖角εr。主切削刃与副切削刃在基面内的投影之间的夹角称为刀尖角，图中可以看出：κr＋κ′r＋εr＝180°。

在切削平面内测量的角：

刃倾角λs。主切削刃与基面之间的夹角称为刃倾角。

图1．25　刀角度标注

1．3．3　砂轮机的使用

（1）砂轮机结构

砂轮机主要由基座、砂轮、电动机或其他动力源、托架、防护罩和给水器等所组成，如图1．26所示。

图1．26　砂轮机

（2）砂轮机安全操作规程

砂轮机安全操作规程如下：

①砂轮机的旋转方向要正确，只能使磨屑向下飞离砂轮。砂轮机必须装有防护罩。

②砂轮机启动后，应在砂轮机旋转平稳后再进行磨削。若砂轮机跳动明显，应及时停机修整。

③砂轮机托架和砂轮之间应保持3mm的距离，以防止工件扎入造成事故。刃磨时，刀头不能往下掉，以免卷入砂轮罩中发生严重事故。

④磨削时应站在砂轮机的侧面或侧前面，且用力不宜过大。

⑤安装前如发现砂轮的质量、硬度、粒度和外观有裂缝等缺陷时，不能使用。禁止磨削紫铜、铅、木头等东西，以防砂轮嵌塞。

⑥刃磨车刀时，要戴好防护眼镜，不准戴手套操作。吸尘机必须完好有效，如发现故障，应及时修复，否应停止磨刀。

1．3．4　刀刃磨要求

（1）砂轮选择

工厂常用的磨刀砂轮有两种：一种是氧化铝砂轮；另一种是绿色的碳化硅砂轮。氧化铝砂轮砂粒的韧性好，比较锋利但硬度较低，适用于刃磨高速钢车刀及硬质合金的刀柄部分。碳化硅砂轮的砂粒硬度高、切削性能好，但比较脆，适用于刃磨硬质合金车刀。

（2）车刀的刃磨步骤

以硬质合金90°偏刀刃磨为例。

①粗磨：刃磨主后刀面控制主偏角和主后角，刃磨副后刀面控制副偏角和副后角（见图1．27），刃磨前刀面控制刃倾角。

图1．27　磨主后刀面、副后刀面

②磨断屑槽控制前角（见图1．28）。

图1．28　断屑槽的磨削方法

③精磨刀头前刀面、主后刀面和副后刀面，使其符合要求。

④刃磨刀尖控制过渡刃（修光刃），刃磨主刀刃控制负倒棱（见图1．29）。

图1．29　磨过渡刃、负倒棱

刃磨高速钢车刀时一定要注意刀体部分的冷却，防止因磨削温度过高造成车刀退火；刃磨硬质合金车刀一般不用冷却，若刀柄太热可将刀柄浸在水中冷却，绝不允许将高温刀体沾水，以防止刀头断裂。

1．3．5　外圆车刀、切刀刃磨训练

（1）车刀刃磨练习器材清单（见表1．8）

表1．8　刀刃磨练习器材清单

（2）刃磨外圆车刀

45°和90°偏刀外圆车刀工作图如图1．30所示，先用废刀杆材料刃磨，角度正确后再用硬质合金车刀刃磨。

图1．30　外圆车刀的刃磨练习

刃磨步骤：

①粗磨主后面和副后面。

②粗、精磨前刀面。

③精磨主、副后面。

④刀尖磨出圆弧。

（3）刃磨切断刀

切断刀工作图如图1．31所示，先用废锉刀练习刃磨，角度正确后再用高速钢车刀刃磨。

图1．31　切刀的刃磨练习

1）切断刀刃磨步骤

①粗磨主后刀面、左、右副后刀面，使刀头基本成型。

②精磨主后刀面、左、右副后刀面，形成主后角和两侧副偏角。

③精磨前刀面及前角。

④修磨刀尖。

2）刃磨切断刀的注意事项

①卷屑槽不宜过深，一般为0．75～1．5mm。卷屑槽太深前角过大宜扎刀，前角过大楔角减小刀头散热面积减小，使刀尖强度降低，刀具寿命降低。还须注意防止主刀刃被磨低，浪费刀具材料，如图1．32所示。

图1．32　前角的正确与错误示意图

②两侧副后角对称相等，如两副偏角不同，一侧为副值与工件已加工表面摩擦，造成两切削刃切削力不均衡，使刀头受到一个扭力而折断，如图1．33所示。

图1．33　两副后角要磨对称

图1．34　两副偏角要磨对称

③两侧副偏角要对称相等平直、前宽后窄，如图1．34所示。

任务1．4　车床操作入门（二）

1．4．1　切屑与积屑瘤

（1）切屑种类

在车削过程中，切屑的形成对加工有较大的影响。根据车削条件的不同，有带状、挤裂、单元、崩碎等4种切屑类型，如图1．35所示。

1）带状切屑

车削塑性金属材料时，当选择较高的切削速度、较大的车刀前角车削，容易产生内表面光滑而外表毛茸的切屑，称为带状切屑。断屑较好时，带状切屑比较稳定，有利于表面质量的保证，若断屑效果差时，则会妨碍正常切削。

图1．35　切屑的类型

2）挤裂切屑

当切削塑性金属材料时，若切削速度较低、切削厚度较大、前角较小的情况下，切削时，容易产生内表面有裂纹、外表面呈齿状的切屑，称为挤裂切屑。挤裂切屑变形较大，有利于断屑。

3）单元切屑

在挤裂切屑形成的过程中，若整个剪切面上所受到的切应力超过材料的破裂（极限）强度，切屑就成为粒状，这就形成了单元切屑，又称粒状切屑。单元切屑不会对车削带来干扰。

4）崩碎切屑

切削铸铁、黄铜等脆性材料时，切屑层来不及变形就已经崩裂，呈现出不规则的粒状切屑，称为碎切屑。切削铸铁时，会造成一定的金属尘粒，长时间车削时可用平光眼镜和口罩防护。

（2）积屑瘤

用中等切削速度车削塑性材料的金属时，在车刀前刀面近刀尖处会“冷焊”上一块金属，这块金属就是积屑瘤，如图1．36所示。

图1．36　积屑廇

积屑瘤的产生对加工会带来有利的一面，也有不利的一面：

优点：积屑瘤的硬度比原材料的硬度要高，可代替刀刃进行切削，提高了刀刃的耐磨性；同时积屑瘤的存在使得刀具的实际前角变大，刀具变得较锋利。

缺点：积屑瘤的存在，在实际上是一个形成、脱落、再形成、再脱落的过程。部分脱落的积屑瘤会黏附在工件表面上，而刀具刀尖的实际位置也会随着积屑瘤的变化而改变。同时，由于积屑瘤很难形成较锋利的刀刃，在加工中会产生一定的振动。因此，加工后所得到的工件表面质量和尺寸精度都会受到影响。

总之，粗车时产生积屑瘤还有一定的好处，但精车时一定要避开中速（高速钢刀具选低速、硬质合金刀具选高速），避免积屑瘤的产生。

（3）切削力

切削时，工件材料抵抗车刀切削所产生的阻力称为切削力。切削力是一对大小相等、方向相反，分别作用在工件上和车刀上的作用力与反作用力（见图1．37）。切削力来源于工件的弹性变形与塑性变形抗力、切屑对前刀面及工件对后刀面的摩擦力。

切削力F可分解为3个方向的分力：

主切削力Fz，主要消耗机床动力。

向切削力Fx，是走刀抗力。

径向切削力Fy，此力易使工件发生弯曲变形，特别对于细长 ，要避免产生或抵消。

图1．37　作用在工件上的3个切削分力

1．4．2　切削热与切削温度

切削热与切削温度是金属切削过程中的重要物理现象之一，切削热和切削力产生的原因相同，都是由于工件的弹性、塑性变形及切屑与工件的摩擦而产生的。影响切削热的因素有工件材料、刀具几何角度和切削用量等，其中切削用量中对切削热影响最大的是切削速度，其次是进给量，而影响最小的是背吃刀量。研究切削热与切削温度的目的就是要严格控制刀具上的最高温度，延长刀具的使用寿命。

1．4．3　断屑

（1）断屑原理

控制切屑的流向并适当增大切屑的变形，使切屑在工件表面上或刀具后刀面上碰断，或者使切屑卷成一定的形状。

（2）断屑方法

车削时影响断屑的因素较多，但对断屑影响最大的是：车刀的几何角度、切削用量及断屑槽的尺寸与形状。

①对断屑影响最大的车刀几何角度是前角和主偏角。增大前角，切屑变形小；减小前角，切屑变形大，易断屑。增大主偏角，切屑厚度增大，使切屑卷曲时塑性变形大，易断屑。刃倾角也可通过改变切屑流向影响断屑。

②进刀量和车刀断屑槽大小都是影响车刀断屑的因素，粗车时应深而宽，精车时应窄些效果比较好。

（3）车刀的断屑

硬质合金车刀在切屑钢料时连续不断的长条切屑不仅会损伤工件加工表面，而且常会缠绕在刀具或工件上，引起车刀崩刃，甚至影响操作者的安全。在自动化生产中，这个问题更应很好解决，否则就不能稳定地进行生产。

生产中较理想的切屑形状是C字型、6字型、宝塔型、长螺旋型等。

1．4．4　表面粗糙度

（1）影响表面粗糙度的因素

影响表面粗糙度值大小的因素主要有残留面积、积屑瘤和振动等。车削时，车刀主、副切削刃在工件已加工表面上留有痕迹，这些未被切去部分的截面积就称为残留面积。

（2）解决表面粗糙度差的措施

①减小主偏角和副偏角，若主偏角太小易引起振动所以常用减小副偏角的方法来减小残留面积中的残留高度。

②增大刀尖圆弧半径刀尖圆弧也不宜过大，太大时易引起振动，所以刀尖圆弧半径要大小适当。

③减小进给量。

1．4．5　技能训练——简单阶台轴车削训练

如图1．38所示为一个简单阶台 零件，毛坯为φ30、Q235棒料。

图1．38　阶台轴零件图

（1）零件工艺分析

形状分析：本工件外形简单。

精度分析：本工件加工精度一般，注意粗、精分开。

工艺分析：根据工件形状和毛坯特点，采用三爪自定心卡盘装夹棒料。

车削工艺过程：车平左端面→粗车阶台各外圆→精车阶台各外圆→倒角→切断。

（2）工量具准备清单（见表1．9）

表1．9　工量具准备清单

（3）加工工艺过程（见表1．10）

表1．10　简单台阶轴车削工艺过程

（4）评分标准及记录表（见表1．11）

表1．11　评分标准及记录表

注：每个精度项目检测超差不得分。

●拓展训练与思考题

1．拓展训练题

看生产实习图和确定练习件的加工步骤，如图1．39所示：

图1．39　拓展训练图

2．思考题

（1）车床由哪些主要部分组成？它们各有什么用途？

（2）车削加工必须具备哪些运动？

（3）什么叫切削深度、进给量和切削速度？

（4）常用车刀有哪几种类型？

（5）车刀由哪几部分组成？

（6）用简图说明车刀切削部分的几何要素。

（7）粗车时，切削用量的选择原则是什么？

（8）影响断屑的因素有哪些？

（9）切削力可分解成哪几个分力？各分力有什么实用意义？

（10）切削液有什么作用？使用时应注意的问题是什么？

（11）在相同切削条件下，欲降低切削力，采用大进给小吃刀或大吃刀小进给哪个较有效？为什么？

（12）常用车刀材料的种类和特点是什么？