轴类零件的编程车削

任务3　轴类零件的编程车削

任务内容

●识读游标尺、深度游标尺、外径千分尺。

●车削概念与切削用量。

●G00，G01，G80编程指令的应用。

●外圆、阶台、端面、圆锥的编程车削方法。

●车刀的分类及刃磨方法。

目的和要求

▲掌握普通游标卡尺、深度游标卡尺和外径千分尺的使用及识读方法。

▲掌握切削三要素，了解切削液的正确选用与使用。

▲掌握工件和车刀的装夹方法。

▲掌握车削端面、外圆、阶台及圆锥的编程车削方法。

▲掌握测量外圆直径与阶台长度的动作要领。

项目一　车削概念与切削用量

实训目的和要求

▲掌握切削三要素相关知识。

▲了解切削液。

相关知识

一、车削加工

车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变工件毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸要求的产品，这一过程称为车削加工。

1.车削运动

车床的切削运动主要指工件的旋转运动（图3-1-1）和车刀的直线运动（图3-1-2）。工件的旋转运动又称为主运动，车刀的直线或曲线运动又称为进给运动，进给运动分为纵向进给运动和横向进给运动。

图3-1-1　主运动

图3-1-2　进给运动

1）主运动

主运动消耗机床的主要动力。车削时，工件的旋转形成切削速度的运动称为主运动。

2）进给运动

使工件多余材料不断被车去的运动称为进给运动。车外圆、内孔是纵向进给运动，即大拖板的左右移动；车端面、切槽等是横向进给运动，即中拖板的前后移动。

2.车削时工件上形成的表面

车削时工件上有3个不断变化的表面，如图3-1-3所示。

图3-1-3　车削运动和工件上形成的面

1）待加工面

工件上将要被车去的多余的金属表面。

2）已加工表面

已经车去多余金属层而形成的新表面。

3）过渡表面

刀具切削时在工件上形成的不断变化的表面，即连接已加工面与待加工面之间的表面。

二、切削用量

1.切削三要素

切削用量又称切削三要素，切削三要素包括背吃刀量、进给量和切削速度。

1）背吃刀量

车削工件时待加工表面与已加工表面之间的垂直距离称为背吃刀量，如图5-1-4所示。车外圆时的背吃力量的计算公式为

式中　ap——背吃刀量，mm；

　dw——工件待加工表面，mm；

　dm——工件已加工表面，mm。

2）进给量

工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离称为进给量，单位为mm/r。

3）切削速度

这里所讲的切削速度是线速度。线速度是工件表面上某一点在单位时间内相对于车刀刀尖转过的距离，单位是m/min；角速度是工件表面上某一点在单位时间内相对于车刀刀尖转过的圈数，单位是r/min。切削速度的计算公式为

式中　vc——切削速度，m/min；

　n——主轴转速，r/min；

　π——圆周率；

　dw——工件待加工表面直径，mm。

2.切削用量的选择

合理选择切削三要素在车削加工中极其重要。简单概括为：粗车时，首先选择一个较大的背吃刀量，其次是一个大而合理的进给量，最后再考虑一个相对较快的转速。精车时，根据工件表面质量要求通常首先会选择一个较快的转速、相对较小的进给量，而背吃刀量一般都比较小。

三、切削液

切削液是为了提高切削加工效果增加切削润滑，降低切削区温度而使用的液体。

1.切削液的分类

常见的切削液有乳化液和切削油两种。

1）乳化液

用乳化油与15～20倍的水稀释而成的水溶液称为乳化液。在车削加工中主要起冷却作用。

2）切削油

切削油的主要成分是矿物油，如柴油等，主要起润滑、防锈作用。

2.切削液的作用

切削液的主要作用是在加工过程中对刀具与工件起冷却、润滑、清洗、防锈等作用。

3.切削液的选择

①乳化液一般适合在零件的粗加工与刀具耐热性较差的情况下使用。

②切削油更多是在零件的精加工时使用。

课后思考

1.了解防止刀具快速磨损的方法，如浇注冷却液。

2.了解其他车床上的切削原理，如立式车床。

项目二　台阶轴的车削

实训目的和要求

▲掌握数控车床的刀具、工件的安装方法。

▲掌握对刀的方法。

▲掌握G00，G01的编程方法。

▲掌握端面及外圆的加工方法。

▲遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

实训准备

实训任务

编制如图3-2-1所示台阶轴的加工程序，并利用数控机床进行实际零件的加工。

分析零件图

该台阶轴零件由3段直径分别为φ34，φ32，φ30的圆柱组成，其表面粗糙度及尺寸公差没有特别要求，均为自由公差，零件右端面为长度尺寸基准，零件总长为55 mm。

确定加工方案及加工工艺路线

加工方案：分析零件图形及尺寸，采用三爪自定心卡盘夹紧工件，以轴心线和右端面的交点为编程原点，运用直线插补指令加工此阶梯轴，但由φ35的毛坯加工到最小尺寸为30的圆柱，切削量过大，不能一刀完成，所以需要分层加工，粗加工每刀单边加工量选1.5 mm，单边留0.5 mm的精加工余量。

图3-2-1　台阶轴

加工工艺路线：夹持零件毛坯，伸出卡盘约63 mm，找正并夹紧，粗、精加工零件右端台阶。

相关知识

一、编程指令

快速点定位指令G00

指令格式：G00 X（U）_____　Z（W）_____

其中，X，Z——绝对编程时快速定位终点在工件体系中的坐标；

U，W——增量编程时快速定位终点相对于起点的位移量。

注意：

①G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。

②G00的快移速度由机床参数对各轴分别设定，不能用F规定。

③G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修调按键修正。

④在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须将X轴移动到安全位置，再执行G00指令，避免刀具与工件发生碰撞。

直线插补指令G01

指令格式：G01 X（U）_____　Z（W）_____　F_____

其中，X，Z——绝对编程时终点在工件体系中的坐标；

　U，W——增量编程时终点相对于起点的位移量。

注意：

①G01指令刀具以联动的方式按F规定的合成进给速度，从当前位置按直线路线移动到程序段指令的终点。

②G01一般用于工进或切削，进给速度可由面板上的进给修调按键修正。

二、游标卡尺的识读

游标卡尺是机械加工中最为常用的较为精密的量具，具有结构简单，使用方便，精度较高、测量尺寸范围较大等特点，可以用来测量零件的外径、内径、长度等尺寸。

1.游标卡尺的结构组成

游标卡尺由主尺和副尺（又称游标）组成。主尺与一尺脚连为一体，副尺与活动尺脚连接，并能在主尺上滑动。游标卡尺的精度等级有0.02，0.05，0.10 mm三种。常用游标卡尺有两用游标卡尺和双面游标卡尺。两用游标卡尺如图3-2-2所示，双面游标卡尺如图3-2-3所示。

图3-2-2　两用游标卡尺

1—下量爪；2—上量爪；3—尺身；4—螺钉；5—游标；6—深度尺

图3-2-3　双面游标卡尺

1—上量爪；2—螺钉；3—游标；4—螺钉；5—微调装置；6—螺母；7—螺杆；8—下量爪

2.游标卡尺的刻线原理与读数方法

1）游标卡尺的刻线原理（以0.02 mm精度等级为例）

游标卡尺主尺上每一小格为1 mm，游标刻线总长为49 mm，并被等分为50小格，因此游标上每一小格长度为49 mm/50 =0.98 mm，则主尺与游标每一小格之差为1 mm -0.98 mm = 0.02 mm，故游标卡尺的精度等级为0.02 mm。

2）游标卡尺的读数方法（以0.02 mm精度等级为例）

游标卡尺的读数值实际就是主尺整数与副尺小数之和。读游标卡尺时首先看游标上“0”刻线所对主尺尺寸，读出整数部分。然后看游标与主尺上哪两条刻线对得最正（在读整数时初步估计游标“0”刻线所占主尺两刻线间的约几分之几），读出游标上的小数部分，最后二者相加即为该游标卡尺此时的读数。如图3-2-4所示的游标卡尺的读数为：整数部分读为45.00 mm（游标“0”刻线对上去在主尺的45.00 mm与46.00 mm之间读为45.00 mm），小数部分读为0.26 mm（游标与主尺对得最正的刻线是游标上“2”后面第三条刻线，即游标上有13小格，精度等级每一小格为0.02 mm，故13×0.02 mm =0.26 mm），游标卡尺此时的读数为45.00 mm +0.26 mm =45.26 mm。

图3-2-4　0.02 mm游标卡尺的读数方法

三、深度游标卡尺

深度游标卡尺常常用于内孔深度以及外台阶长度的测量。其结构简单，使用方便，测量范围比较大。

深度游标卡尺外形如图3-2-5所示。深度游标卡尺的读数方法：深度游标卡尺和普通游标卡尺的刻线原理、读数方法完全相同。

图3-2-5　深度游标卡尺

四、游标卡尺识读注意事项

①游标卡尺属于精密量具，保证量具干净清洁，使用时轻拿轻放。

②游标卡尺读数时眼睛正对尺面，手拿卡尺尽量不要歪斜，否则读数不准。

③以0.02 mm游标卡尺为例，其读值小数点后第二位数一般情况为偶数，但经验十分丰富时也可以读出奇数。

④所有量具的使用，如果工件精度要求较高时都尽量不使用锁紧螺钉锁紧后读数，因为即便再精密的量具都会存在一定的间隙。

项目实施

（1）指导教师分析加工工艺，讲解加工方法；

（2）学生根据加工工艺要求，编制加工程序，并输入完成程序校验；

（3）学生装夹工件、刀具；

（4）学生进行对刀操作，完成零件的车削，尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（5）学生填写实训报告；

（6）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）学生实训前，指导教师注意检查各限位开关是否正常，限位块位置是否合理，避免刀架与卡盘发生碰撞或丝杠脱位；

（2）要求学生单人操作，不允许多人操作；

（3）要求学生注意切削转速、吃刀深度及进给速度的合理选择；

（4）学生对刀操作完成后，指导教师必须进行验证检查；

（5）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识；主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。

任务评价

课后思考

1.快速定位指令G00与直线插补指令G01的用法有何区别？

2.请编写如图3-2-6所示台阶轴的加工程序。

图3-2-6

项目三　外圆轴的车削

实训目的和要求

▲掌握数控车床的刀具、工件的安装方法。

▲掌握对刀的方法。

▲掌握G00，G01的编程方法。

▲掌握端面及外圆的加工方法。

▲遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

实训准备

实训任务

编制如图3-3-1所示外圆轴的加工程序，并利用数控机床进行实际零件的加工。

图3-3-1　外圆轴

分析零件图

该零件是φ32的圆柱，两端倒C1角，其表面粗糙度为Ra6.3，直径尺寸公差，零件右端面为长度尺寸基准，零件总长为80 mm没有公差要求。

确定加工方案及加工工艺路线

加工方案：分析零件图形及尺寸，采用三爪自定心卡盘夹紧工件，以轴心线和右端面的交点为编程原点，运用直线插补指令加工此外圆轴一端，然后调头加工另一端，毛坯直径为φ35，加工至φ32需要分层加工，粗加工每刀单边加工量选1.5 mm，单边留0.5 mm的精加工余量。

加工工艺路线：

①夹持零件毛坯，伸出卡盘约44 mm，找正并夹紧。

②手动车端面，对刀。

③自动加工一端，并控制好尺寸精度。

④调头，夹持零件已加工好表面，伸出卡盘约44 mm，找正并夹紧。

⑤手动车端面，控制好长度尺寸。

⑥动刀，自动加工另一端。

相关知识

在机械制造中，根据不同的制造要求，在生产过程中选择不同的检测工具。加工精度要求较高的轴类工件，通常选择千分尺作为检测工具。

一、外径千分尺的结构

千分尺又称为螺旋测微器，精度等级为0.01 mm。由于受测微螺杆精度和结构上的限制，通常千分尺以25 mm为一个挡次，如0～25 mm，25～50 mm，50～75 mm，…，其结构如图3-3-2所示。

二、千分尺的刻线原理与读数方法

1.千分尺的刻线原理

千分尺上测微螺杆的螺距为0.5 mm，固定套管上轴向每一小格距离为1 mm，微分筒转过一周就轴向移动0.5 mm，而微分筒整个圆周又被等分成50小格，因此微分筒上每一小格就为0.5 mm÷50 =0.01 mm，所以千分尺的精度等级为0.01 mm。

2.千分尺的读数方法（图3-3-3）

①先读整数部分。读出固定套管上露出刻线的整毫米数和半毫米数。

图3-3-2　外径千分尺形状结构

1—尺架；2—砧座；3—测微螺杆；4—锁紧装置；5—螺纹轴套；6—固定套管7—微分筒；8—螺母；9—接头；10—测力装置；11—弹簧；12—棘爪；13—棘轮

图3-3-3　千分尺的读数方法

②再读小数部分。看固定套管基准线所对微分筒刻线，读出微分筒上面的小数值。

③千分尺读数值。整数部分数值加小数部分数值即为被测工件尺寸。

三、使用千分尺注意事项

①使用千分尺时应轻拿轻放，保证量具的清洁、卫生。

②千分尺适合于精加工工件表面的测量。

③测量前，校正千分尺对“0”，且扭转力度适中。

④当千分尺两测量面接触工件表面时，使用测力装置测量。

⑤测量外径尺寸时要保证测量面在最大直径处，千分尺不得歪斜。

⑥切忌千分尺读数时多读一圈或少读一圈，使用千分尺时结合游标卡尺同时测量工件尺寸可以避免类似失误。

项目实施

（1）指导教师分析加工工艺，讲解加工方法；

（2）学生根据加工工艺要求，编制加工程序，并输入完成程序校验；

（3）学生装夹工件、刀具；

（4）学生进行对刀操作，完成零件的车削，尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（5）学生填写实训报告；

（6）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）学生实训前，指导教师注意检查各限位开关是否正常，限位块位置是否合理，避免刀架与卡盘发生碰撞或丝杠脱位；

（2）要求学生单人操作，不允许多人操作；

（3）要求学生注意切削转速、吃刀深度及进给速度的合理选择；

（4）学生对刀操作完成后，指导教师必须进行验证检查；

（5）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识；主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。

任务评价

课后思考

1.千分尺的刻线原理与读数方法。

2.调头车削时应该注意哪些问题？

项目四　锥轴的车削

实训目的和要求

▲掌握数控车床的刀具、工件的安装方法。

▲掌握圆锥的基本知识及计算方法。

▲掌握G80外圆及圆锥编程方法。

▲掌握外圆及外圆锥的加工。

▲遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

实训准备

实训任务

编制图3-4-1所示锥轴的加工程序，并利用数控机床进行实际零件的加工。

图3-4-1

分析零件图

该锥轴零件由3段直径分别为φ20 mm，φ24 mm，φ30 mm的圆柱和一段圆锥组成。其中，φ24 mm圆柱面的表面粗糙度为Ra3.2，其余表面粗糙度均为Ra6.4；三段圆柱均有尺寸公差要求；圆锥的小端直径为φ12，锥度比为1∶10；零件总长为60 mm。

确定加工方案及加工工艺路线

加工方案：分析零件图及毛坯尺寸，采用三爪自定心卡盘夹紧工件，先加工锥轴左端φ20 mm，φ24 mm的圆柱至尺寸要求，然后调头加工φ30 mm圆柱及圆锥。

加工工艺路线：

①夹持零件毛坯，夹持长度约为30 mm，找正并夹紧，粗、精车φ20 mm，φ24 mm的圆柱。

②零件调头，夹持φ24 mm的圆柱，粗、精加工φ30 mm圆柱及圆锥。

相关知识

一、编程指令

1.内（外）径切削循环指令（图3-4-2）

图3-4-2　内（外）径切削循环指令执行参考图

指令格式：G80 X（U）_____　Z（W）_____　F_____

注意：

①G80指令加工外圆时，循环起点的X值一般大于被加工件的直径；Z向应稍偏离工件的外侧。

②G80指令加工内孔时，循环起点的X值一般小于被加工件的直径；Z向应稍偏离工件的外侧。

2.圆锥内（外）径切削循环指令（图3-4-3）

指令格式：G80 X（U）____　Z（W）_____　I_____　F_____

图3-4-3　圆锥内（外）径切削循环指令执行参考图

注意：

切削起点与切削终点的半径差，有正负。

二、圆锥术语

圆锥术语如下：

①圆锥表面：与轴线成一定角度，一端交于轴线的一条线段围绕该轴线旋转而成的表面，如图3-4-4所示。

②圆锥：由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体。分为外圆锥和内圆锥，如图3-4-5所示。

图3-4-4　圆锥表面

③大端直径（D）：工件上最大圆锥直径称为大端直径，如图3-4-6所式。

④小端直径（d）：工件上最小圆锥直径称为小端直径。

⑤圆锥角（α）：在过圆锥轴线的截面内，两条圆锥素线之间的夹角称为圆锥角。

⑥圆锥半角（α/2）：圆锥素线与轴线之间的夹角，等于圆锥角的一半称为圆锥半角。

⑦圆锥长度（L）：圆锥大端与小端之间的垂直距离称为圆锥长度。

⑧锥度（C）：圆锥大端与小端之差和圆锥长度之比称为锥度。

⑨斜度（C/2）：等于锥度的一半称为斜度。

图3-4-6　圆锥体各参量

三、圆锥计算

1）锥度的计算公式

2）斜度的计算公式

3）圆锥半角的计算公式

式中— ——圆锥半角，（°）；

　D——圆锥大端直径，mm；

　d——圆锥小端直径，mm；

　L——圆锥长度，mm。

这种计算方法准确，计算时需要查阅三角函数表或使用带有三角函数的计算器。

四、标准圆锥

当圆锥角小于3°时，圆锥面的配合能传递很大的扭矩力。为了使用方便和降低生产成本，常用工具、刀具上的圆锥都已经标准化。使用时，只要号码相同，不管哪里生产的机床或工具，只要符合标准都能互换。常用标准圆锥有莫氏圆锥和米制圆锥。

图3-4-7　莫氏锥柄

1.莫氏圆锥（图3-4-7）

莫氏圆锥共分为7个号码，由小到大分别为0，1，2，3，4，5，6七个号段，多用于机床或机床附件上，比如车床尾座套筒、锥柄钻头、莫氏锥套等，如图3-4-7所示。

2.米制圆锥

米制圆锥分为4，6，80，100，120，160，200七个号段。号码是指圆锥大端直径，锥度固定不变为C =1∶20。它的各部分尺寸都可在相关资料中查阅。

五、圆锥工件的检测

圆锥工件的检测量具有特制角度样板、圆锥量规、万能角度尺、正弦规以及用钢球与量棒测量内外圆锥等。

1.特制角度样板

角度样板形状结构简单，只能测量固定的锥度，如图3-4-8所示。

图3-4-8　锥度检测样板

2.圆锥量规

圆锥量规分为塞规和套轨两种。它测量工件的大、小端直径，本身除了有一个比较精确的外表外，塞规和量规在其端面处都有一条阶台刻线，用以控制锥度的正确性，如图3-4-9所示。

图3-4-9　圆锥量规

3.万能角度尺

1）万能角度尺的精度等级与结构组成

万能角度尺的精度规格分为5′和2′两种。其结构组成如图3-4-10所示，分别由主尺、游标、角尺、直尺、卡块、制动螺钉、捏手、小齿轮、扇形齿轮等组成。

图3-4-10　万能角度尺

2）万能角度尺的刻线原理（以2′精度等级为例）

如图3-4-11所示，角度尺主尺上每小格为1°，游标尺总度数为29°，并被等分为30小格，则游标尺上每小格的刻度值就为

29°÷30 =（29×60′）÷30 =58′

则主尺上一格与游标上一格之间的差值为1°-58′=2′，即万能角度尺的测量精度为2′。其读数方法与普通游标卡尺的读数方法类似。

图3-4-11　万能角度尺的刻线原理与读法

项目实施

（1）指导教师分析加工工艺，讲解加工方法；

（2）学生根据加工工艺要求，编制加工程序，并输入完成程序校验；

（3）学生装夹工件、刀具；

（4）学生完成零件的车削，尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（5）学生填写实训报告；

（6）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）要求学生单人操作，不允许多人操作；

（2）要求学生注意切削转速、吃刀深度及进给速度的合理选择；

（3）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识，主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。

任务评价

续表

课后思考

1.总结锥度的计算方法。

2.总结万能角度尺的读数方法。

项目五　外圆车刀的刃磨

实训目的和要求

▲掌握车刀的种类和用途，并能正确的选用。

▲掌握常用车刀材料分类。

▲懂得车刀刃磨的意义。

▲掌握车刀在刃磨时对砂轮的选择，以及使用砂轮的安全知识。

▲初步掌握车刀的刃磨姿势与刃磨方法。

实训准备

图3-5-1　高速钢车刀刃磨图样

实训任务

高速钢车刀刃磨图样如图3-5-1所示。

相关知识

一、车刀的组成

车刀由刀头（或刀片）和刀柄组成。刀头由刀面、切削刃和刀尖构成，承担主要的切削任务，刀柄是把车刀固定在刀架上。车刀的组成可以简单地概括为：一点二刃三面（即一个刀尖点，两条切削刃，三个刀面），如图3-5-2所示。

图3-5-2　车刀的组成

图3-5-3　辅助平面

二、车刀的辅助平面

车刀的辅助平面有切削平面、基面、截面，如图3-5-3所示。

①切削平面。过切削刃上的一个选定点并与工件过渡表面相切的平面。

②基面。过切削刃上的一个选定点并与该点切削速度方向垂直的平面。

③截面。过切削刃上的一个选定点，垂直于过该点的切削平面与截面的平面。

三、对车刀刀头切削部分材料的要求

对车刀刀头切削部分材料的要求是：硬度高、耐磨性好、耐热性好、有足够的强度和韧性、良好的工艺性等。

四、车刀的分类

1.车刀按材料的分类

车刀按材料可分为两大类：一类是高速钢；另一类是硬质合金，如图3-5-4所示。

1）高速钢

高速钢是含有钨、铬、钒、钼等合金元素较多的合金钢。其特点是制造简单，刃磨方便，塑性好，并能承受较大的冲击力；但其耐热性差，不宜高速车削。如钨系高速钢W18Cr4V、钨钼系高速钢W6MoCr4V2。

2）硬质合金

硬质合金是钨和钛的碳化物粉末加钴作为黏结剂高压成形后再高温烧结而成的粉末冶金制品。其耐热性、耐磨性、硬度等都高于高速钢，耐热性可达850～1 000℃，切削钢件时切削速度可达220 m/min，但其缺点是韧性相对较差，是目前机械加工中最为常见的一种切削材料，常用硬质合金分类如下：

①钨钴类（YG类）。适用于对铸铁、有色金属的切削加工，常用牌号如YG8等。

②钨钛钴类（YT类）。适合加工塑性金属及韧性较好的材料，常用牌号如YT15等。

③钨钛钽（铌）钴类（YW类）。主要加工高锰钢、高温合金、不锈钢、铸铁及合金铸铁等，常用牌号如YW1等。

图3-5-4　车刀

2.按用途分类

1）常用车刀的形状结构与几何角度

（1）常用车刀的形状结构如图3-5-5所示。

图3-5-5　车刀外形

（2）车刀的几何角度如图3-5-6所示。

图3-5-6　车刀的几何角度

γ0—前角；α0—主后角；α′0—副后角；β0—楔角；κr—主偏角；κ′r—副偏角；εr—刀尖角；λs—刃倾角

2）90°外圆车刀

90°外圆车刀主要用于车削外圆、端面、倒角，分为粗、精车刀，如图3-5-7所示。

图3-5-7　90°外圆车刀

3）45°车刀

45°车刀（俗称弯头刀）主要用于车削端面、外圆、倒角等，如图3-5-8所示。

图3-5-8　45°车刀

4）硬质合金可转位车刀

硬质合金可转位车刀在前刀面上压制有合理的卷屑槽，有多条切削刃。其刀片机械固定在刀杆上，在车削过程中，如果有一条切削刃或一个面磨钝或磨损后，重新转过一个角度固紧即可使用，使用方便、快捷。硬质合金可转位车刀是今后车刀发展的一个基本方向，如图3-5-9所示。

图3-5-9　硬质合金可转位车刀

图3-5-10　硬质合金可转位车刀结构

（1）硬质合金可转位车刀由刀杆、刀片、刀垫和夹紧机构组成，如图3-5-10所示。

（2）刀片夹紧形式分为杠杆式、楔块式、偏心式、杠销式、上压式等，如图3-5-11所示。

图3-5-11　硬质合金可转位车刀刀片夹紧形式

（3）刀片在夹紧时应满足的条件如下：

①刀片夹紧定位要符合切削力的定位夹紧原理，切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。

②刀片周边尺寸定位需满足六点定位原理。

③切削力与装夹力的合力在定位基面（刀片与刀体）上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。

（4）硬质合金可转位车刀使用注意事项如下：

①合理选择切削用量，特别是硬质合金涂层刀片，应参照使用说明应用。

②夹紧刀片时，如果用力过大，刀片易碎，用力过小则刀片在车削过程中会由于松动而损坏。

③保证车刀刀片的定位面与刀槽的定位支承面接触良好。

五、车刀的刃磨

1.刃磨车刀时砂轮的选择

①氧化铝砂轮适用于高速钢刀具或碳素工具钢的刃磨。

②碳化硅砂轮适用于硬质合金刀具的刃磨。

2.刃磨车刀时的动作姿势与方法

①刃磨车刀时，人不能正对砂轮站立，应站在砂轮两侧（图3-5-12（a）），两手握刀距离适当放开，弯腰，双脚适当站开，两肘夹紧腰部，车刀主切削刃在砂轮水平中心位置，刀尖略微翘起3°～8°，如图3-5-12（b）所示。

②车刀刚接触砂轮时要慢，刃磨时缓慢作水平左右移动；车刀离开砂轮时为了尽可能保护切削刃，刀尖略微抬起后离开砂轮面，如图3-5-12（c）所示。

③修磨刀尖过渡刃时，眼睛要尖，动作要轻，从两后刀面交线下部慢慢往上磨至刀尖处，如图3-5-12（d）所示。

图3-5-12　车刀刃磨时的动作姿势

项目实施

车刀的刃磨步骤如下：

车刀的刃磨步骤以90°车刀为例，其他车刀的刃磨方法与之类似。选氧化铝砂轮粗磨三个刀面，选绿碳化硅砂轮粗磨主后刀面、副后刀面、前刀面，在车刀前刀面上磨断屑槽，再精修前刀面与主后刀面，保证主切削刃的锋利（如果是粗车刀，可以磨负倒棱），再磨后刀面，最后磨过渡刃与修光刃，并检查是否有其他缺陷。其刃磨过程如图3-5-13所示。

实训注意事项

（1）磨刀前，根据车刀材料选择合适的砂轮，检查砂轮机的防护装置是否齐全、完好。

（2）车刀刃磨时，站在砂轮侧面，不能用力过猛，以防打滑伤手。

（3）车刀主切削刃在砂轮水平中心线位置，刃磨时，缓慢左右水平移动。

图3-5-13　90°车刀的刃磨过程

（4）刃磨高速钢时应沾水冷却，以防车刀过热而退火；刃磨硬质合金时，不能沾水冷却，以防车刀局部降温太快而使车刀崩裂。

（5）注重刃磨车刀时动作习惯的养成。

（6）车刀刃磨结束后记住关闭电源。

任务评价

项目六　长轴的车削

实训目的和要求

▲掌握钻夹头的使用中心钻的钻削方法。

▲了解中心钻折断的原因及预防措施。

▲掌握一夹一顶安装工件的方法及一夹一顶车削轴类零件的方法。

▲遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

实训准备

续表

实训任务

编制如图3-6-1所示台阶轴的加工程序，并利用数控机床进行实际零件的加工。

图3-6-1

分析零件图

台阶轴由3段外圆及3个退刀槽构成，外圆处均有尺寸公差要求，两端φ28外圆表面粗糙度要求为Ra1.6。

确定加工方案及加工工艺路线

加工方案：毛坯材料为45钢φ35×150棒料，采用一夹一顶的装夹方法加工。

加工工艺路线如下：

①夹持零件毛坯，伸出卡盘约40 mm，找正并夹紧；

②平端面，车削φ30长20外圆做夹持部分；

③调头装夹，工件伸出卡盘20～30 mm；

④平端面，钻中心孔；

⑤装夹φ30长20外圆，安装后顶尖，根据工件长度调整尾座距离并紧固；

⑥车削φ28，φ30两处外圆至尺寸符合要求；

⑦车削两处3×2退刀槽；

⑧调头装夹已加工好的φ30外圆，拆下后顶尖，找正并夹紧；

⑨车端面，保证工件总长；

加工φ28，φ34两处外圆至尺寸符合要求；

车削3×2退刀槽。

相关知识

一、一夹一顶装夹车削应用场合

对于工件长度伸出较长，质量较重，端部刚性较差的工件，可采用一夹一顶装夹进行加工。利用三爪或四爪卡盘夹住工件一端，另一端用后顶尖顶住，形成一夹一顶装夹结构，如图3-6-2所示。

图3-6-2　一夹一顶装夹车削工件

二、一夹一顶装夹工件的特点

①装夹比较安全、可靠，能承受较大的轴向切削力；

②安装刚性好，轴向定位正确；

③增强较长工件端部的刚性，有利于提高加工精度和表面质量；

④卡盘卡爪和顶尖重复限制工件的自由度，影响了工件的加工精度；

⑤尾座中心线与主轴中心线产生偏移，车削时轴向容易产生锥度；

⑥较长的轴类零件，中间刚性较差，需增加中心架或跟刀架，对操作者技能程度提出较高的要求。

综上所述，利用一夹一顶装夹加工零件时，工件的装夹长度要尽量短；要进行尾座偏移量的调整。一夹一顶装夹是车削轴类零件最常用的方法。

三、一夹一顶装夹结构

一夹一顶车削，最好要求用轴向限位支撑或利用工件的阶台作限位，否则在轴向切削力的作用下，工件容易产生轴向位移。如果不采用轴向限位支撑，加工者必须随时注意后顶尖的支顶紧、松情况，并及时进行调整，以防发生事故。装夹结构如图3-6-3所示。

图3-6-3　装夹结构

四、一夹一顶装夹定位原理

两个或两个以上支承点重复限制同一个自由度，称为过过位。用一夹一顶方式装夹工件，当卡盘夹持部分较长时，卡盘限制了4个自由度，，y，z后顶尖限制了两个自由度y，z，重复限制了两个自由度y，z。为了消除过定位，卡盘夹持部位应较短，只限制两个自由度，，后顶尖限制两个自由度y，z，是不完全定位。

过定位对工件的定位精度有影响，一般要消除过定位。只有工件的定位基准、夹具的定位元件精度很高时，方可允许过定位存在。

五、中心孔的作用（图3-6-4）

①A型中心孔不带护锥，一般用于工件精度要求不高或不需多次装夹、不留中心孔的零件。

②B型中心孔带有护锥，适用于精度要求较高，工序较多的工件。

③C型中心孔带有螺孔，适用于需要把其他零件固定在轴上时使用。

④R型中心孔锥面呈弧形，适用于轻型或高精度工件的加工。

图3-6-4　中心孔的分类

六、中心钻

直径6 mm以下的中心孔通常用中心钻直接钻出。常用的中心钻是用高速钢制成的。A型中心钻不带保护锥，B型中心钻带保护锥，如图3-6-5所示。

图3-6-5　中心钻

七、中心钻折断的原因

钻中心孔时，由于中心钻切削部分的直径很小，承受不了过大的切削力，稍不注意，就会使中心钻折断。中心钻折断的原因有以下几点：

①中心钻轴线与工件旋转中心不一致，使中心钻受到一个附加力而折断；

②工件端面没车平，或中心留有凸头，中心钻因不能正确定心而折断；

③切削用量选用不合适，如工件转速过低而中心钻进给太快使中心钻折断；

④中心钻磨损以后，强行钻入工件也会使中心钻折断；

⑤没有浇注充分的切削液或没及时清除切屑，影响顺利排屑，以致切屑堵塞在中心孔内而挤断中心钻。

项目实施

（1）指导教师分析加工工艺，讲解加工方法；

（2）指导教师示范中心孔的钻削方法；

（3）指导教师示范一夹一顶装夹方法；

（4）学生编写加工程序，加工台阶轴；

（5）学生完成零件的车削，尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（6）学生填写实训报告；

（7）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）钻中心孔时，中心钻必须对准工件的旋转中心，以防中心钻折断；

（2）中心孔直径应按工件直径和质量取；

（3）钻中心孔宜用较高的转速，进给量要小，加注润滑油，并注意排屑；

（4）中心孔钻好后，应稍微停留后再退出，使中心孔光洁；

（5）后顶尖安装好后，检查刀台行程，观察有无碰撞现象；

（6）加工过程中，要经常注意顶尖的松紧程度，并及时加以调整；

（7）要按照操作步骤逐一进行训练，实习中对未涉及的问题及不明白处要询问指导教师，切忌盲目加工；

（8）尺寸及表面粗糙度达不到要求时，要找出其中原因，知道正确的操作方法及注意事项；

（9）指导教师要巡回指导。

任务评价

课后思考

1.采用一夹一顶装夹时要准备哪些工具？

2.中心钻折断的原因有哪些？