项目3阶梯配合件车削加工 本项目的教学目的为培养学生具备合理安排加工工艺的能力，同时根据加工工艺在普通车床上独立完成复杂零件的加工，为将来胜任工作岗位的知识要求和技能要求奠定良好的基础。 本项目已知材料为45钢棒料。根据零件图，制定零件加工工艺，正确选择加工所需的刀具、夹具、量具及辅助工具，合理选择工艺参数，在普通车床上进行实际加工，最后对加工后的零件进检测、评价。 3.1项目知识链接 加工余量的确定.pdf 工序尺寸及其公差的确定.pdf 3.1.1车床基本工艺(车内孔) 在车床上对工件的孔进行车削的方法称为车孔(又称镗孔)，车孔是对锻出、铸出或钻出的孔的进一步加工。车孔可以部分地纠正原来孔轴线的偏斜，可以作为粗加工，也可以作为精加工。车孔的表面粗糙度Ra的值为3.2~1.6μm。 1. 内孔车刀 车孔分为车通孔和车不通孔，如图31所示，内孔车刀也分为通孔车刀和不通孔车刀两种。通孔车刀的主偏角为45°~75°，副偏角为10°~20°； 不通孔或台阶孔车刀主偏角大于90°，常取92°~95°； 另外，刀尖至刀杆背面的距离必须小于孔径R的一半，否则无法车平孔底平面。 图31车内孔 当车刀纵向进给至孔底时，需作横向进给车平孔底平面，以保证孔底平面与孔轴线垂直。选择内孔车刀时，车刀杆应尽可能粗一些； 安装车刀时，伸出刀架的长度应尽量小，一般取大于工件孔长为4~10mm即可； 内孔车刀后角应略大些，取8°~12°，为避免刀杆后刀面与孔壁相碰，一般可磨成双重后角； 前刀面上需刃磨断屑槽。 2. 车刀的装夹 装夹内孔车刀，原则上刀尖高度应与工件中心等高，实际加工时要适当调整。精加工时，刀尖装得要略高于主轴中心，使工作后角增大，以免颤动和扎刀； 粗加工时，刀尖略低于工件中心，以增加前角。 3. 车削用量选择 车孔时，因刀杆细、刀头散热体积小，且不加切削液，所以进给量f和背吃刀量ap应比车外圆时小些，需进行多次走刀，生产率较低。粗车通孔时，当孔快要车通时，应停止机动进给，改用手动进给，以防崩刃。 3.1.2工艺装备： 千分尺、内径量表 1. 千分尺 千分尺的使用和 读数方法.mp4 1) 外径千分尺的结构原理 常用外径千分尺的结构原理见表31。其固定套管上的刻线轴向长0.5mm/格。微分筒圆锥面上刻线沿周向等分50格。测微螺杆的螺距为0.5mm，微分筒与测微螺杆连接在一起，因此微分筒每回转一圈，测微螺杆连同微分筒轴向移动一个螺距0.5mm。微分筒每转1格，则测微螺杆与微分筒轴向移动0.01mm。 表31外径千分尺结构原理 名称图示功用 千分尺 千分尺的精度为0.01mm。主要用于测量精度要求较高的情况。常用的类型有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、公法线千分尺等 2) 外径千分尺的使用方法与注意事项 (1) 使用方法。 ① 零位检查。使用前应擦净砧座和测微螺杆的端面，校正千分尺零位的准确性。  0~25mm的外径千分尺，可转动棘轮，使砧座端面和测微螺杆的端面贴平，当棘轮发出响声后停止转动，观察微分筒零线和固定套管基准线是否对齐。  25~50mm、50~75mm、75~100mm外径千分尺可通过附件标准样柱进行零位检查。 ② 测量。  擦净工件被测表面、外径千分尺砧座和测微螺杆的端面。  左手握尺架，右手转动微分筒，使测微螺杆端面靠近工件被测表面。  转动棘轮，使测微螺杆端面与工件被测表面接触，直到棘轮打滑发出响声为止。  读出尺寸数值。 (2) 注意事项。 ① 根据工件被测尺寸正确选择外径千分尺的规格。 ② 使用外径千分尺测量前应校正零位。 ③ 测量时，当测微螺杆端面接近工件被测表面后，只能使用棘轮转动使其接触。退出接触时则反转微分筒。 ④ 不准用外径千分尺测量粗糙表面。 ⑤ 必须等机床停稳后才能测量。 ⑥ 若需要取下千分尺再识读，则应先扳动锁紧手柄，锁住测微螺杆。 3) 外径千分尺的读数方法 外径千分尺的读数方法和示例见表32。 表32外径千分尺的读数方法和示例 单位： mm 步骤123 内容读出整数值读出小数值得出结果 方法 示例读出固定套筒上露出的刻线最大值 找出微分筒上与固定套筒基准线对齐的刻线，用此刻线的格数乘以0.01mm 将读出的整数值与小数值相加 80.528.52 100.2510.25 100.7510.75 2. 内径量表 内径百分表的安装 与使用布局.mp4 内径量表是一种测量内孔直径的量具，是内径百分表与内径千分表的统称(需换表头)。常用的规格有： 10~18、18~35、35~50、50~100、50~160、100~160、160~250。 1) 内径量表的结构原理 内径量表是内量杠杆式测量架和百分表的组合，是将测头的直线位移变为指针的角位移的计量器具，用比较测量法测量或检验零件的内孔、深孔直径及其形状精度。常见的内径百分表的结构原理见表33。 表33内径百分表的结构原理 名称图示功用 内径 百分表 常用于内孔尺寸的测量与检验，测量精度为0.01mm 2) 内径百分表的使用 (1) 使用前检。 ① 检查表头的相互作用和稳定性。 ② 检查活动测量头和可换测量头表面光洁,连接稳固。 (2) 读数方法。 ① 读百分表时，要在主指针停止摆动后再开始读数，读数时，眼睛的视线要垂直于表盘，正对主指针来读数，偏视会造成读数误差。 ② 测量时，观察指针转过的刻度数目，乘以分度值得出测量尺寸。 (3) 使用方法。 ① 把百分表插入量表直管轴孔中,压缩百分表一圈,紧固。 ② 选取并安装可换测量头,紧固。 ③ 测量时手握隔热装置。 ④ 根据被测尺寸调整零位。用已知尺寸的环规或平行平面(千分尺)调整零位,以孔轴向的最小尺寸或平面间任意方向内均最小的尺寸对0位,然后反复测量同一位置2或3次后检查指针是否仍与0位对齐,如不齐则重调。为读数方便,可用整数来定0位位置。 ⑤ 测量时,摆动内径百分表,找到轴向平面的最小尺寸(转折点)来读数。 ⑥ 测量杆、测量头、百分表等配套使用,不要与其他表混用。 3.2拓展知识链接 工件材料的切削加工性.pdf 3.2.1切削用量的选择 选择合理的切削用量是切削加工中十分重要的环节，它对保证加工质量、降低加工成本和提高生产率有着非常重要的意义。切削条件不同，切削用量的合理值有较大的变化。切削用量的合理值是指在充分发挥机床、刀具的性能，保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量值。 选择切削用量时，要综合考虑其对切削过程、生产率和刀具寿命的影响，最后确定一个合理值。粗加工时，由于要尽量保证较高的生产率和必要的刀具寿命，应优先选择大的背吃刀量ap，其次根据机床动力刚性限制条件选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具寿命确定合适的切削速度vc； 精加工时，由于要保证工件的加工质量，应选用较小的进给量f和背吃刀量ap，选用尽可能高的切削速度vc。 1. 背吃刀量ap的选择 粗加工时，在机床功率足够时，应尽可能选取较大的背吃刀量，最好一次进给将该工序的加工余量全部切完。当加工余量太大、机床功率不足、刀具强度不够时，可分两次或多次走刀将余量切完。切削表层有硬皮的铸、锻件或切削不锈钢等加工硬化较严重的材料时，应尽量使背吃刀量ap越过硬皮或硬化层深度，以保护刀尖。半精加工和精加工时的背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗加工后留下的余量确定的。如半精车时选取ap=0.5~2.0mm，精车时选取ap=0.1~0.8mm。 2. 进给量f的选择 粗加工时，进给量f的选择主要受切削力的限制。在机床刀具夹具工件工艺系统的刚度和强度良好的情况下，可选择较大的进给量值； 在半精加工和精加工时，由于进给量对工件已加工表面的表面粗糙度值影响很大，进给量一般取值较小。 3. 切削速度vc的选择 粗加工时，背吃刀量和进给量都较大，切削速度受合理刀具寿命和机床功率的限制，一般取较小值； 反之精加工时选择较高的切削速度。选择切削速度时，还应考虑工件材料、刀具材料(如用硬质合金车刀精车时，一般采用较高的切削速度，vc>80m/min； 用高速钢车刀精车时，一般选用较低的切削速度，vc<5m/min)以及切削条件等因素。 在实际生产中，往往是已知工件直径，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，以便调整车床。 【例31】在CA6140型车床上车削260mm的带轮外圆，选择切削速度90m/min，求主轴转速。 解： n=1000vc/(π·d)=1000×90/(3.14×260)=110(r/min) 计算出车床主轴转速后，应选取与铭牌上接近的较小的转速。故车削该工件时，应选取CA6140型卧式车床铭牌上接近的较小转速，即选取n=100r/min作为车床的实际转速。 切削用量的选取方法有计算法和查表法。在大多数情况下，切削用量应根据给定的条件按有关切削用量手册中推荐的数值选取。 3.2.2切削液的选择 在切削过程中合理使用切削液，可以改善切屑、工件与刀具的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减少刀具磨损，抑制积屑瘤的生长，从而提高生产率和加工质量。 1. 切削液的作用 切削液主要起冷却和润滑的作用，同时还具有良好的清洗和防锈功用。 (1) 冷却作用。切削液的冷却作用，主要靠热传导带走大量的热来降低切削温度。一般来说，水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间而接近于水溶液。 (2) 润滑作用。切削液渗透到切削区后，在刀具、工件、切屑界面上形成润滑油膜，减小摩擦。润滑性能的强弱取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。 (3) 清洗作用。在加工脆性材料形成崩碎切屑或加工塑性工件形成粉末切屑(如磨削)时，要求切削液具有良好的清洗作用和冲刷作用。清洗作用的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。为了提高切削液的清洗能力，及时冲走碎屑及磨粉，在使用时往往给予一定的压力，并保持足够的流量。 (4) 防锈作用。为了减小工件、机床、刀具受周围介质(空气、水分等)的腐蚀，要求切削液具有一定的防锈作用。防锈作用的好坏，取决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的作用。在气候潮湿地区，对防锈作用的要求显得更为突出。 2. 切削液的种类 金属切削加工中，最常用的切削液可分为水溶性切削液和油溶性切削液两大类，见表34。 3. 切削液的选择 切削液品种繁多、性能各异，在切削加工时应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求的具体情况合理选用，以取得良好的效果。另外，还要求切削液无毒无异味、绿色环保、不影响人身健康、不变质及具有良好的化学稳定性等。 表34切削液的种类、成分、性能、作用和用途 种类成分性能和作用用途 水溶性切削液 水溶液以软水为主，加入防锈剂、防 霉剂，有的还加入油性添加剂、 表面活性剂以增强润滑性 主要起冷却作用常用于粗加工 乳化液 配制成3％~5%的低含量乳化液 主要起冷却作用，但润滑和防锈性能较差用于粗加工、难加工的材料和细长工件的加工 配制成高含量乳化液 加入一定的极压添加剂和防锈添加剂 提高其润滑和防锈性能 精加工用高含量乳化液 用高速钢刀具粗加工和对钢料精加工时用极压乳化液； 钻削、铰削和加工深孔等半封闭状态下，用黏度较小的极压乳化液 合成切 削液由水、各种表面活性剂和化学添加剂组成，如国产DX148多效合成切削液有良好的使用效果 冷却、润滑、清洗和防锈性能较好，不含油，可节省能源，有利于环保国内外推广使用的高性能切削液，国外的使用率达到60%，在我国工厂中的使用也日益增多 油溶性切削液 切削油 矿物油 LAN15、LAN22、LAN32全损耗系统用油润滑作用较好在普通精车削、螺纹精加工中使用甚广 轻质柴油、煤油等煤油的渗透和清洗作用较突出在精加工铝合金、铸铁和高速钢铰刀铰孔中使用 动植 物油食用油 能形成较牢固的润滑膜，其润滑效果比纯矿物油好，但易变质 应尽量少用或不用 复合油矿物油与动植物油的混合油润滑、渗透和清洗作用均较好应用范围广 极压切削油 在矿物油中添加氯、硫、磷等极压添加剂和防锈添加剂配制而成。常用的有氯化切削油和硫化切削油 它在高温下不破坏润滑膜，具有良好的润滑效果，防锈性能也得到了提高 使用高速钢刀具对钢料精加工时，用钻削、铰削和加工深孔等半封闭状态下工作时， 用黏度较小的极压切削油 (1) 根据工件材料选用。切削钢料等塑性材料需用切削液，切削铸铁等脆性材料可不用切削液，后者使用切削液的作用不明显，反而会弄脏工作场地和使碎屑黏附在机床导轨与滑板间造成阻塞和擦伤。切削高强度钢、高温合金等难切削材料时，应选用极压切削油或极压乳化液； 切削铜、铝及其合金时，不能使用含硫的切削液，因为硫对其有腐蚀作用。 (2) 根据刀具材料选用。高速钢刀具热硬性差，粗加工时应选用以冷却作用为主的切削液，主要目的是降低切削温度，但在中、低速精加工切削时(包括铰削、拉削、螺纹加工、剃齿等)，应选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的乳化液或复合油，但必须连续、充分浇注，以免刀具因冷热不均匀产生较大内应力而导致破裂。 (3) 根据加工方法选用。对于钻孔、攻螺纹、铰孔和拉削等，由于导向部分和校准部分与已加工表面摩擦较大，通常选用乳化液、极压乳化液和极压切削油。成形刀具、螺纹刀具及齿轮刀具应保证有较高的寿命，通常选用润滑性能好的切削油、高浓度的极压乳化液或极压切削油。磨削加工，由于磨屑微小而且磨削温度很高，故选用冷却和清洗性能好的切削液，如水溶液、乳化液。磨削难加工材料时，宜选用有一定润滑性能的水溶液和极压乳化液。 (4) 根据加工要求选用。粗加工时，金属切除量大，切削温度高，应选用冷却作用好的切削液； 精加工时，为保证加工质量，宜选用润滑作用好的极压切削液。 4. 使用切削液的注意事项 (1) 油状乳化液必须用水稀释后才能使用。但乳化液会污染环境，应尽量选用环保型切削液。 (2) 切削液必须浇注在切削区域内，如图32所示，因为该区域是切削热源。 (3) 控制好切削液的流量。流量太小或断续使用，起不到应有作用； 流量太大，则会造成切削液浪费。 (4) 加注切削液的方法可以采用浇注法和高压冷却法。浇注法是一种简便易行、应用广泛的方法，一般车床均有这种冷却系统，如图33（a）所示； 高压冷却法是以较高的压力和流量将切削液喷向切削区，如图33（b）所示，这种方法一般用于半封闭加工或车削难加工材料。 图32切削液浇注的区域 图33加注切削液的方法 3.3项目技能链接 3.3.1项目资讯 (1) 温习项目3相关知识链接。 (2) 联系项目加工内容，学习车工操作安全规范与岗位职责。 (3) 联系项目知识链接内容，分析阶梯配合件零件设计图结构工艺性，如图34所示。 图34榔头组件设计图纸 (4) 根据图样和技术要求，了解图样上有关加工部位的尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度要求。 ① 阳件： 该零件径向的最大基本尺寸为50mm，此处为自由公差； 阶梯部分的基本尺寸为38mm与28mm，尺寸公差分别为0.025mm和0.021mm，轴线为径向的设计基准，轴向的最大基本尺寸为55mm，此处为自由公差； 阶梯部分的基本尺寸为25mm和20m，尺寸公差分别为0.05mm和0.1mm； 其中三个面的表面粗糙度为Ra3.2μm，其余三个面的表面粗糙度为Ra6.3μm。零件右端面为轴向的设计基准。 ② 阴件： 该零件径向的外圆基本尺寸为50mm，此处为自由公差； 内孔部分的基本尺寸为38mm与28mm，尺寸公差分别为0.039mm和0.033mm，轴线为径向的设计基准，轴向的最大基本尺寸为45mm，尺寸公差为0.2mm； 内孔阶梯部分的基本尺寸为25mm，尺寸公差分别为0.1mm； 其中三个面的表面粗糙度为Ra3.2μm，其余三个面的表面粗糙度为Ra6.3μm。零件右端面为轴向的设计基准。 (5) 确定定位基准面。选择零件上的设计基准作定位基准面。基准面应首先加工，并用其作为加工其余各面时的定位基准面。 3.3.2决策与计划 （1） 工艺路线。 分组讨论，拟定工艺路线(见图35)。 图35加工工艺路线 （2） 机械加工工艺规程。 根据工艺路线确定切削参数，填写机械加工工艺规程(见图36)。