車削是一種用來(lái)加工圓柱面的金屬切削方法——工件繞主軸旋轉(zhuǎn)民议，刀具做徑向或軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，切削出想要的表面。從一般意義上講：車削指的是用單刃刀具切削出任意的圓柱面捅僵。講的更具體些：車削經(jīng)常被用來(lái)切削與工件軸平行的外圓表面。對(duì)與工件軸垂直的表面進(jìn)行的切削叫做端面車削眨层。車削時(shí)帅唬，刀具主要沿機(jī)床主軸做軸向進(jìn)給動(dòng)作。端面車削時(shí)蘸腾，刀具則主要做徑向進(jìn)給動(dòng)作噪怜。錐形和仿形表面的車削則要求刀具既做軸向，又做徑向進(jìn)給動(dòng)作鸟焊，這種車削又稱作仿形車削予售。

　　大多數(shù)車削加工的切削特征都很相似场致。如果只能用一把刀具在一個(gè)既定的表面上進(jìn)行車削。這把刀必須在一定程度上探出夾具一部分湿斩，才能讓夾具與旋轉(zhuǎn)的工件保持一定距離籍投。車削開(kāi)始后，刀具開(kāi)始切削工件忧埠，直到整個(gè)加工過(guò)程結(jié)束圣烤。在這個(gè)過(guò)程中，刀具將工件車削成一個(gè)圓柱體表面坤乌，其切割速度和切割尺寸都是恒定的喘建。在端面車削的時(shí)候，切削速度與工件直徑成比例變化哼御。當(dāng)?shù)毒呒磳⒔咏ぜ行牡臅r(shí)候坯临，切削速度會(huì)降低。有的時(shí)候當(dāng)?shù)毒呓咏ぜ行臅r(shí)恋昼，主軸會(huì)加速以提高工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度看靠。

　　總之，車削是一種常見(jiàn)的金屬切削方法液肌。除了開(kāi)始和結(jié)束這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)挟炬，其他時(shí)候刀具所受的力以及刀尖的溫度，基本上都是恒定的嗦哆。端面車削有所不同辟宗，其切削速度是變化的，因而刀尖溫度會(huì)有所波動(dòng)吝秕。在切削大直徑工件時(shí)泊脐，還可能會(huì)產(chǎn)生高溫。但是由于切削速度只是影響切削力的一個(gè)小因素烁峭，因此作用在端面車削刀具上的力可以看做是恒定的容客。

　　相關(guān)的車削操作

　　除了車削和端面車削外，車床還能被用來(lái)干別的事情挤毯。

　　在車床上可以進(jìn)行的工作蛙途，幾乎都采用單刃刀具。下文列出了車床可以勝任的其他6種加工：

　　切角：用刀具切除圓柱體邊上的一個(gè)角两漫。

　　切斷：刀具做徑向進(jìn)給汤袭，沿著工件的長(zhǎng)，在一個(gè)特殊的地點(diǎn)切入旋轉(zhuǎn)的工件將其切成兩半宅集。

　　車縲紋：用一個(gè)尖口刀具直線進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)工件的內(nèi)或外表面席栅，切削出內(nèi)或外螺紋。

　　搪孔：擴(kuò)大一個(gè)預(yù)制孔的尺寸拔灾。將一個(gè)尖口刀具與旋轉(zhuǎn)軸平行直線進(jìn)給來(lái)擴(kuò)大孔的尺寸署霸。

　　鉆孔：將鉆頭沿著工件軸切入工件內(nèi)暖鬓，開(kāi)出一個(gè)孔。鉆孔完成后赠魂，可以再鉸孔或是搪孔來(lái)提高孔的精確度和表面光潔度麸档。

　　滾花：用刀具來(lái)在工件表面滾壓出規(guī)則的交叉圖案。

　　刀夾的類型

　　ANSI車削刀夾編碼系統(tǒng)用幾個(gè)字母缆刁，通過(guò)導(dǎo)程角和端刃角數(shù)值來(lái)說(shuō)明車削刀夾的特定幾何形狀乃沙。ANSI車削刀夾系統(tǒng)共列出了7種基本的刀具類型，它們能夠完成幾乎所有的車床加工诗舰，包括車削警儒、端面車削、切槽始衅、車螺紋、和切斷等等缭保。這7種主要的刀具類型的代表符號(hào)是A汛闸，B，C艺骂，D诸老，E，F(xiàn)钳恕，G别伏。

　　A型：直柄，帶0°斜切削刃角忧额，用于車削厘肮。

　　B型：直柄，帶15°斜切削刃角武帚，用于車削咆杯。

　　C型：直柄，帶0°端刃角称海，用于切斷和切槽终太。

　　D型：直柄，帶45°斜切削角脓甘，用于車削

　　E型：直柄辰丛，帶30°斜切削角，用于車螺紋茅祠。

　　F型：曲柄向酝。帶0°端刃角，用于端面車削舒跌。

　　G型：曲柄村肯。帶0°斜切削角睡清。這是A型刀具的一種，只不過(guò)間隙更大喊解，用于離車床卡盤(pán)較近的車削刨仑。

　　切削刀片的形狀

　　可轉(zhuǎn)位車削刀片分多種形狀、尺寸和厚度夹姥；有的帶直孔杉武，有的帶埋頭孔，有的不帶孔辙售；有的車削刀片一邊帶斷屑槽轻抱，有的兩邊都有斷屑槽，有的則不帶斷屑槽旦部。要根據(jù)刀片和斷屑槽的幾何形狀來(lái)選擇合適的車削刀夾祈搜，只有這樣才能提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)刀具的使用壽命士八。

　　針對(duì)一種工件材料或是工件硬度容燕，確定采用何種幾何形狀的刀片時(shí)，應(yīng)充分考慮到刀片的強(qiáng)度婚度。三角刀片是應(yīng)用最廣泛也是最常見(jiàn)的刀片形狀蘸秘。上文提到的7種基本車削刀夾都能用三角刀片。菱形刀片主要用作仿形車削蝗茁，而方形刀片則通常用作導(dǎo)角刀具僚洋。根據(jù)刀片的形狀，我們可以判定刀片的強(qiáng)度：刀片邊上的夾角越大泊术，刀片的強(qiáng)度越大候赏。

　　工作條件

　　工作條件決定了三個(gè)重要的金屬切削變量：金屬切削率、刀具壽命和表面光潔度沃菩。我們必須創(chuàng)造正確的工作條件酗裕，平衡好這三個(gè)變量的關(guān)系，從而以盡量低的單位加工成本伐薯，獲得最大的生產(chǎn)效率和最好的表面光潔度弥禀。

　　任何加工生產(chǎn)的成功都依賴于工件和刀具的結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)工件不剛或不硬诡岂，刀具或機(jī)床部件必須接觸加工區(qū)域的時(shí)候骏芍，結(jié)構(gòu)會(huì)變得尤其重要。

　　工件登鄙，刀具既憔，以及機(jī)床的變形是不可避免的。這些變形通常都非常微小骤公，不會(huì)給操作帶來(lái)什么影響抚官，也經(jīng)常被人們所忽略扬跋。只有當(dāng)變形導(dǎo)致產(chǎn)生咔嚓聲，振動(dòng)或是扭曲的時(shí)候凌节，它才會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題钦听。因此，我們有必要花時(shí)間和精力來(lái)確保刀具和工件結(jié)構(gòu)盡可能的穩(wěn)固倍奢，這一點(diǎn)在進(jìn)行重型或是斷續(xù)切削的時(shí)候尤其重要朴上。

　　在加工異型工件，尤其是那些重量分布不均勻和偏心的工件的時(shí)候卒煞，要考慮到平衡性問(wèn)題痪宰。不平衡可能會(huì)帶來(lái)安全隱患，導(dǎo)致切削不精確畔裕，產(chǎn)生喀嚓聲衣撬，甚至?xí)p壞機(jī)床。在低速狀態(tài)下扮饶，不平衡問(wèn)題可能不是很突出具练，但隨著速度的提高，這個(gè)問(wèn)題會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重淫蜕。不平衡的情況大部分發(fā)生在使用轉(zhuǎn)盤(pán)和車床面板的時(shí)候恐氓。

　　隨著材料被刀具從工件上切削下去抬奠，平衡關(guān)系會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變肩检。如果一系列的粗切導(dǎo)致工件變得不平衡，那么等到提高速度進(jìn)行精切削的時(shí)候蚓绞，不平衡問(wèn)題就會(huì)變得更復(fù)雜泉疆。因此，在車削還沒(méi)到精加工表面處理這個(gè)階段的時(shí)候雌吱，就沒(méi)法知曉究竟是什么原因?qū)е铝塑囅骶群捅砻婀饣葐?wèn)題滑攘。

　　工件固定方法

　　在車削加工中，有三種最常見(jiàn)的工件固定方法：

　　用夾頭固定

　　中心間固定

　　用筒夾固定

　　夾頭：最常見(jiàn)的工件固定方法盼蝴。夾頭安裝在主軸的尾部超璧，有3到4個(gè)鉗口。3鉗口的夾頭用于固定圓柱體工件卖织，讓它與操作臺(tái)共用同一個(gè)中心嘴缓。

　　4鉗口夾頭的每個(gè)鉗口都可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)徑向安裝的螺紋釘來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。雖然工件的精確安裝比較耗時(shí)萤晴，但在車削非圓柱體工件的時(shí)候通常要用到4鉗口夾頭吐句。

　　中心間固定：當(dāng)需要進(jìn)行精確車削加工，或操作臺(tái)并不是真正的圓柱體的時(shí)候店读，可以在中心間車削工件嗦枢。首先攀芯，在工件的兩端各鉆一個(gè)錐形中心孔，給車床中心提供插入位置文虏。用一個(gè)夾子先固定住工件侣诺，讓夾子尖插入主軸上傳送板上的槽，確保工件會(huì)與主軸一起旋轉(zhuǎn)后择葡，再將工件固定在車床的兩個(gè)中心上（1個(gè)位于主軸箱紧武，1個(gè)位于尾座），由它們提供支撐敏储。

　　車床中心給主軸箱和尾座之間的工件提供支撐阻星。主軸箱主軸內(nèi)的中心又叫活中心，繞主軸箱主軸旋轉(zhuǎn)已添。尾座主軸上的叫死中心妥箕，這個(gè)中心通常并不旋轉(zhuǎn)，而且必須加固和潤(rùn)滑鹰觅，以防止磨損涮婿。

　　主軸中心插入的那個(gè)孔通常是莫氏標(biāo)準(zhǔn)錐度。要確保這個(gè)孔沒(méi)有灰塵田蝠，孔的錐度上沒(méi)有切屑或是毛口掠佛。如果活中心的錐度上有灰塵顆粒或是毛口权塑，它就不會(huì)正常地旋轉(zhuǎn)蔽碘。也就是說(shuō)：這兩個(gè)中心在車床加工中扮演著舉足輕重的作用。這兩個(gè)中心給工件提供支撐托茅，它們必須與彼此對(duì)齊武慨。工件必須打好兩個(gè)完美的埋頭孔來(lái)容納這兩個(gè)中心。

　　筒夾：在平圓鋼塊或粗加工工件的車削中层焚，通常會(huì)用到筒夾行掰。這類工件的加工精度要求更高，常規(guī)的3鉗口或4鉗口夾頭無(wú)法做到這樣的精度岸腔。筒夾其實(shí)就是相對(duì)較薄的管狀鋼套坪江，它的長(zhǎng)邊的2/3被分成了3個(gè)縱向的部分。裂口尾端的外表面是一個(gè)錐度脑溢，可插入到主軸孔內(nèi)一個(gè)套筒的內(nèi)錐度僵朗。當(dāng)筒夾被拉向主軸內(nèi)的時(shí)候，拉桿就會(huì)與筒夾內(nèi)端的螺紋相扣焚志，兩個(gè)交合的錐度此時(shí)就會(huì)將分開(kāi)的筒夾部分?jǐn)D壓到一起衣迷，讓它們固定住工件。

　　刀具夾具

　　最簡(jiǎn)單的刀具夾具或是刀座適合用于固定單刃刀具。一般來(lái)說(shuō)壶谒，刀具的下方是一個(gè)曲塊云矫，曲塊下方則是一個(gè)凹球面。這種支撐方法能輕易調(diào)整刀具的位置汗菜，讓刀具在進(jìn)行車削時(shí)出在正確的高度让禀。在下面的圖中，刀座安裝在一個(gè)復(fù)式刀架上陨界。剩余的是一個(gè)安裝在車床橫滑板上的小導(dǎo)軌巡揍，在水平線上的任何的角度位都可以被夾住。

　　另外一種常見(jiàn)的刀架叫四方轉(zhuǎn)刀架菌瘪，它也安裝在復(fù)合刀架上奸桃。正如其名，這種四通式刀架能容納最多四個(gè)刀具莱芥。只需要抬起控制桿葬陡，解開(kāi)刀架的鎖扣，就能快速地將刀具裝入刀架娩证，隨后讓刀架旋轉(zhuǎn)阁巨，再合上控制桿即可。

　　所有的標(biāo)準(zhǔn)刀具夾具都是為了能讓切削點(diǎn)在機(jī)床和工件的中心線上進(jìn)行切削而設(shè)計(jì)的隐睹。如果切削點(diǎn)不在中心線上岸寿，刀具夾具和工件之間的間隙角就會(huì)縮小。如果夾具和工件之間缺乏一定的間隙鹿脯，刀具的壽命就會(huì)大大縮短践斟，切削出來(lái)的工件表面質(zhì)量也會(huì)很低。

　　另一方面悍蔫，如果刀刃在中心線下方奶膘，前角的負(fù)面影響會(huì)變得更大橱奶。在這種情況下盯桦，會(huì)產(chǎn)生很高的切削力，切屑將會(huì)成為緊密的卷曲狀渤刃。刀片在這時(shí)候很容易破裂拥峦，直徑較小的工件甚至?xí)竭^(guò)刀具頂部，與機(jī)床脫離卖子。

　　有的時(shí)候略号，讓切削點(diǎn)離開(kāi)中心線能解決一個(gè)問(wèn)題。舉個(gè)例子：當(dāng)需要加工易碎零件洋闽，或者說(shuō)要避免出現(xiàn)深切槽振動(dòng)玄柠，甚至是當(dāng)要用到一個(gè)正前角刀具的時(shí)候，都需要將切削點(diǎn)離開(kāi)中心線诫舅。將刀具輕微地越過(guò)中心線（工件直徑的2%-4%）會(huì)輕微地改變前角羽利，這樣做會(huì)降低切削力宫患，防止振動(dòng)發(fā)生。

　　斷續(xù)切削这弧，尤其是在加工大直徑工件的時(shí)候娃闲，會(huì)出現(xiàn)一些特殊的問(wèn)題。這時(shí)候匾浪，最好將切削點(diǎn)輕微地放低到中心線下方逛徽，讓刀片處在一個(gè)更結(jié)實(shí)的切削位置。

　　切削條件

　　在確定了機(jī)床和刀具后蚜烹，就需要考慮以下的幾個(gè)主要切削條件穗免。

　　切削速度：切削速度指的是刀具和工件之間的相對(duì)表面速度，以表面英尺/分鐘為單位（SFM）报案。不論是工件還是刀具络跷，在切削的時(shí)候都能運(yùn)動(dòng)。由于機(jī)床是做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的谴眶，其單位是轉(zhuǎn)/每分鐘俺阻，因此必須有方法將表面速度轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)/分鐘（RPM）。

所有的刀具材料在切削不同工件材料的時(shí)候宰蘸，都有一個(gè)特定的SFM督靶。很多參考資料上會(huì)給出刀具和工件材料的推薦SFM范圍。

　　切削深度：切削深度指的是刀尖進(jìn)入工件的深度捂臣。切削深度決定切削區(qū)域的線性尺寸铃挠。比如：將一個(gè)工件的外徑縮短0.500英寸，則切削深度為0.250英寸堡掏。

　　進(jìn)給速率：車削車床的進(jìn)給速率是工件每一次旋轉(zhuǎn)应结，刀具沿著工件的軸向前進(jìn)速度，它的單位是英寸/轉(zhuǎn)（IPR）泉唁，也可用一分鐘時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離來(lái)表示鹅龄，單位是英寸/分鐘（IPM）。

　　進(jìn)給速率亭畜、切削速度扮休、和切削深度會(huì)直接影響生產(chǎn)率，刀具壽命和機(jī)床拴鸵。因此玷坠，要根據(jù)每個(gè)切削應(yīng)用來(lái)慎重確定采取何種切削速度、進(jìn)給速度和切削深度——對(duì)工件是進(jìn)行粗切還是精切劲藐，將直接影響切削條件的選擇八堡。

　　硬車削

　　隨著工件硬度的逐步提高，其可機(jī)械加工性能相應(yīng)降低，導(dǎo)致刀具的磨損兄渺，以及工件表面的光潔度和完整度成了一個(gè)大問(wèn)題不同。目前市場(chǎng)上有其他的機(jī)械方法和非機(jī)械方法可以經(jīng)濟(jì)地將材料從硬質(zhì)合金上切削下來(lái)。但是专运，采用合適的刀具材料酵吴，以及高剛度和高速軸機(jī)床來(lái)切削硬質(zhì)合金仍然是存在的。

　　常見(jiàn)的例子就是采用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具對(duì)熱處理鋼機(jī)器和汽車部件進(jìn)行精加工壮畏。這個(gè)過(guò)程能提供良好的尺寸精度律腊，表面光潔度和表面完整性。不論是從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)角度上來(lái)看铭歪，這種方法都要比研磨更具優(yōu)勢(shì)辑蛔。根據(jù)一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，研磨的成本是硬車削成本的10倍以上搀薛。

　　先進(jìn)的刀具材料昔主，例如PCBN和陶瓷（詳見(jiàn)第一章中的刀具材料）使得用車削法來(lái)加工硬質(zhì)合金鋼比研磨更加劃算。很多機(jī)械工廠都讓它們的外圓磨床退役稻填，改用更加便宜和多功能的CNC車床字钓。

　　與研磨相比，硬車削具備以下優(yōu)勢(shì)：

　　更快的金屬切削速率恰壁，更短的周期時(shí)間姊象。

　　無(wú)需冷卻劑（下文將討論干加工和濕加工的優(yōu)劣）。

　　縮短準(zhǔn)備時(shí)間晓褪。

　　現(xiàn)在堵漱，精密的CNC車床能車削出與研磨效果一樣的精確度和表面光滑度。

　　與研磨相比涣仿，硬車削消耗更少能量勤庐，更不容易對(duì)工件造成熱和其他損傷，不需要使用切削液好港，而且車床比磨床便宜愉镰。但是，對(duì)于大型的和微型工件媚狰，硬車削容易出問(wèn)題岛杀，因?yàn)榍邢髁Ρ妊心チΥ蟆?

　　此外阔拳，與研磨輪的自動(dòng)調(diào)整相比崭孤，硬車削時(shí)的刀具磨損和刀具控制是另外一個(gè)大問(wèn)題。所以說(shuō)糊肠，硬車削與研磨之間的競(jìng)爭(zhēng)是全方位的辨宠，應(yīng)根據(jù)每個(gè)應(yīng)用的產(chǎn)品表面完整度，質(zhì)量和總體經(jīng)濟(jì)性來(lái)決定采用何種方法。

　　干加工VS濕加工

　　僅僅20年前湾蝙，切削液的成本還只占到大多數(shù)切削加工成本的3%宝猩。切削液的價(jià)格是如此之低，以至于當(dāng)時(shí)很多工廠根本沒(méi)把它當(dāng)回事惰绘。然而孙远，時(shí)過(guò)境遷，如今的情形有了大變化蟀蛆。

　　今天友熟，切削液的成本占到了大多數(shù)工廠生產(chǎn)成本的15%，切削液已經(jīng)成為了工廠老板們最頭痛的問(wèn)題之一男沛。

　　切削液栓占，尤其是那些含石油的切削液如今就像過(guò)街老鼠一樣人人喊打。美國(guó)環(huán)保署（EPA）限制這類混合物的排放滞泣，很多州和地方政府甚至將它們列入危險(xiǎn)廢料的范疇橡彬，如果它們含石油或是特定的合金，則將面臨更加嚴(yán)格的管制奋屠。

　　很多高速切削加工和液體噴嘴會(huì)在空氣中生成薄霧——政府部門(mén)限制切削液排入空氣中的數(shù)量橄霉。美國(guó)環(huán)保署甚至提議實(shí)施更加嚴(yán)格的空氣顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)職業(yè)安全與保健管理總署（OSHA）正在考慮是否要提高工廠環(huán)境內(nèi)液體霧的濃度標(biāo)準(zhǔn)邑蒋。

　　高維護(hù)成本酪劫，保持記錄，又要遵循現(xiàn)有和未來(lái)更加嚴(yán)格的排放法規(guī)寺董，所有這樣迅速地抬升了切削液的價(jià)格覆糟。因此很多工廠正在考慮采用干切削法替代濕切削法，徹底擺脫切削油這個(gè)不斷給他們添麻煩的產(chǎn)品遮咖。

　　究竟是用濕法還是干法滩字，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。在低速御吞、難加工材料麦箍、困難工件、表面處理要求高的切削應(yīng)用中陶珠，需要用到潤(rùn)滑油挟裂。而在碰到高速、容易加工材料等切削應(yīng)有時(shí)揍诽，則需要用到具有高冷卻性能的切削液诀蓉。

　　然而，很多時(shí)候切削液能給我們帶來(lái)的好處低于它的成本竖枚。有很多種切削應(yīng)用劝讯，而且這個(gè)數(shù)量在變得越來(lái)越多眠荒，無(wú)需用到任何切削液。現(xiàn)代刀具能在更高的溫度下切削持乌，有的工廠用壓縮空氣將灼熱的切屑吹離切削區(qū)域薄称。

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