车削加工的过程及应用毕业设计论文 - 图文(4)

车削加工的过程及应用

取较大的前角；反之取较小前角。前角有正与负的区分（图3-3）。

图3-2 车刀的主要角度 图3-3 前角的正与负

（2）后角α0 主后刀面与切削平面之间的夹角。

后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损，并配合前角影响切削刃的锋利和强度。后角大，切削刃锋利，但过大，切削刃脆弱，散热差，刀具易磨损。通常粗加工、工件材料较硬或承受冲击载荷的刀具，后角α0取较小值（6°~8°）。反之α0取较大值（8°~12°）。

（3）主偏角kr 主切削刃和假定进给方向在基面Pr上投影的夹角。 主偏角的大小影响切削断面形状和切削分力的大小。当背吃刀量和进给量一定时，减小主偏角，将得到薄而宽的切屑。由于主切削刃单位长度上的负荷减小，且改善了散热条件，使刀具磨损减小。但减小主偏角时，切削背向力Fp增大，若加工刚度较差的工件，易引起工件变形，并可能产生振动。有时主偏角也根据工件加工形状来定。

（4）副偏角k'r 副切削刃和假定进给的相反方向在基面Pr上投影的夹角。 副偏角的主要作用是减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少刀具磨损和防止切削时产生振动。减小副偏角，可减少切削残留面积，降低已加工面的粗糙度值（图3-4）。一般车刀副偏角取5°~15°，精加工时取最小值，必要时可

磨出k'r=0°的一段修光刃，其长度为进给量f的1.2~1.5倍。

图3-4 副偏角对残留面积的影响

（5）刃倾角λs 在主切削平面Ps里测量的主切削刃与基面间的夹角。

λs=0时称为直角切削，λs0时称为斜角切削。刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。刃倾角取负可起到增强刀头的作用，但也会使背向力Fp增大，可能引起振动，而且还会使切削排向已加工表面，易划伤已加工表面。粗加工与断续切削时取负值，精加工时取正值或零度。

选择刀具时在保证一定强度的强度时应使刀具尽量锋利。刀具的角度选择宜采用大的前角、刃倾角和主偏角，小的后角。

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3.2.3车刀的工作角度

车刀的工作角度是在工作参考系中定义的，在实际生产过程中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，使刀具的实际切削角度不同于其在静止参考系中的角度。假定进给运动较慢，其对合成运动的影响较小，则此时合成运动与假定主运动方向重合；同时刀具安装正确，即车刀刀尖与工件回转轴线等高，刀柄纵向轴线垂直于进给方向和刀柄面水平安装等，这时车刀的工作角度近似于标注角度。

（1）刀尖安装高低的影响

车外圆时若刀尖高于工件的回转轴线，则工作前角?0e0，工作后角α0eα0；若刀尖低时则相反。

图3-5 车刀安装高低对前角和后角的影响

（2）刀杆中心线安装偏斜的影响 当刀杆中心线与进给方向不垂直时，工作主偏角kre和工作副偏角k're将发生变化。

图3-6 车刀安装偏斜对主偏角和副偏角的影响

（3）进给运动对工作角度的影响 以切断刀或车端面为例，当存在较大的横向进给运动时，刀尖的运动轨迹为阿基米德螺旋线，这时实际的切削平面和基面都发生了变化，从而形成了与标注角度不同的工作前角和后角。

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图3-7 横向进给对前角和后角的影响

4.车削加工的应用及其经济性原则

4.1车削加工的应用及其特点

任何复杂零件结构都可由构图要素点、线、面构成。点做直线运动构成线，线绕点运动构成面面绕一点或线运动构成体。车削加工在实际生产中应用广泛，最常见的是回转体的加工如外圆柱面、球面、锥面的加工。平面的加工，采用车床对有转动圆度有一定要求的端面进行端平面加工。内圆孔的加工，普通内圆孔、阶梯孔的车镗加工。成形加工，螺纹线的加工、滚花加工等。

车削加工具有以下特点：

（1）切削过程比较平稳，除断续切削外，车削一般是连续进行的，无冲击，切削力变化小，允许采用较大的切削用量，如高速切削和强力切削（ap较大），以提高生产率。

（2）刀具简单，车刀是各种刀具中最简单的一种，其制造、刃磨和安装都很方便，选用合理的切削角度较为灵活，刀具成本也低。

（3）易于保证工件各加工面的位置精度。在一次安装中可同时加工其它外圆面、内孔、端面和切槽等，可以保证这些表面之间的位置精度，如同轴度、垂直度等。

（4）适应加工各种材料，如钢料、铸铁和非金属材料（有机玻璃、橡胶、胶木等），尤其是适应加工不宜磨削的有色金属零件的精细切削。

4.2车削加工工艺的经济性

优质、高产、低成本是生产企业追求产品市场占有率的最基本要求。生产率是指单位时间内制造出合格产品的数量，或生产一个产品所花费的工人劳动时间。单位时间由基本工艺时间（即生产一个零件所需的切削总时间）、辅助时间和其他与生产无直接关系的时间构成。

在车削加工中基本工艺时间可参考下列公式进行计算。

式中：L——车刀行程长度，mm；

i——切去加工余量所需的走刀次数，h/ap数值取整数； h——外圆面加工余量的一半，mm； n——主轴转速，r/min； f——进给量，mm/r；

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ap——背吃刀量，mm。

车削生产中应尽量遵循以下原则：

（1）尽可能采用先进的毛坯制造方法和工艺，减小加工余量。 （2）合理选择切削用量，粗加工时可采用强力切削（增大f和ap），精加工时可采用高速切削。

（3）尽量采用：先进的夹具（如液压、气动夹具，组合夹具）；快换刀夹、自动换刀装置和先进刀具结构（如机夹可转位刀片刀具）；先进量具（如数字显示式）

（4）采用多工位、多件、多刀及成形刀具加工。

（5）尽可能采用先进、高效的机床设备和自动化控制系统（如自动与半自动机床、数控机床、加工中心等）。 以上措施均能减少操作时间。此外改进生产管理（妥善安排和调度），改善劳动条件，做好各项技术准备等，均能减少其它时间的消耗。尽量扩大生产批量，在小批量生产时采用成组工艺可降低准备终结时间的影响。

5.车削加工设备简介

5.1机床的组成

一般情况下，机床主要由结构部分、传动部分和导向部分组成。

机床结构部分包括床身结构、操纵装置和能量转换与控制的部分。如车床的机床结构就主要由床身、溜板箱等构成。

5.2机床的传动

机床传动主要包括以下三点：

（1）通过轴承、导轨、等各种机械结构并使用电器控制技术使运动部件按照预想的精确运动轨迹运动，以获得符合需要的准确加工表面。

（2）使用纯机械、纯电气或机电结合的手段，根据加工的 需要实现各种运动的控制与分配，并使运动部件实现准确的运动加速度、速度、位移等运动规律。 （3）应用各种机械结构，按加工过程运动方式的需要，使运动的形式实现准确的转换。

普通车床主要以三相交流异步电机作为其各部件传动系统的动力，运动速度的改变则主要由变速齿轮轮箱来完成。

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5.3机床的导向

机床的导向可分为圆轨迹导向和直线轨迹导向两大方向，它们都是为了保证加工过程中刀具与工件的准确几何关系，达到完成加工、确保形状精度要求的目的。

车床的主轴主要是实现精确的圆轨迹运动。根据CA6140车床的主轴结构图，其转动的圆轨迹精度依靠前后滚动轴承的精度和间隙的调整来实现。

图5-1 CA6140普通卧式车床的主轴结构

1-主轴；2-前轴承；3-箱体；4-传动齿轮；5-进给齿轮；6-后轴承

对于普通车床实现直线运动轨迹主要是依靠直线导轨。滑动导轨的加工制造成本相对较低，长期应用于各机床中。

5.4数控车床的简介

二战后依托计算机技术的飞速发展，数控技术也快速起飞。自1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院宣称研制出世界第一台由电子管组成的计算机为基础的数控铣床。世界各工业国家数控机床技术也不断发展。

现在世界主流数控系统依旧掌握在少数工业发达国家，在数控系统领域主要有西门子系统、法拉克系统等。

我国自1958年由清华大学和哈尔滨工业大学先后研制成我国第一台数控铣床。国内也出现了几种主流数控系统，具有代表性的主要有“蓝天Ⅰ型”“华中数控”“航天Ⅰ型”等。

6.结论

伴随着科学技术的发展，制造业对生产提出了更加严格的要求，除了在满足“高品质”“高生产率”“低成本”的需求外，又根据社会发展提出了新的要求即“零废品”“零库存”“快速响应”等新的加工技术要求。只有不断的改进生产工艺，提高生产设备技术水平最终才能立足于世界制造业大潮中。

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