《机械零件制作》 车工实训 项目一 设备认知

项目一 设备认知 任务一 车床 知识目标： 能力目标： 1.了解车床的型号、规格、加工特点、加工范围以及加 工零件的 精度 和表面粗糙 度。 项目一 设备认知 任务一 车床 知识目标： 1.了解车床的型号、规格、加工特点、加工范围以及加 工零件的 精度 和表面粗糙 度。 2.了解车床的组成、传动系统及操作方法。 能力目标： 1. 能初步正确使用和操作车床并掌握车床的保养知识。 2. 掌握车床各操纵手柄的作用及操纵方法。

项目1 设备认知 车工操作规程 对于车工而言，安全生产非常重要。车工必须严格 遵守安全操作规程，一般要求做到： 项目1　设备认知 车工操作规程 　　对于车工而言，安全生产非常重要。车工必须严格 遵守安全操作规程，一般要求做到： （1）操作前，要戴好防护用品，要穿工作服或紧身衣服，袖口要扎紧。女工要戴工作帽，女工的头发应塞入帽子里。夏季禁止穿裙子、短裤和凉鞋等。操作时严禁戴手套。 （2）工作时，头不能离工件太近，以防切屑飞进眼睛。加工中，背吃刀量不可过大，在高速切削或切屑细而飞散时，必须戴上保护镜。 （3）工作过程中，必须集中精力，注意手、身体和衣服不能靠近正在旋转的机件，如工件、带轮、齿轮等，更不能在这些地方打闹。 （4）工件和车刀必须装夹牢固，否则会飞出伤人。

项目1 设备认知 车工操作规程 （5）凡装卸工件、更换刀具、测量加工表面以及变换 速度时，须先停车。停车时，不可用手去刹住转动的卡盘。 项目1　设备认知 车工操作规程 （5）凡装卸工件、更换刀具、测量加工表面以及变换 速度时，须先停车。停车时，不可用手去刹住转动的卡盘。 （6）工件或卡盘太重时，可用起重设备或请他人帮助，不要一人操作。 （7）装夹时，毛坯在主轴孔的尾端伸出不得过长，应使用料架或挡板，防止甩出后伤人，车削偏心件时应加平衡铁平衡。 （8）车床开动时，不得用手去摸工件表面，尤其是加工螺纹工件时，严禁用手摸螺纹面。 （9）应用专用铁钩清除切屑，绝不允许用手直接清除。 （10）不要任意装拆电气设备。 （11）工具、量具摆放在固定位置上；图样、工艺卡片要放在便于使用处；毛坯和成品分开摆放，排列整齐。

任务一 车床 认识普通车床 　 CA6140型卧式车床是新中国机床业发展早期自行设计、生产量较大、各种性能良好、多年来一直得到广泛应用的一种卧式车床。CA6140型卧式车床加工精度高，工件表面粗糙度小，操作方便，综合性能好。

任务一 车床 认识普通车床 1.主要部件 练一练 1）主轴箱和主轴部件 任务一 车床 认识普通车床 1.主要部件 　 1）主轴箱和主轴部件 主轴箱固定在床身的左面，箱内装有主轴，主轴的端部安装有卡盘等夹具以用来装夹工件。主轴箱的作用是支承并传动主轴，使主轴带动工件旋转，以实现主运动，并实现主轴的启动、停止、正转、反转以及各级转速的变换，因此，可以说主轴箱是车床最重要的部件之一。 观察CA6140车床是指出主轴箱的位置。 练一练

任务一 车床 认识普通车床 2）主轴启、停机构 CA6140型卧式车床的主轴箱采用了一套主轴 任务一 车床 认识普通车床 2）主轴启、停机构 CA6140型卧式车床的主轴箱采用了一套主轴 启、停机构，如下页图所示。为了便于操纵，在操纵杆2上有两操纵手柄，分别位于进给箱和溜板箱的右侧。向上扳动手柄1时，轴4向外移动，通过杠杆5使轴6和扇形齿轮7顺时针方向转动，从而使齿条轴8右移，使主轴正向转动。向下扳动手柄1时，主轴反向转动。当手柄1扳到中间位置时，传动链断开，主轴处于停止状态。

任务一 车床 认识普通车床 主轴启、停机构 1—手柄； 2—操纵杆； 3、5、9—杠杆； 4、6—轴； 7—扇形齿轮； 8—齿条轴； 任务一 车床 认识普通车床 主轴启、停机构 1—手柄； 2—操纵杆； 3、5、9—杠杆； 4、6—轴； 7—扇形齿轮； 8—齿条轴； 10—制动带

任务一 车床 认识普通车床 3）纵、横向机动进给操纵机构 如下页图所示，向左或向右扳动手柄1，使手柄座3 任务一 车床 认识普通车床 　　 3）纵、横向机动进给操纵机构 如下页图所示，向左或向右扳动手柄1，使手柄座3 同销钉2摆动时（销钉2装在轴向固定的轴23上），手柄座下 端的开口通过球头销4拨动轴5轴向移动，再经杠杆10和连杆11使 凸轮12转动，凸轮上的曲线槽又通过销钉13带动轴14以及固定在 它上面的拨叉15向前或向后移动。拨叉拨动离合器M9，使之与 轴XXV上相应的空套齿轮啮合，于是纵向机动进给运动接通，刀 架相应地向左或向右移动。

任务一 车床 认识普通车床 纵、横向机动进给操纵机构 1、6—手柄； 2、13、18、19—销钉； 3—手柄座； 4、9—球头销； 任务一 车床 纵、横向机动进给操纵机构 认识普通车床 1、6—手柄； 2、13、18、19—销钉； 3—手柄座； 4、9—球头销； 5、7、14、17、23、24—轴； 8—弹簧销； 10、20—杠杆； 11—连杆； 12、22—凸轮； 15、16—拨叉； 21—轴销； M8、M9—离合器； Q—按钮

任务一 车床 认识普通车床 4）溜板与刀架 如下页图所示，溜板和刀架由床鞍1、中滑板2、 任务一 车床 认识普通车床 4）溜板与刀架 如下页图所示，溜板和刀架由床鞍1、中滑板2、 小滑板4、转盘5和方刀架3等组成。床鞍1装在床身的菱形导轨和矩形导轨上，由导轨导向，可以使床鞍纵向移动并保证直线度。中滑板2沿床鞍顶面上的燕尾导轨横向移动。小滑板4和下面的转盘5可在中滑板2的T形环槽中回转，并用螺钉固定在所需要的位置上。为了使方刀架3转动，由手柄操纵。手柄逆时针转动，刀架体便被松开。当刀架转到所需的位置时，装入刀具固定。此时，手柄再顺时针转动，直到刀架夹紧为止。

项目1 车床基础知识 车工操作规程 CA6140型卧式车床溜板和刀架 1—床鞍； 2—中滑板； 3—方刀架； 4—小滑板； 5—转盘； 项目1　车床基础知识 车工操作规程 1—床鞍； 2—中滑板； 3—方刀架； 4—小滑板； 5—转盘； 6—丝杠； 7、10—螺母两部分； 8、9、12、14、16—螺钉； 11、13—楔块； 15—镶条

任务一 车床 认识普通车床 2.传动系统及其计算 CA6140型卧式车床的传动系统如下页图所示。 任务一 车床 认识普通车床 2.传动系统及其计算 　 CA6140型卧式车床的传动系统如下页图所示。 主运动传动系统　可使主轴Ⅵ获得24级正转转速和12级反转转速。传动链的首末端是电动机和主轴Ⅵ。 　　车螺纹传动系统　CA6140型卧式车床可车削米制、模数、英制和径节四种螺纹，另外还可加工大导程螺纹、非标准螺纹及较精密螺纹。

CA6140型卧式车床的传动系统 项目1　车床基础知识 车工操作规程

任务一 车床 认识普通车床 3.自动进给传动系统 CA6140型卧式车床做自动进给时，主要是为了加 任务一 车床 认识普通车床 3.自动进给传动系统 　 CA6140型卧式车床做自动进给时，主要是为了加 工圆柱面和端面。为了减少螺纹传动系统丝杠及开合螺母磨损，保证螺纹传动系统的精度，自动进给传动系统不用丝杠及开合螺母传动。 自动进给系统包括纵向机动进给传动系统、横向机动进给传动系统和刀架快速机动移动。

小提示 任务一 车床 普通车床的操作 1.车床起动操作 （1）按下启动按钮（绿色），电动机启动。 （2）操纵杆手柄向上提起，主轴正转。 任务一 车床 普通车床的操作 1.车床起动操作 　 （1）按下启动按钮（绿色），电动机启动。 （2）操纵杆手柄向上提起，主轴正转。 （3）操纵杆手柄在中间位置，主轴停止转动。 （4）操纵杆手柄向下，主轴反转。 如需较长时间停止主轴转动或要装卸工件，必须按下红色按钮，停止电动机转动，下班时必须关闭总电源。 小提示

小提示 任务一 车床 普通车床的操作 2.主轴箱的变速操作 3.车床起动操作 变换主轴箱正面的两个手柄，可以得到24级不同的转速。 任务一 车床 普通车床的操作 2.主轴箱的变速操作 　 变换主轴箱正面的两个手柄，可以得到24级不同的转速。 3.车床起动操作 　 进给箱的操作内容如下： （1）调整进给箱的手柄位置，接通丝杠、光杠。 （2）变换手柄挡位，调整螺距及纵向进给量或横向进给量。 （3）实际操作时应根据进给箱油标孔里油面的高低来确定各手柄的位置。 ◆ 变速时必须停车。 ◆ 操作进给箱时必须停车。 小提示

任务一 车床 普通车床的操作 4.溜板箱的操作 溜板箱又称拖板箱，溜板箱的操作内容如下： 操作内容 手轮转向 移动方向 拖板刻度 大拖板移动 任务一 车床 普通车床的操作 4.溜板箱的操作 　 溜板箱又称拖板箱，溜板箱的操作内容如下： 操作内容 手轮转向 移动方向 拖板刻度 大拖板移动 顺时针 右 1格表示1 mm. 逆时针 左 中拖板移动 横向进刀 1格表示0.05 mm 横向退刀 小拖板移动 1格表示0.05 mm，锥度在90° 范围

任务一 车床 普通车床的操作 5.自动进给操作 6.开合螺母的操作 大滑板上有一个带槽的手柄，是实现纵向、横向自 任务一 车床 普通车床的操作 5.自动进给操作 　 大滑板上有一个带槽的手柄，是实现纵向、横向自 动进给和快速移动的操纵机构。手柄上有一个按钮，用来控制电动机工作。 6.开合螺母的操作 　 开合螺母用于控制丝杠与溜板箱之间的联系： （1）非螺纹车削时，丝杠与溜板箱无运动联系，开合螺母处于开启状态。 （2）螺纹车削时，丝杠的运动通过开合螺母的闭合传递给溜板箱，并按一定的螺距纵向进给完成螺纹车削。

小提示 任务一 车床 普通车床的操作 7.尾座的操作 8.刀架的操作 尾座的操作如下： （1）可沿导轨移动。 （2）尾座套筒可移动。 任务一 车床 普通车床的操作 7.尾座的操作 　 尾座的操作如下： （1）可沿导轨移动。 （2）尾座套筒可移动。 （3）用来钻孔、铰孔、打中心孔。 安装刀具时注意的刀具的定位与夹紧。 小提示 8.刀架的操作 　 刀架的操作： （1）刀架转位锁紧。 （2）安装刀具。

任务一 车床 车床的维护 油泵循环润滑 润滑方式 油绳润滑 黄油杯润滑 浇油润滑 弹子油杯润滑 溅油润滑 1.车床润滑方式

任务一 车床 车床的维护 2.车床润滑系统 CA6140型卧式车床的润滑系统包括手工润滑和集中循环润滑等。集中循环润滑是用油泵将润滑油经油管输送到各个润滑点，并经回油管流回油箱。CA6140型卧式车床主轴箱及进给箱采用集中循环润滑。 1—网式滤油器；2—回油管；3—油泵； 4、6、7、9、10—油管； 5—精滤油器； 8—分油器； 11—油标

任务一 车床 车床的维护 3.车床润滑部位 车床上所有的摩擦部位都要进行润滑。如下页图所示 任务一 车床 车床的维护 3.车床润滑部位 车床上所有的摩擦部位都要进行润滑。如下页图所示 为CA6140型卧式车床的润滑部位示意图。车床的各部件的润滑方式如下。 主轴箱　车床主轴箱中除了主轴后轴承以油绳润滑外，其余均用齿轮溅油法和往复式油泵进行润滑。 　　挂轮箱　挂轮箱内的机构主要是靠齿轮溅油法进行润滑，油面高低可通过油标孔观察，换油期是每三个月一次。 　　进给箱　进给箱内的轴承和齿轮，除了用齿轮溅油法进行润滑外，还可以用进给箱上部的储油槽内的油绳进行润滑。 　　床身和中、小滑板导轨面　床身和中、小滑板导轨面可以用油壶在导轨上浇油润滑。每班前后都需要擦净加油一次，但不要浇得太多。

项目1 车床基础知识 车工操作规程 车床尾座、中滑板和小滑板手柄的转动部位 该部位用弹子油杯润滑，每班一次。 　　车床尾座、中滑板和小滑板手柄的转动部位 　　该部位用弹子油杯润滑，每班一次。 　　交换齿轮　打开挂轮箱盖，在中间齿轮上的油脂杯内加满工业润滑脂，然后将杯盖旋进半圈。每周需将油脂杯装满，每班必须将杯盖旋紧一次。 项目1　车床基础知识 车工操作规程 CA6140型卧式车床的润滑部位 1～23—车床的润滑部位； 24—油面指示牌； 25—油标孔； 26—放油孔； 27—往复式油泵； 28—多片式滤油器

任务一 车床 车床保养 日保养 每班车床工作结束后应擦净车床的导轨面， 要求无油污、无铁屑，并加注润滑油润滑，使车床外表 任务一 车床 车床保养 　　日保养　每班车床工作结束后应擦净车床的导轨面， 要求无油污、无铁屑，并加注润滑油润滑，使车床外表 清洁并保持场地整齐。 　　周保养　每周要对车床的三个导轨面及转动部位进行清洁、 润滑，保证油眼畅通，油标、油窗清晰；清洗油毛毡，并保持 车床外表面清洁，场地整齐。 　　一级保养　当车床运转500 h后，需进行一级保养。保养 时，必须首先切断电源，然后进行保养工作。

2.1.1车削工艺范围 车削外圆和端面，切断，切槽，钻孔，铰孔，镗孔。 车削各种螺纹和滚花。 车削内外圆锥面。 车削各种特殊型面以及弹簧盘绕等。 在车床上配置各种附件和夹具，还可进行磨削、研磨、 抛光以及各种特殊零件的外圆、内孔等加工。 可实现细长轴、曲轴、蜗杆等特殊零件的加工。

1.1.2车削加工特点 1.1.3车削加工精度及表面粗糙度 车削加工精度 尺寸精度 适应范围广 容易保证零件各加工表面位置精度 生产率较高 尺寸精度是指加工表面本身尺寸(如圆柱面的直径)和表面间尺寸(如孔间距离等)的精确程度。尺寸精度的高低用尺寸公差的大小来表示。

位置精度是指零件加工后的表面、轴线或对称平面之间的实际位置与理想位置接近的程度。如平行度、垂直度、同轴度、对称度等。 形状精度 形状精度是指零件加工后的表面与理想表面在形状上相接近的程度。如直线度、圆度、圆柱度、平面度等。 位置精度 位置精度是指零件加工后的表面、轴线或对称平面之间的实际位置与理想位置接近的程度。如平行度、垂直度、同轴度、对称度等。

车削表面粗糙度 在车削加工中，由于切削、塑性变形、振动和摩擦等原因，会使加工表面产生微小的峰谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。表面粗糙度对零件的耐磨性、抗腐蚀性和配合性质等有很大影响，它直接影响机器的使用性能和寿命。国家标准GB/T 1031－2009规定了评定表面粗糙度的参数及其数值。常用的评定表面粗糙度的参数是轮廓的算术平均偏差。

3.1.4切削用量 切削用量三要素 切削速度 式中，为切削速度（m/min）； D为工件待加工表面直径。 切削速度的计算公式为 （1-1） (a) 纵向进给 (b) 横向进给 图1-2 车床的切削用量

例1-1 在CA6140型车床上车削直径为50 mm的外圆，根 据工件材料、刀具材料和加工要求等因素选用的切削 速度为95 m/min，求车床主轴转速。 解 根据式（1-1），可得 因为在CA6140型车床铭牌上无605 r/min这挡速度，应选 取铭牌上与计算值接近的转速，故取560 r/min。

进给量 在图1-2中，进给量f是指工件每转一圈，车刀沿进给方向移动的距离，它是衡量进给运动大小的参数，单位为mm/r。 进给方向有纵向和横向两种：车刀沿车床床身导轨纵向的运动是纵向进给，车刀沿垂直车床床身导轨纵向的运动是横向进给。 背吃刀量 在图1-2中，车内、外圆及端面时，背吃刀量 是 指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离， 单位为mm。背吃刀量的计算公式为：

式中， 为背吃刀量(mm)； 为工件待加工表面的直径(mm)； 为工件已加工表面的直径(mm)。 钻孔时，背吃刀量等于钻头直径的一半，如图1-3所示。 切断和车沟槽时，背吃刀量等于切断刀（或切槽刀） 的刀头宽度，如图1-4所示。 图1-3钻孔时的背吃刀量 图1-4切断和车沟槽时的背吃刀量

切削用量的选择 背吃刀量的选择 粗加工的背吃刀量应根据工件的加工余量确定，尽量用一次走 刀就切除全部加工余量。当加工余量过大、机床功率不足、工艺系 统刚度较低、刀具强度不够以及断续切削或冲击振动较大时，可分 几次走刀。 切削表层有硬皮的铸、锻件，应尽量使切削深度大于硬皮层的 厚度，以保护刀尖。半精加工和精加工的加工余量一般较小，可一 次切除。有时为了保证工件的加工质量，也可二次走刀。多次走刀 时，第一次走刀的背吃刀量取得比较大，一般为总加工余量的 2/3～3/4。

进给量的选择 粗加工时，进给量的选择主要受切削力的限制。在工艺 系统的刚度和强度良好的情况下，可选用较大的进给量。半精 加工和精加工时，由于进给量对工件的已加工表面粗糙度值影 响很大，因此进给量一般取得较小。 通常按照工件加工表面粗糙度值的要求，根据工件材料、 刀尖圆弧半径、切削速度等条件来选择合理的进给量。当切削 速度较高，刀尖圆弧半径较大，或刀具磨有修光刃时，可以选 择较大的进给量，以提高生产率。进给量的参考值也可以在切 削用量手册中查到。

切削速度的选择 在背吃刀量和进给量选定以后，可在保证刀具合理寿命的条件 下，确定合适的切削速度。粗加工时，背吃刀量和进给量都较大， 切削速度受刀具寿命和机床功率的限制，一般取值较低；精加工时， 背吃刀量和进给量都取得较小，切削速度主要受工件加工质量和刀 具寿命的限制，一般取值较高。 选择切削速度时，还应考虑工件材料的切削加工性等因素。例如， 加工合金钢、高锰钢、不锈钢、铸铁等的切削速度应比加工普通中 碳钢的切削速度低20%～30%；加工有色金属时，则应提高1～3倍。 在断续切削和加工大件、细长件、薄壁件时，应选用较低的切削速 度。切削速度的参考值可以在切削用量手册中查到。

另外，由于在车削加工中会遇到各种复杂情况，因此，在选择切削用量时还需注意以下几点： ①车削铸铁时，因其表面硬度高，在内部又多含有气孔及夹渣，切屑呈 碎粒状，切削力对车刀具有冲击性，所以应采取较大的背吃刀量和较 小的切削速度。 ②在使用硬质合金车刀时，由于硬质合金的热硬性较高速钢好，因此可 采取比高速钢车刀更高的切削速度。 ③车削管料、细长工件和薄壁工件时，因其刚度差，受力后易变形或发 生振动，所以切削用量应适当小一些。 ④在机床—刀具—工件系统刚度差的情况下，应选用较小的切削用量。

刀具与工件之间的相对运动称为切削运动，切削运动可分为主运动和 进给运动。 2.3切削运动 刀具与工件之间的相对运动称为切削运动，切削运动可分为主运动和 进给运动。 主运动 主运动使刀具与工件之间产生主要的相对运动，主运动的特点是速度最高，消耗功率最大。主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。车削时，主运动是工件的回转运动，如图1-5所示。 进给运动 进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动，进给运动 将使被切金属层不断地投入切削，以加工出具有所需几何特征 的已加工表面。在图1-5中，车削外圆时的进给运动是刀具的 纵向运动，车削端面时的进给运动是刀具的横向运动。

当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件 的运动为合成运动，常用合成速度向量 来表示，如图1-6所示。 主运动和进给运动合成 当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件 的运动为合成运动，常用合成速度向量 来表示，如图1-6所示。 图1-5 主运动和进给运动 图1-6 合成运动

1.1.6车床传动系统 车床的传动系统由主运动传动系统和进给运动传动系统两 部分组成，如图1-7所示为C6132型车床的传动系统简图。 图1-7 C6132型车床传动系统简图

主运动传动系统 主运动从电动机经变速箱、带轮和主轴箱使主轴旋转，称为主运 动传动系统。C6132型车床的主轴共有12种不同的转速。另外，通 过电动机的反转，主轴还有与正转相对应的12种反转转速。 进给运动传动系统 主轴的转动经进给箱和溜板箱使刀架移动，称为进给运动传动 系统。车刀的进给速度是与主轴的转速相配合的，主轴转速一定， 通过进给箱的变速机构可使光杠获得不同的转速，再通过溜板箱 使车刀获得不同的纵向或横向进给；也可使丝杠获得不同的转速， 加工出不同螺距的螺纹。另外，调节正反走刀手柄可获得正向进 给量和反向进给量。

切削时，用来降低切削温度并减少刀具与工件之间摩擦的液体称为 切削液，又称为冷却润滑液。 1.1.7切削液 切削时，用来降低切削温度并减少刀具与工件之间摩擦的液体称为 切削液，又称为冷却润滑液。 切削液的作用 冷却作用 润滑作用 清洗作用 防锈作用

为改善切削液的各种性能，常在其中加入添加剂。 切削液添加剂 为改善切削液的各种性能，常在其中加入添加剂。 油性添加剂 极压添加剂 表面活性剂 防锈添加剂 切削液添加剂 切削液的种类 水溶性切削液 ：合成切削液 、乳化液 、化学合成液 、量离子型切削液。 切削油：它是由矿物质和少量添加剂组成的。因为其润滑效果较好，而冷却效果较差，一般用于中、低速等切削的精加工程序。

切削液的使用方法有浇注法、喷雾冷却法、高压内冷却法。 切削液使用方法 切削液的使用方法有浇注法、喷雾冷却法、高压内冷却法。 切削液使用时的注意事项 为了使切削液发挥应有的作用，在使用时必须注意以下几点： 乳化油必须用水稀释后才能使用，一般应加入15～20倍的水。 切削液必须浇在切屑形成区和刀头上。 注意切削液的流量。流量太少，冷却作用不大；断续使用，会使硬质合金刀片碎裂。 粗加工脆性材料（如铸铁、铜和铜合金等）时，不需加切削液。

普通车床的种类很多，但其组成却大同小异，现在以C6132型卧式车 床为例来介绍其组成及各组成部分的作用，如图1-8所示。 2 车床概述 1.2.1车床种类 普通车床的种类很多，但其组成却大同小异，现在以C6132型卧式车 床为例来介绍其组成及各组成部分的作用，如图1-8所示。 图1-8卧式车床

(a)单柱立式车床 (b)双柱立式车床 图1-9立式车床

图1-10转塔车床 图1-11马鞍车床 图1-12落地车床

1.2.2车床的组成及其作用 普通车床的种类很多，但其组成却大同小异，现在以C6132型 卧式车床为例来介绍其组成及各组成部分的作用，如图1-13所 示。

床身 床身用以连接机床各主要部件，并保证各部件间有正确的相对位置。 床身上的导轨用以引导刀架和尾座相对主轴正确移动。 变速箱 主轴的变速主要通过变速箱完成。变速箱内有变速齿轮，通过改变变 速箱上的主运动变速手柄1的位置可以改变主轴的转速。变速箱远离主 轴可减少由变速箱的振动和发热对主轴产生的影响。 主轴箱 主轴箱内装有主轴和主轴的变速机构，主轴变速机构可使 主轴获得多种转速。主轴是空心结构，以便穿过长棒料进行 安装。主轴前端的内锥面用来安装顶尖，外锥面可安装卡盘 等。

刀架用来装夹车刀并使其做纵向、横向和斜向运动。 进给箱 进给箱是传递进给运动并改变进给速度的变速机构。传入进给箱的运 动，通过进给箱的变速齿轮可使光杠和丝杠获得不同的转速，以得到 加工所需的进给量或螺距。 溜板箱 溜板箱是进给运动的操纵机构。溜板箱与床鞍（俗称大滑板）在一起， 将光杠的旋转运动变为车刀的横向或纵向移动，用以车削端面或外圆； 将丝杠的旋转运动变为车刀的纵向移动，用以车削螺纹。溜板箱内设 有互锁机构，使光杠、丝杠两者不能同时使用。 刀架 刀架用来装夹车刀并使其做纵向、横向和斜向运动。 尾座 尾座套筒内装入顶尖用来支撑长轴类零件的另一端，也可装 上钻头、铰刀等刀具，进行钻孔铰孔等加工。

对于车间而言，安全生产非常重要。车工必须严格遵守安全操作规程，要求做到以下几个方面： 1.3 安全文明生产 对于车间而言，安全生产非常重要。车工必须严格遵守安全操作规程，要求做到以下几个方面： （1）操作前要戴好防护用品，工作时要穿工作服或紧身衣服，袖口 要扎紧。要戴工作帽，女工的头发应塞入帽子里。夏季禁止穿裙子、 短裤和凉鞋操作。操作时严禁戴手套。 （2）工作时，头不能离工件太近，以防止切屑飞进眼睛。加工中， 吃刀不可过大，在高速切削或因切屑细而飞散时，必须戴上保护镜。 （3）工作时必须集中精力，注意手、身体和衣服不能靠近正在旋转 的机件，如工件、皮带轮、齿轮等，更不能在这些地方打闹。 （4）工件和车刀必须装夹牢固，否则会飞出伤人。 （5）凡装卸工件、更换刀具、测量加工表面以及变换速度时，必须 先停车。停车时，不可用手去刹住转动的卡盘。

（6）工件或卡盘太重时，可用起重设备或请他人帮助，不要一人操作。 （7）装夹时，毛坯在主轴孔的尾端伸出不得过长，并应使用料架或挡板，防止 甩出后伤人，车削偏心件时应加平衡铁心时应加平衡。 （8）车床开动时不得用手去摸工件表面，尤其是加工螺纹工件，严禁用手摸螺 纹面。 （9）应用专用铁钩清除铁屑，绝不允许用手直接清除。 （10）不要任意装拆电气设备。 （11）工具、量具摆放在固定位置上；图纸、工艺卡片要放在便于使用处；毛坯 和成品分开摆放，排列整齐，既要让操作者取用方便、又不致妨碍操作者自由 活动。

项目一 设备认知 任务二 车刀

任务二 车刀 知识目标： 1.掌握车刀组成，种类及常用材料。 2.车刀的基本角度定义和作用。 3.车刀的刃磨。 任务二 车刀 知识目标： 1.掌握车刀组成，种类及常用材料。 2.车刀的基本角度定义和作用。 3.车刀的刃磨。 能力目标： 1.初步掌握车刀基本知识。 2.了解车刀角度对车削加工的影响。 3.能基本掌握刃 磨车刀的方法。

项目1 设备认知 车刀的简介 1.车刀种类及其用途 常用车刀 偏刀 项目1　设备认知 车刀的简介 螺纹车刀 常用车刀 车断刀 扩孔刀 外圆车刀 切槽刀 偏刀 1.车刀种类及其用途 在车削过程中，由于零件的形状、大小和加工要求不同，采用的车刀也不相同。车刀的种类很多，用途各异。常用车刀如下页图所示。

项目1　车床基础知识 常用车刀 车工操作规程

外圆车刀又称为尖刀，主要用于车削外圆、平面和倒角。外圆车刀一般 有以下种形状。 直头车刀 直头车刀的主偏角与副偏角基本对称，一般在45°左右，前角可取5°～30°，后角一般为6°～12°。 45°弯头车刀　 45°弯头车刀主要用于车削不带台阶的光轴，它可以车外圆、端面和倒角，使用比较方便，刀头和刀尖部分强度高。 75°强力车刀　 75°强力车刀的主偏角为75°，适用于粗车加工余量大、表面粗糙、有硬皮或形状不规则的零件。它能承受较大的冲击力，刀头强度高，耐用度高。

偏刀 偏刀的主偏角为90°，用来车削工件的端面和台阶，有时也用来 车外圆，特别是用来车削细长工件的外圆，可以避免把工件顶弯。 偏刀分为左偏刀和右偏刀两种，常用的是右偏刀，它的切削刃向 左。 切断刀和切槽刀 切断刀的刀头较长，其切削刃也狭长，这是为了减少工件材料消 耗，并保证切断时能切到中心，因此，切断刀的刀头长度必须大 于工件的半径。 切槽刀与切断刀基本相似，只不过其形状应与槽间形状一致。

扩孔刀 扩孔刀又称为镗孔刀，用来加工内孔，它可以分为通孔刀和不通孔刀 两种。通孔刀的主偏角小于90°，一般在45°～75°之间，副偏角 20°～45°，后角应比外圆车刀稍大，一般为10°～20°；不通孔刀 的主偏角应大于90°，刀尖在刀柄的最前端，为了使内孔底面车平， 刀尖与刀柄外端距离应小于内孔的半径。 螺纹车刀 螺纹按牙型可分为三角形螺纹、方形螺纹和梯形螺纹等，相应地，加 工这些螺纹就要使用三角形螺纹车刀、方形螺纹车刀和梯形螺纹车刀 等。螺纹的种类很多，其中以三角形螺纹应用最广。采用三角形螺纹 车刀车削公制螺纹时，其刀尖角必须为60°，前角取0°。

如图1-2-1所示，外圆车刀切削部 分的结构要素由前刀面、后刀面、 副后刀面、主切削刃、副切削刃 和刀尖几部分组成，通常称为一 点二线三面。 2.1.2车刀组成及其几何参数 车刀由刀柄和切削部分组成，刀柄是指车刀上的夹持部分，切削部分是 车刀直接参与切削的工作部分。车刀的切削部分是车刀上最重要的部分， 下面以外圆车刀为例研究车刀切削部分的结构。 车刀切削部分组成 如图1-2-1所示，外圆车刀切削部 分的结构要素由前刀面、后刀面、 副后刀面、主切削刃、副切削刃 和刀尖几部分组成，通常称为一 点二线三面。 图1-2-21 车刀切削部分的结构要素

前刀面 切削时，前刀面直接作用于被切削层金属，是切屑流过且控制切屑沿其排出的刀 面。 后刀面 后刀面是指切削时与工件待加工表面相互作用并相对的刀面，通常称为后面。 副后刀面 副后刀面是指切削时与工件已加工表面相互作用并相对的刀面，又称副后面。 主切削刃 主切削刃又称为主刀刃，是前刀面与后刀面的相交线，它承担着主要的切削工作。

副切削刃是前刀面与副后刀面的相交线，它配合主切削刃完成切削工作，担 任少量切削工作。 刀尖 刀尖是主、副切削刃（或刃段）之间转折的尖角部分，车刀上实际的刀尖结 构如图1-2-2所示。 图1-2-2 刀尖的结构

为定量地表示刀具切削部分的几何形状，必须把刀具放在一个确定的参考系中用一组给定的几何参数确切地表达刀具表面和切削刃在空间中的位置。 车刀几何参数 为定量地表示刀具切削部分的几何形状，必须把刀具放在一个确定的参考系中用一组给定的几何参数确切地表达刀具表面和切削刃在空间中的位置。 刀具角度测量平面 为了确定车刀的几何角度，需要假想以下三个辅助平面作为基准： （1）基面。基面Pr是通过切削刃选定点A垂直于该点切削速度方向的平面。 如图2-4所示的FGHI平面即为A点的基面。 （2）切削平面。切削平面Ps是通过切削刃选定点A与切削刃相切并垂直于基 面的平面。在图1-2-3中，BCDE平面即为A点所在的切削平面。

图1-2-3 切削平面和基面

（3）正交平面。正交平面Po是通过切削刃选定点A并同时垂直于基面和 切削平面的平面。如图1-2-4所示的Po－Po剖面为正交平面，Po′－Po′为 副切削刃上的正交平面。 图1-2-4 车刀的正交平面

几何角度的名称和作用 车刀的几何角度有两 种：一种是标注角度， 是设计、刃磨和测量 刀具时使用的角度， 又称为静止角度；另 一种是刀具安装在机 床上进行切削时所显 示的角度，称为工作 角度。通常所说的角 度，是指标注角度。 车刀6个基本几何角 度如图2-6所示。 图2-6 车刀的6个基本几何角度

（1）前角 前角γo是前刀面与基面之间的夹角。前角影响刃口的锋利和强度，影响切削变 形和切削力。增大前角能使切削刃口锋利，减小前刀面与切削层之间的挤压与 摩擦，因而减少切削变形和切削热，使切削省力，并使切屑容易排出，但是， 刀具的耐用度降低。 （2）后角 后角αo是后刀面与切削平面之间的夹角。后角的主要作用是减小车刀主后刀面 与工件之间的摩擦，并与前角配合调整切削刃部分的锐利与强固程度。后角过 大或过小都会使刀具的耐用度降低。 （3）副后角 副后角αo′是副后刀面与切削平面之间的夹角。副后角的主要作用是减小车刀副 后刀面与工件之间的摩擦。

（4）主偏角 主偏角κr是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。主偏角的主要 作用是改变主切削刃和刀头的受力情况和散热情况。 ①主偏角减小，刀尖部分的强度增加，散热条件较好；反之，刀尖强度降低， 散热条件变差。 ②改变主偏角的大小，可以改变切削合力的方向、径向力Fy和轴向力Fx的大小。 如图2-7所示，减小主偏角，会使车刀的径向力Fy显著增加，加工中工件容易产 生变形和振动。所以加工细长轴时，由于工件刚度差，为了减少弯曲变形和振 动，主偏角一般选择大一些（75°～93°）。

③主偏角影响断屑效果。主偏角减小，切削厚度较小，切削宽度增大，切屑不易 折断。反之，切削厚度增加，切削宽度减小，切屑较易折断。 ④主偏角对切削厚度和宽度的影响如图2-8所示。增大主偏角kr，切削厚度增大， 切削宽度减小。相反，减小主偏角kr时，切削刃单位长度上的负荷减轻，由于 主切削刃工作长度增加，刀尖角增大，切削厚度减小，切削宽度增大。

（5）副偏角 副偏角κr′是副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的夹角。副偏角的主 要作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。副偏角对表面粗糙度的 影响如图2-9所示，在进给量相同的情况下，副偏角越大，表面粗糙度值越大， 副偏角越小，表面粗糙度值越小。

刃倾角λs是主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角的主要作用是控制切 屑的排出方向，刃倾角有零度、正值和负值三种。 （6）刃倾角 刃倾角λs是主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角的主要作用是控制切 屑的排出方向，刃倾角有零度、正值和负值三种。 ①刃倾角等于零度如图2-10（a）所示。切削时，切屑垂直于主切削刃方 向排出。 ②当刀尖是主切削刃的最高点时，刃倾角是正值，如图2-10（b）所示。 切削时，切屑排向工件待加工表面，不易擦毛已加工表面。切削刃锋 利，切削平稳，加工表面质量较高。但刀尖强度较差，受到冲击时， 刀尖容易损坏。 ③如图2-10（c）所示，刃倾角是负值。切削时，远离刀尖的切削刃先接 触工件，避免了刀尖受冲击，加强了刀尖强度，改善了刀尖处的散热 条件，有利于提高刀具耐用度。但切屑排向工件已加工表面，容易擦 毛已加工表面。

图1-2-10 车角的刃倾角

2.1.3车刀材料 车刀材料应具备的性能要求 高的硬度和耐磨性 足够的强度和韧性 良好的耐热性和导热性 一定的抗黏结性 良好的化学稳定性 良好的工艺性和经济性

常用车刀材料种类 高速钢 高速钢按用途不同可分为通用型高速钢和高性能高速钢，按 化学成分可分为钨系、钨钼系和钼系等，按制造工艺不同可 分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 （1）通用型高速钢。国内外使用最多的通用型高速钢是 W6Mo5Cr4V2（M2钼系），其次是W18CrV（W18钨系）。它 们的含碳量为0.7%～0.9%，硬度为63～66 HRC，不适于高速和 硬材料切削。 （2）高性能高速钢。高性能高速钢是指在通用型高速钢中加入 一些合金（如Co、Al等），使其耐热性、耐磨性都有进一步提 高的新型高速钢，但其综合性能不如通用型高速钢。典型的 牌号有 W6Mo5Cr4V3、W18Cr4V等。

2.1.3 车刀材料 硬质合金 常用的硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钴钛类硬质合金和新型硬质 合金。 （1）钨钴类硬质合金。钨钴类硬质合金代号为YG，是由碳化钨 （WC）和结合剂（Co）组成的。此类硬质合金强度高，能承受 较大的冲击力，其韧性、导热性能较好，硬度和耐磨性较差，主 要用于加工黑色金属及有色金属和非金属材料。 （2）钨钴钛类硬质合金。钨钴钛类硬质合金的代号为YT，这类硬 质合金除包括碳化钨（WC）和结合剂（Co）外，还加入了5%～ 30%的碳化钛（TiC）。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明 显提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料。 （3）新型硬质合金。新型硬质合金是在上述两类硬质合金的基础 上，添加某些碳化物而使其性能得以提高的。

金属切削过程是指工件上多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面 形成的过程。 2.2切削过程基础知识 金属切削过程是指工件上多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面 形成的过程。 在对金属切削过程进行实验研究时，常用的切削模型是直角自由切削， 所谓自由切削就是只有一个直线切削刃参加切削，如图1-2-11所示。 图1-2-11 直角自由切削模型

2.2.1切屑 切屑的形成过程 金属切削是指被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形后转变 为切屑和形成已加工表面。根据金属切削实验绘制的金属切削过程中 的变形滑移线和流线如图2-12所示。 图1-2-12 金属切削过程中的滑移线和流线及三个变形区

为了进一步分析切削层变形的规律，通常把被切削刃作用的金属层 划分为三个变形区。 工件上的被切削层在刀具的挤压作用下，沿切削刃附近首先产生弹性变形，然后由剪应力引起的应力达到金属材料的屈服极限以后，切削层金属便沿倾斜的剪切面变形区滑移，产生塑性变形，然后在沿前刀面流出去的过程中，受摩擦力作用再次发生滑移变形，最后形成切屑。 切削层的划分 为了进一步分析切削层变形的规律，通常把被切削刃作用的金属层 划分为三个变形区。 （1）第Ⅰ变形区位于切削刃和前刀面的前方，面积是三个变形区中 最大的，为主变形区。 （2）第Ⅱ变形区是与前刀面相接触的附近区域，切屑沿前刀面流出 时，受到前刀面的挤压和摩擦，靠近前刀面的切屑底层会进一步发 生变形。 （3）第Ⅲ变形区是已加工表面靠近切削刃处的区域，这一区域金属 受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦与回弹，发生变形造成 加工硬化。

切屑的种类 带状切屑 如果切屑在滑移后尚未达到破裂程度，则形成连绵不断、底面光 滑的带状切屑，如图2-13（a）所示。 节状切屑 如果切屑的滑移变形比较充分，以致达到破裂程度产生一节节裂 纹，但每一裂纹上下尚未贯穿，仅背面裂开，底面仍较光滑， 这种切屑称为节状切屑，如图2-13（b）所示。 粒状切屑 当发生的裂纹上下贯穿时，便形成粒状切屑，如图2-13（c）所示。 崩碎切屑 在切削脆性材料时，被切削层一般在发生弹性变形以后即突然崩 裂，形成崩碎切屑，如图2-13（d）所示。

一般塑性大的材料易形成带状切屑，塑性小的材料易形成节状或粒 状切屑，脆性材料易形成崩碎切屑。 此外，切屑的形状还与刀具切削角度及切削用量有关，当切削条件 改变时，切屑形状会随之做相应的改变。例如，在车削钢类工件时，如 果逐渐增加车刀的前角，提高切削速度，减小进给量，切屑将会由粒状 逐渐变为节状，甚至变为带状。 在上述几种切屑中，带状切屑的变形程度小，而且切削时的振动较 小，有利于保证加工精度与减小表面粗糙度值，所以这种切削是在车削 时希望得到的，但应注意断屑问题。

2.2.2切屑力 切削力是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力，它是影响工艺 系统刚度和加工工件质量的重要因素。切削力主要来源于工件 被切削层在形成切屑过程中的变形，如图1-2-14所示。 图1-2-14 切削力

2.2.3影响切削温度的主要因素 工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削时消耗的功率就越多，产生的切削热 越多，切削温度就越高。工件材料的热导率越大，通过切屑和工件传出 的热量越多，切削温度下降越快。 刀具几何参数 前角γo的数值直接影响切削过程中的变形和摩擦，所以它对切削温度的 影响较明显。例如，前角增大，变形减小，产生的切削热少，切削温度 降低。但如果前角过大，则因刀具的散热面积减小，切削温度不会进一 步降低。

在相同的背吃刀量下，加大主偏角κr后，在相同的背吃刀量下，主切削刃参加切削的长度L缩短，使切削热相对集中。并且由于刀尖角减小，使散热条件变差，切削温度升高。相反，若适当减小主偏角κr，则使刀尖角增大，主切削刃参加切削的长度加长，散热条件改善，从而降低了切削温度，如图1-2-16所示。

切削用量 切削用量对切削温度的影响如下： 切削速度。切削速度对切削温度影响最大，因为随着切削速度的 提高，由摩擦而产生的热量也随之增大。 进给量。加大进给量，单位时间内切除的金属增多，虽然产生的 切削热也增多，但由切屑带走的热量也增加，所以进给量加大一 倍，切削温度只提高15%～20%。 背吃刀量。背吃刀量对切削温度的影响很小。 其他因素 刀具后刀面磨损量增大时，加剧了刀具与工件间的摩擦，使切削 温度升高。切削速度越大，刀具磨损对切削温度的影响就越显著。 浇注切削液对降低切削温度、减小刀具磨损和提高已加工表面质 量有明显的效果。切削液的润滑作用可以减小摩擦，减少切削热 的产生

2.2.4 刀具磨损和刀具使用寿命 刀具磨损形式 1）前刀面磨损 前刀面磨损指磨损部位主要发生在前刀面上。磨损后，在前刀 面靠近刃口附近出现月牙洼，前刀面月牙洼磨损值以其最大深 度KT表示，如图1-2-17（a）所示。 后刀面磨损 后刀面磨损指其磨损部位主要发生在后刀面上。磨损后形成磨 损带，它的宽度VB表示磨损量，如图1-2-17（b）所示。 前后刀面同时磨损 前后刀面同时磨损是一种兼有上述两种形式的磨损，如图1-2- 17（c）所示。

图1-2-17 刀具的磨损形式

刀具磨损过程 刀具磨损的过程一般可分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段，下面以后刀面磨损为例来说明刀具磨损过程，如图2-18所示。 初期磨损阶段 在初期磨损阶段，即OA段，刀具刃磨后开始切削时，由于后刀 面微观不平，所以磨损较快。 正常磨损阶段 刀具经过初期磨损以后，后刀面上很快被磨出一条窄的磨损带， 接触面积增大，单位压力减小，磨损带宽度VB随时间增长缓慢 而均匀地增加，这个阶段是正常磨损阶段，即AB段，是刀具工 作的有效期。 急剧磨损阶段 正常磨损后，如刀具不及时刃磨就很快变钝，使切削力增大， 温度升高，磨损加剧，这个阶段是急剧磨损阶段，即BC段。

图1-2-18 刀具磨损过程

刀具磨损原因 磨料磨损 磨料磨损是由于工件材料中的杂质，材料基体组织中的碳化物、氮化物 和氧化物等硬质点对刀具表面的刻划作用而引起的机械磨损。 黏结磨损 在切削过程中，当刀具与工件材料的摩擦面上具备高温、高压和新鲜表 面的条件，接触面达到原子间距离时，就会产生吸附黏结现象，这种现象 称为黏结磨损，又称为冷焊。 扩散磨损 当切削温度很高时，刀具与工件材料中的某些化学元素能在固体下互相 扩散，使两者的化学成分发生变化，削弱了刀具材料的性能，加速磨损进 程，这种现象称为扩散磨损。 氧化磨损 当切削温度范围在700～800 ℃时，空气中的氧与硬质合金中的Co、WC、 TiC等发生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物，这些氧化物容易被切屑和工件 带走，加速了刀具磨损。

刀具磨损限度、刀具耐用度和刀具寿命 刀具磨损限度 刀具磨损限度是指从刀具开始切削到不能继续使用为止的磨损量。 刀具耐用度和刀具寿命 实际生产中不可能经常测量刀具是否磨损到磨损限度。根据后刀面 磨损量和切削时间的关系曲线，可用切削时间来表示磨损限度，见 图1-2-18。 刀具刃磨后，从开始切削到达磨损限度所经过的切削时间称为刀具 耐用度，也就是刀具两次刃磨之间的纯切削时间的总和。 刀具寿命和刀具耐用度不同，刀具寿命是指一把新刀具用到报废为 止的实际切削时间的总和。

2.2.5积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工一般钢 材或其他塑性材料时，常常在刀具前刀面切削刃处粘着一块剖面呈 楔状的硬块，这块冷焊在前刀面上的金属就称为积屑瘤，如图2-19 所示。 图2-18 刀具磨损过程

积屑瘤的产生 达到一定温度时，切屑底层材料的切应力超过材料的剪切屈 服强度，滞流层中流动速度为零的切削层就被剪切断裂黏结在前 刀面上，由于这层金属经受了强烈的剪切滑移作用产生加工硬化， 因此它能代替切削刃继续切削较软的金属层，这样依次逐层堆积， 高度逐渐增大，就形成了积屑瘤。长高的积屑瘤在外力或振动作 用下会发生局部的破裂和脱落，继而重复生长与脱落。 积屑瘤对加工的影响 保护刀具 增大了实际前角 影响工件表面质量和尺寸精度 综上所述，在粗加工时可以利用积屑瘤的有利之处，精加工时 应避免产生积屑瘤。

影响积屑瘤的因素主要有以下几种。 1）工件材料 2）前角 前角越大，刀具和切屑之间的接触长度越小，摩擦也小，切削温度低， 所以不易产生积屑瘤。 3）切削速度 在低速切削中碳钢时，切削温度较低，材料间不易黏结；在高速切削时， 切削温度较高，材料发软，不易黏结，因此不易形成积屑瘤。切削速 度适中时，有积屑瘤形成。在中速（15～30 m/min）切削时，积屑瘤 高度最大，如图2-20所示。 4）进给量 进给量减小，切屑与前刀面接触长度减小，摩擦力减小，切削温度降低，不易形成积屑瘤。

2.3.1 前角选择 2.3切车刀几何参数选择 前角的选择主要遵循以下原则: （1）加工塑性材料时，前角应取较大值；加工脆性材料时，应 选用较小的前角。 （2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大的前角；反之， 选用较小 的前角。 （3）刀具材料坚韧性好时，前角应选大些（如高速钢车刀）； 刀具材料 韧性差时，前角应选小些（如硬质合金车刀）。 （4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，精加工时应选较大 的前角。 （5）车床－夹具－工件－刀具系统刚度差时应选较大的前角。 硬质合金车刀前角参考值见表2-2，高速钢车刀的合理前角一 般比表中大5°～10°。

2.3.2后角和副后角选择 后角的选择主要根据以下原则： （1）加工硬度高、机械强度大及脆性材料时，应选较小的后角。 加工硬度低、机械强度小及塑性材料时，应选较大的后角。 （2）粗加工时应选取较小后角，精加工时应选取较大后角。采 用负前角车刀时，后角应选大一些。 （3）工件与车刀的刚度差时应选较小的后角。 （4）高速车削时，应选较小的后角。 硬质合金车刀后角的参考值见表2-3。

副后角一般与后角取相同的数值。但切断刀受刀头强度限制，应 把副后角磨得很小（α0′=1°～2°）。

2.3.3 主偏角选择 主偏角的选择主要根据以下几点原则： （1）工件材料越硬，应选取越小的主偏角。 （2）刚度差的工件（如细长轴）应选较大的主偏角，减小径向力。 （3）在车床－夹具－工件－刀具系统刚度较好的情况下，主偏角应尽可能选小一些。 硬质合金车刀主偏角参考值见表2-4。

2.3.4 副偏角选择 副偏角的选取主要根据以下原则： （1）工件－车刀－夹具－车床系统的刚度好，可选较小的副偏角。 （2）精加工刀具应选较小的副偏角。 （3）加工高硬度材料或断续切削时，应该选较小的副偏角，以提高刀尖强度。 硬质合金车刀副偏角参考值见表2-5。

2.3.5刃倾角选择 刃倾角的选择主要根据以下几点原则： （1）一般粗车时（指工件圆整、被切削层均匀），选取稍偏于负 值的刃倾角（－3°～0°）；精车时，应选取负值的刃倾角 （－8°～－3°）。 （2）强力车削时，选取负值的刃倾角（－10°～－5°）；冲击 负荷大的断续车削时，应选取较大负值的刃倾角（－10°以 上）。 （3）加工高硬材料时，应选取负值的刃倾角，以提高刀尖强度。 硬质合金车刀刃倾角参考值见表2-6。

2.3.6过渡刃选择 如图2-21所示 ，过渡刃的形状有直线形和圆弧形（即刀尖圆弧半径rε）两种， 前者因呈直线形，其偏角κrε大小通常均取主偏角κr值的一半左右，过渡刃长度 为0.5～2 mm。而后者不但能提高车刀的耐用度，还可减少车削后的残留面积， 降低工件已加工表面粗糙度。但刀尖圆弧半径rε不宜过大，否则会引起振动。

硬质合金车刀刀尖圆弧半径参考值见表2-7。

2.4 断屑影响因素及其方法 2.4.1断屑过程 切屑在形成过程中，切屑逐步扩张，当切屑端部碰到刀具断屑槽台阶 时，切屑发生卷曲变形，继续扩张与后刀面或工件碰上时，切屑折断。 因此，切屑的折断过程是卷－碰－断。对于螺卷形切屑，它可由自身 质量和旋转折断。如图2-22所示为切屑折断过程。

2.4.2影响断屑的因素 断屑槽形状 影响断屑的因素有断屑槽的形状、断屑槽的宽度、断屑槽斜角及 切削用量。 常用断屑槽有直线圆弧形、直线形和圆弧形三种，如图2-23所示。 图2-23 断屑槽形状

断屑槽宽度 断屑槽的宽度对断屑的影响很大。一般来讲，槽宽越小，切屑 的卷曲半径 越小，切屑上的弯曲应力越大，越易折断，如图2- 24所示。但断屑槽的宽度必须与进给量f和背吃吃刀量 联系起来 考虑。进给量大，槽应当宽些；背吃刀量大，槽也应适当加宽， 否则切屑不易在槽中卷曲，往往不流经槽底而形成不断裂的带状 切屑。 图2-24 槽宽对 的影响

断屑槽的侧边与主切削刃之间的夹角称为断屑槽斜角，用τ表示。 常用的断屑槽斜角有外斜式、平行式和内斜式三种形式，如图2-25 所示。 图2-24 断屑槽斜角

切削用量 切削用量中对断屑影响最大的是进给量，其次是被背吃刀量和切削 速度。加大进给量是达到断屑的有效措施之一。 当背吃刀量很小时，切屑在流出过程中很可能碰不到断屑槽台阶， 因此不易断屑，如图2-26（a）所示；当背吃刀量较小时，切屑虽有 可能碰到断屑槽台阶，但因出屑角较大，翻转后的切屑仍不易碰到 障碍物，因此也不易断屑，如图2-26（b）所示；当背吃刀量较大时， 因出屑角小，切屑翻转后碰到车刀后刀面或工件而较易折断，如图 2-26（c）所示。 一般情况下，切削速度对断屑影响不大。

2.4.3 常用断屑方法 断屑常用方法如下： （1）用断屑槽断屑。 （2）用断屑台断屑。在前刀面上磨出台阶以阻挡切屑自由流出，迫使其 再次卷曲变形而折断。 （3）用挡屑板断屑。如图 2-27所示，在前刀面装有可 调或固定的挡屑板，当切 屑沿前刀面流动时，因受 挡屑板所阻而弯曲、折断。 挡屑板可以焊在压板上， 也可以单独制造。单独制 造的挡屑板常用在一些大 中型机床的刀具上。 图2-27 挡屑板挡屑 1—挡屑板；2—车刀

（4）选用适当的切削用量和几何参数使其断屑。选用适当的切削 用量和刀具几何参数可以达到断屑的目的。前角大时切屑变形小， 不利于断屑；主偏角大时切屑厚度大，有利于断屑。当背吃刀量 和进给量之比为5～10时，选用前角γo=－10°～－5°、刃倾角 λs=－15°～－10°、主偏角κr=60°～80°的刀具切削容易断屑。 适当增大进给量，减小背吃刀量和切削速度有利于断屑。 （5）采用程序断屑。如果使用的车床是数控车床，还可采用程序 断屑，即隔一定时间间隔，给纵向进给程序写入几个停止脉冲， 就可达到断屑的目的。

2.5 工件表面粗糙度 2.5.1影响工件表面粗糙度的因素 残留面积 2.5 工件表面粗糙度 2.5.1影响工件表面粗糙度的因素 残留面积 两条切削刃在已加工表面上残留下未被切去部分的面积，称为残留面 积。如图2-28（a）所示，残留面积A越大，高度H越高，则表面粗糙度 值越大。 积屑瘤 用中等速度切削塑性金属产生积屑瘤以后，因积屑瘤既不规则又不稳 定，所以，一方面其不规则部分代替切削刃切削，留下深浅不一的痕 迹：另一方面，一部分脱落的积屑瘤嵌入工件已加工表面，使之形成 硬点和毛刺，表面粗糙度值增大，如图2-28（b)所示。 振动 刀具、工件或车床部件产生周期性振动，会使已加工表面出现周期性 的波纹，使表面粗糙度明显增大，如图2-28（c）所示。

图2-28 常见表面粗糙度增大的现象

2.5.2减小工件表面粗糙度方法 残留面积高度产生的表面粗糙度增大。应减小刀具主偏角和副偏角 (一般减小副偏角对减小表面粗糙度效果明显)，增大刀尖圆弧半径， 减小进给量f。 工件表面产生毛刺引起表面粗糙度增大。另外，刀具严重磨损和切 削刃表面粗糙度增大都会拉毛工件表面。因此，应尽量减小前、后 刀面的表面粗糙度，及时重磨或更换刀具，经常保持刀具的锋利。 切屑拉毛工件表面。切屑拉毛的工件表面一般是无规则的很浅的划 纹，这时应选用负值刃倾角的车刀，使切屑流向工件待加工表面， 并采用断屑或卷屑措施。

振动引起工件表面粗糙度大。振动引起工件表面粗糙度大所需采用 的解决办法如下： ①调整主轴间隙，提高轴承精度，调整大、中、小滑板塞铁，使 间隙小于0.04 mm。 ②合理选择刀具几何参数，经常保持切削刃光洁和锋利；增加刀具 的安装刚度。 ③增加工件的安装刚度。工件装夹时不宜悬伸太长，装夹细长轴时 应用中心架。 ④选择较小的背吃刀量和进给量，或降低切削速度。

（1）了解车刀刃磨的目的。 2.6 技能训练 2.6.1实训要求 2.6.2实训设备 2.6.3实训内容 （2）掌握正确刃磨车刀的方法。 砂轮机、待磨刀具、研磨用具。 2.6.3实训内容 高速钢车刀刃磨的一般步骤和方法 高速钢车刀刃磨的一般步骤和方法如下：

（1）刃磨主后刀面。如图2-29（a）所示，刃磨前，将车刀 刀柄向左偏斜，使刀柄中心线与砂轮圆周面之间形成主偏 角大小的角度，并把刀头抬起，使刀柄底线与水平面之间 的夹角成主后角大小的角度。刃磨时，将车刀的主后刀面 自下而上地慢慢接触砂轮，并左右轻轻移动，使砂轮在整 个圆周面上与刀具接触。 （2）刃磨副后刀面。刃磨副后刀面与刃磨主后刀面的方法 基本相同，其不同点是要将车刀刀柄向右偏斜，如图2-29 （b）所示。 （3）刃磨前刀面。如图2-29（c）所示，将前刀面面对砂轮， 刀柄尾部向下倾斜，使主切削刃与刀柄的底面平行（此时 刃倾角为零），并将车刀沿主切削刃向下倾斜成前角大小 的角度。这时，将车刀沿主切削刃方向左右倾斜，若使刀 尖在主切削刃的最高点，则刃倾角为负值；若使刀尖在主 切削刃的最低点，则刃倾角为正值。

（4）修磨过渡刃。如图2-29（d）所示，在主切削刃与副 切削刃之间刃磨过渡刃（刀尖圆弧）。在刃磨时应注意 车刀底平面与水平面之间的夹角（即过渡刃处的后角） 与车刀的后角应协调一致。 （5）精磨。在较细硬的砂轮上将车刀各面进行仔细修磨， 以修正车刀的几何形状和角度，使其符合要求，并减小 车刀的表面粗糙度值。 （6）研磨。用平整的氧化铝油石，轻轻研磨车刀的后面 和过渡刃，并研去切削刃在刃磨时留下的毛刺，以进一 步降低各切削刃及各面的表面粗糙度值，从而提高车刀 的耐用度。

图2-29 高速钢车刀的刃磨

硬质合金车刀刃磨的一般步骤和方法 以车削钢料的90°主偏角车刀（刀片材料为YT15）为 例，介绍手工刃磨硬质合金车刀的步骤。 （1）刃磨前准备。先把车刀前刀面、后刀面上的焊渣 磨去，并磨平车刀的底平面。 （2）刃磨后角。粗磨出的主后角、副后角应比所要求 的后角大2°左右，刃磨方法如图2-30所示。刃磨时， 采用粗粒度（F36～F60）的绿色碳化硅砂轮。精磨 主后角和副后角的方法如图2-31所示。刃磨时，将车 刀底平面靠在调整好角度的搁板上（没有搁板时， 手应捏紧刀柄形成一定的角度），并使切削刃轻轻 靠在砂轮的端面上。刃磨时，车刀应左右缓慢移动， 使砂轮磨损均匀，切削刃刃口平直。精磨时，采用 细粒度（F180～F200）的绿色碳化硅砂轮。

（3）刃磨断屑槽。不同槽形 对砂轮的外形有不同的要求， 如刃磨圆弧形断屑槽，必须 先把砂轮的外圆与平面的交 角处用修砂轮的金刚石笔 （或用硬砂条）修整成相应 的圆弧。刃磨时，刀尖可向 下磨或向上磨，如图2-32所 示。

（4）刃磨负倒棱。刃磨负倒棱的磨削方法可以采用直磨法和横磨法， 如图2-33所示。刃磨时，用力要轻，车刀要沿主切削刃的后端向刀 尖方向摆动。为了保证切削刃的质量，最好采用直磨法。负倒棱的 宽度一般为0.5～0.8 mm，也可以用修磨后刀面来控制。 图2-33 刃磨负倒棱

（5）刃磨过渡刃。过渡刃有直线形和圆弧形两种，刃磨方 法如图2-34所示。对于刃磨车削较硬材料的车刀时，可以 在过渡刃上磨出负倒棱。对于大进给量车刀，可用相同的 方法在副切削刃上磨出修光刃。 图2-34 刃磨过渡刃

（6）研磨。刃磨后的切削刃 一般不够平滑光洁，刃口呈 锯齿形。切削时，会影响工 件表面粗糙度，所以刃磨后 的车刀应用油石进行研磨， 以消除刃磨后的残留痕迹， 如图2-35所示。

2.5.4注意事项 刃磨车刀时需注意以下事项： （1）新安装的砂轮必须要经过严格的检查。 （2）磨刀时双手应握稳车刀，车刀与砂轮接触时用力要均匀， 压力不能太大，要不断做左右移动。 （3）刃磨车刀应尽可能运用砂轮的圆周面，禁止在砂轮两侧面 用力粗磨车刀，以免砂轮侧面受力而发生偏摆跳动。 （4）刃磨硬质合金刀时，允许把刀柄部分放入水中冷却，不可 把刀头部分放入水中冷却，以防止刀片因突然冷却而碎裂。刃 磨高速钢车刀时，不能过热，应随时用水冷却。 （5）不允许在磨刀机砂轮上磨有色金属或非金属材料，以免堵 塞砂轮上的气孔。

（6）砂轮磨削表面必须经常修整。 （7）必须根据车刀材料来选择砂轮种类，否则将达不到良好的 刃磨效果。 （8）刃磨时，砂轮旋转方向必须由刃口向刀体方向转动，以免 造成切削刃出现锯齿形缺陷。 （9）在平形砂轮上磨刀时，尽量避免使用砂轮的侧面；在杯形 砂轮上磨刀时，不要使用砂轮的外圆或内圆。 （10）砂轮机的角度导板必须平直，转动的角度要求正确。 （11）磨刀结束时应随手关闭砂轮机电源。

项目一 设备认知 任务三 车床夹具与量具

3.1.1三爪自定心卡盘 3.1 车床夹具 三爪自定心卡盘的构造如图3-1所示。当工件直径较大时，可换上反爪进行装夹，见图3-1(c)。 图3-1 三爪自定心卡盘结构 1—小锥齿轮；2—大锥齿轮；3—卡爪

使用三爪自定心卡盘时应注意以下几点： 工件在卡爪间必须放正，轻轻夹紧，夹持长度至少10 mm。 工件紧固后，随即取下扳手，以免开车时扳手飞出，砸伤人 或车床。 开动车床，使主轴低速旋转，检查工件有无偏摆，若有偏摆 应停车，用小锤轻敲校正，然后紧固工件。 移动车刀至车削行程的左端，用手旋转卡盘，检查刀架等是 否与卡盘或工件碰撞。

用三爪自定心卡盘安装工件的方法如图3-2所示，安装的步骤如下： 工件在卡爪间放正，轻轻夹紧。 打开安全罩，开动车床，使主轴 低速旋转，检查工件有无偏摆， 若有偏摆应停车，用小锤轻敲校 正，然后紧固工件。紧固后，必 须取下扳手，并放下安全罩。 移动车刀至车削行程的左端，用 手旋转卡盘，检查刀架是否与卡 盘或工件碰撞。 图3-2 用三爪自定心卡盘装夹工件的方法

3.1.2四爪单动卡盘 四爪单动卡盘也是常见的通用夹具，如图3-3(a)所示。当要求定位精度达到0.02～0.05 mm 时，可以按事先划出的加工界线用划线盘进行划线找正，如图3-3(b)所示。当要求定位精度达到0.01 mm 时还可用百分表找正，如图3-3(c) 图3-3四爪单动卡盘及其找正

按事先划出的加工界线用划线盘找正的方法如下： 使划针靠近工件上划出的加工界线，慢慢转动卡盘。 先校正端面，在离针尖最近的工件端面上用小锤轻轻敲击 至针尖到工件端面的距离处处相等。 将划针针尖靠近外圆，转动卡盘，校正中心，将距离针尖 最远处的一个卡爪松开，拧紧其对面的一个卡爪，反复调 整几次，直至校正为止。

3.1.3顶尖、中心架及跟刀架 顶尖 顶尖的作用是定中心和承受工件的质量以及刀具作用在工件上的 切削力。顶尖有前顶尖和后顶尖两种。插在主轴锥孔内跟主轴一 起旋转的称为前顶尖。前顶尖随同工件一起转动，无相对运动， 不发生滑动摩擦，如图3-4所示。

在车削中，固定顶尖与工件中心孔产生滑动摩擦而产生高温。固 定顶尖的优点是定心正确而刚度好；缺点是工件和顶尖是滑动摩 擦，发热较大，过热时会把中心孔或顶尖烧坏。因此它适用于低 速、加工精度要求较高的工件。如图3-5（a）所示，在高速切削 时，碳钢顶尖和高速钢顶尖往往会退火，因此目前多数使用镶硬 质合金的顶尖，如图3-5（b）所示。 支撑细小工件时可用反顶尖， 如图3-5（c）所示。

中心架和跟刀架用于细长轴的加工，以增加工件的刚度。 中心架安装在车床的导轨面上并固定在适当的位置，卡爪和工件外表 面接触（或使用过渡套筒），如图3-6和图3-7所示。使用时要首先调整 各个卡爪，使其与工件接触，并保证工件轴线和主轴轴线同轴，还要 注意保证卡爪和工件间的充分润滑。必要时可使用如图3-8所示的带滚 动轴承的中心架。 图3-6用中心架装夹细长轴 图3-7 用过渡套筒装夹细长轴

跟刀架 跟刀架一般有两个或三个卡爪，使用时固定在床鞍上，跟随刀具做纵 向移动，抵消径向切削抗力，如图3-9所示。跟刀架主要用于车削细长 轴和长丝杠，以提高细长轴的形状精度，减小表面粗糙度值。 图3-8 带滚动轴承的中心架 图3-9 跟刀架

三爪跟刀架的结构如图3-10所示。用手柄2转动锥齿轮1，经锥齿轮5转动丝杠4，即可使卡爪3做向心或离心运动。其他两个卡爪也可移动。 图3-10 三角跟刀架的结构 1、5-锥齿轮；2-手柄；3-卡爪；4-丝杠

跟刀架主要用于精车或半精车细长光轴类工件，如丝杠和光杠等。如图3-11所示，跟刀架被固定在车床床鞍上，与刀架一起移动。 图3-9 跟刀架的使用 图3-11 跟刀架的使用 1-三爪自定心卡盘；2-工件；跟脚架；4-尾座套筒；5-刀架

3.1.4 心轴 形状复杂或同轴度要求较高的盘套类工件，常用心轴安装 加工，以保证工件外圆与内孔的同轴度及端面与内孔轴 线的垂直度要求。 圆柱心轴 当工件长径比小于1时，应使用带螺母压紧的圆柱心轴，如图3-13 所示。一般情况下，当工件孔与心轴采用H7/h6 配合时，同轴度误 差不超过0.02～0.03 mm。 小锥度心轴 当工件长径比大于1时，可采用带有小锥度(1/5 000～1/1 000)的心 轴，如图3-14所示。工件孔与心轴配合时，靠接触面产生弹性变形 来夹紧工件，故切削力不能太大，以防工件在心轴上滑动而影响 正常切削。小锥度心轴定心精度较高，可达0.005～0.01 mm，多用 于磨削或精车，但没有确定的轴向定位。

胀力心轴是通过调整锥形螺杆使心轴一端做微量的径向扩张，以 将工件孔胀紧的一种快速装拆的心轴，适用于安装中小型工件。 螺纹伞形心轴 图3-12 圆柱心轴按装工作 图3-13 小锥度心轴安装工作 1—工件；2—心轴；3—螺母；4—垫片 1—心轴；2—工件 胀力心轴 胀力心轴是通过调整锥形螺杆使心轴一端做微量的径向扩张，以 将工件孔胀紧的一种快速装拆的心轴，适用于安装中小型工件。 螺纹伞形心轴 螺纹伞形心轴装拆迅速，装夹牢固，能装夹一定尺寸范围内不同 孔径的工件，适于安装以毛坯孔为基准车削外圆的带有锥孔或阶 梯孔的工件。

3.1.5 花盘及弯板 如图3-14(a)所示为用花盘压板装夹工件，将工件底面直接安 放在花盘的端面上，找正后用螺栓、压板夹紧，再装上平衡 铁。 弯板多为90°角铁，两平面上开有槽形孔用于穿紧固螺钉。 弯板用螺钉固定在花盘上，再将工件用螺钉固定在弯板上， 如图3-14(b)所示: 图3-14 花盘或花盘与弯板配合装夹工件 1—垫贴；2—压板；3—压板螺丝；4—T；5—工件； 6—弯板； 7—可调螺丝；8—平衡板；9—花盘

具有一组或多组有序的标尺标记及标尺数码的钢制板状的测量器具， 称为钢尺。 3.2 车床量具 3.2.1 花盘及弯板 具有一组或多组有序的标尺标记及标尺数码的钢制板状的测量器具， 称为钢尺。 钢尺的结构如图3-15所示。钢尺的左端为直的工作端边，右端为圆 弧形尺尾，还有一个悬挂孔。 钢尺是最简单的长度量具，它的量程有150 mm、300 mm、500 mm 和1 000 mm四种规格。 图3—15 150 ㎜钢尺 1—端边；2—刻度面；3—刻线；4—侧边；5—悬挂孔；6—尾端圆弧

如图3-16所示，钢尺用于测量工件的长度尺寸。 图3-16 钢尺的使用方法

卡钳包括内卡钳和外卡钳两类，如图3-17所示为常见的内外卡钳。内外卡钳是最简单的比较量具。 3.2.2 卡钳 卡钳包括内卡钳和外卡钳两类，如图3-17所示为常见的内外卡钳。内外卡钳是最简单的比较量具。 图3-17 卡钳

卡钳开度调节 首先检查钳口的形状，钳口形 状对测量精确性影响很大，应 注意经常修整钳口的形状。如 图3-18所示为卡钳钳口形状好与 坏的对比。调节卡钳的开度时， 应轻轻敲击卡钳脚的两侧面， 先用两手把卡钳调整到和工件 尺寸相近的开口。 图3-18 卡钳钳口形状的对比

然后轻敲卡钳的外 侧来减小卡钳的开 口，敲击卡钳内侧 来增大卡钳的开口， 如图3-19(a)所示。 但不能直接敲击钳 口，如图3-19(b)所 示。这会因卡钳的 钳口损伤测量面而 引起测量误差，更 不能在车床的导轨 上敲击卡钳，如图 3-19(c)所示。 图3-19 卡钳开度的调节

内卡钳的使用 使用内卡钳测量工件的方法如图3-20所示。内卡钳所量得的尺寸， 也可以从钢尺上读出。先将钢尺的一端垂直地放在精确的平面上， 然后把卡钳的一个卡脚放在平面上，观察另一卡脚在钢尺刻线上 的位置，读出尺寸，如图3-21所示。 图3-21 内卡钳读取尺寸的方法 图3-20 内卡钳的测量方法

外卡钳的使用 外卡钳在钢尺上取尺寸 时，一个钳脚的测量面 靠在钢尺的端面上，另 一个钳脚的测量面对准 所需尺寸刻线的中间， 且两个测量面的连线应 与钢尺平行，视线要垂 直于钢尺，如图3-22所 示。 图3-22 外卡钳取的操作

用外卡钳测量外径，就是比较外卡钳与工件外圆接触的松紧程度， 以卡钳的自重能刚好滑下为合适，如图3-23(a)所示。当卡钳滑过 外圆时，手中没有接触感觉，就说明外卡钳比工件外径尺寸大； 若靠外卡钳的自重不能滑过工件外圆，就说明外卡钳比工件外径 尺寸小。切不可将卡钳歪斜地放在工件上测量，这样会有误差， 如图3-23(b)所示。由于卡钳有弹性，在测量工件时，卡钳要放正， 不可用力压卡钳，只要手感觉到钳口与被测表面接触即可。另外， 不能把卡钳横着卡上去，如图3-23(c)所示。对于大尺寸的外卡钳， 靠它自重滑过工件外圆的测量压力太大了，此时应托住卡钳进行 测量，如图3-23(d)所示。

图3-23 外卡钳取的正确与错误操作

外卡钳的适用范围 卡钳是一种简单的量具，由于它具有结构简单、制造方便、价 格低廉、维护和使用方便等特点，因此广泛应用于要求不高的 工件尺寸的测量和检验，尤其是对于锻铸件毛坯尺寸的测量和 检验来说，卡钳是最合适的测量工具。 对于如图3-24所示的 工件内径，其孔内有 轴，使用精密的内径 量具有困难，应用内 卡搭外径百分尺测量 内径的方法就能解决 问题。 图3-24 内卡搭外径百分尺测量内径

使用卡钳时注意事项 使用卡钳时，要注意以下一些事项： （1）调整卡钳尺寸时，应敲卡钳的两侧，不允许敲击钳口。 （2）测量工件时，不能将卡钳强压下去，只能凭卡钳的本身 质量滑过去，才算合适。 （3）测量工件时，卡钳要放正，不能歪斜，否则量出来的尺 寸不精确。 （4）工件在旋转时，不能用卡钳去测量，否则会使钳口磨损。

3.2.3游标卡尺 游标卡尺的特点和结构 游标卡尺是利用游标原理对两测量面相对移动的距离进行读数的测量器具。 如图3-25所示的游标卡尺 (测量范围为0～125 mm， 游标读数值为0.1 mm)是由 主尺1、副尺(游标)2、上 量爪3、下量爪4、深度尺 5、紧定螺钉6组成的。主 尺与左面固定的上、下量 爪制成一个整体，副尺与 右面活动的上、下量爪制 成另一个整体套装在主尺 上，并可沿主尺滑动。 图3-25 游标卡尺

目前我国生产的游标卡尺的测量范围及其游标读数值见表3-1。

游标卡尺的读数原理 以游标读数值为0.1 mm的游标卡尺为例来说明游标卡尺的 读数原理。如图3-26(a)所示，主尺刻线间距（每格）为1 mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时，游标 上的第10刻线正好指向主尺上的9 mm，而游标上的其他刻 线都不会与主尺上任何一条刻线对准。游标每格间距0.9 mm，主尺每格间距与游标每格间距相差0.1 mm，0.1 mm 即为此游标卡尺上游标所读出的最小数值。当游标向右移 动0.1 mm时，则游标零线后的第一根刻线与主尺刻线对准。 当游标向右移动0.2 mm时，则游标零线后的第二根刻线与 主尺刻线对准，依次类推。由此可知，游标向右移动不足 1 mm的距离，虽不能直接从主尺读出，但可以由游标的某 一根刻线与主尺刻线对准时，该游标刻线的次序数乘以其 读数值而得出其小数值。如图3-26(b)所示的尺寸即为 5×0.1 mm =0.5 mm。

图3-26 游标卡尺读数

游标卡尺的测量精度 测量或检验工件尺寸时，要按照工件尺寸的精度要求，选用 相适应的量具。游标卡尺是一种中等精度的量具，它只适用于 中等精度尺寸的测量和检验。用游标卡尺测量锻铸件毛坯或精 度要求很高的尺寸，都是不合理的。前者容易损坏量具，后者 测量精度达不到要求。量具都有一定的示值总误差，游标卡尺 的示值总误差见表3-2。

如图3-27所示，用游标卡尺测量工件时可以单手拿尺测 量或双手拿尺测量，测量大工件尺寸时，一般应双手拿 尺测量。 游标卡尺的使用方法 如图3-27所示，用游标卡尺测量工件时可以单手拿尺测 量或双手拿尺测量，测量大工件尺寸时，一般应双手拿 尺测量。 图3-27 游标卡尺操作方法

（1）如图3-28所示，测量外尺 寸时，应先把测量爪张开得比 被测尺寸稍大，再把固定测量 爪与被测表面靠上，然后慢慢 推动尺框，使活动测量爪轻轻 地接触被测量表面，并稍微游 动一下活动测量爪，以便找出 最小尺寸部位，可获得正确的 测量结果。 图3-28 测量外尺寸1

如图3-29所示，测量时， 不能把测量爪的张开距 离调整到小于或等于被 测的尺寸值，然后强制 把测量爪卡到被测件上， 这样易使测量爪弯曲变 形，加剧测量面的磨损 而过早失去原有精度。 同样，读数之后要先把 活动测量爪移开，再从 被测件上取下卡尺。在 活动测量爪还没松开之 前，不允许猛力拉下卡 尺。 图3-29 测量外尺寸2

（2）如图3-30（a）所示，测量内孔直径时，应先把测量爪张开得比被 测尺寸稍小，再把固定测量爪靠在孔壁上，然后慢慢拉动尺框，使活 动测量爪沿直径方向轻轻接触孔壁，再把测量爪在孔壁上稍微游动一 下，以便找出最大尺寸部位。最后用紧固螺钉把尺框固定，轻轻取出 卡尺读数。需要注意的是，卡尺测量爪应放在孔的直径方向上，不能 歪斜，如图3-30（b）所示。 图3-30 测量孔径

（3）测量沟槽宽度时，卡尺的操作方法与测量孔径相似，测量爪的 位置也应摆正，要垂直于槽壁，不能倾斜，否则，测得的结果也不 会准确，如图3-31所示。

（4）如图3-32（a）所示，测量深度时，应使游标卡尺的尺身下端面与 被测件的顶面贴合，再向下推动深度尺，使之轻轻接触被测底面。然 后用螺钉把尺框紧固住，再取出卡尺读数。深度尺要垂直放好，不要 前后、左右倾斜，如图3-32（b）所示。尺身下端面与被测件顶面之间 不能有缝隙，如图3-32（c）所示。要使深度尺的削角边朝向靠近槽壁 面，否则，槽底根部圆角会对测量结果有影响，如图3-32（d）所示。 图3-32测量深度

游标卡尺的测量范围很广，可以测量工件外径、台阶、孔深、沟槽宽 度、孔径和孔距等，如图3-33所示。 图3-33 游标卡尺的测量范围举例

如图3-34所示，为了读数准确，提高测量精度，有的卡尺装有测微表，称为带表卡尺。还有一种带有数字显示装置的游标卡尺，称为数显游标卡尺。 带表卡尺和数显卡尺 如图3-34所示，为了读数准确，提高测量精度，有的卡尺装有测微表，称为带表卡尺。还有一种带有数字显示装置的游标卡尺，称为数显游标卡尺。

百分表是用来校正工件或夹具的安装位置，检验工件的几何精度的。 3.2.4百分表 百分表是用来校正工件或夹具的安装位置，检验工件的几何精度的。 百分表的结构 百分表的外形如图3-35所示。表盘3上刻有100个等分格， 其刻度值(即读数值)为0.01 mm。当指针转一圈时，小指针 即转动一小格，转数指示盘5的刻度值为1 mm。用手转动 表圈4时，表盘3也跟着转动，可使指针对准任一刻线。测 量杆8是沿着套筒7上下移动的，套筒7可用于安装百分表。

百分表的使用方法 使用百分表时，必须注意以下几点： （1）使用前，应检查测量杆的灵活性，即轻轻推动测量杆时，测 量杆在套筒内的移动要灵活，且每次放松后，指针能回复到原来 的刻度位置。 （2）使用百分表时，必须把它固定在可靠的夹持架 (如万能表架或 磁性表座) 上，也可装在专用的检验工具上。夹持架要安放平稳， 以免使测量结果不准确或摔坏百分表，如图3-37所示。

（4）测量时，不可使测 量杆移动的距离太大， 以免超出它的测量范围， 损坏表内的零件。 （3）用百分表测量工件时，测量杆必须垂直于被测量表面，如图3- 38所示。要保证测量杆的轴线与被测量尺寸的方向一致，否则将 使测量杆不灵活或使测量结果不准确。 （4）测量时，不可使测 量杆移动的距离太大， 以免超出它的测量范围， 损坏表内的零件。 图3-38百分表安装方法

（5）不可拆卸表的后盖，以免灰尘或潮气侵入。绝对禁止水、 油或其他液体侵入表内。 （6）不用的百分表，测量杆应自由放松，使表处于自由状态。 表的内部机件不得受到任何力的作用，以保持它的精度。 （7）用完百分表后，必须用干净的布或软纸擦净，放在盒内。 除长期封存以外，百分表的测量杆上不准涂任何油脂，以免 测量杆和套筒黏结，造成动作不灵。同时，油脂容易黏结灰 尘，使传动系统中的精密机件受到磨损。

百分尺主要是由尺架、测微头、测力装置、隔热装置和紧固测微螺杆的锁紧装置等部分组成。百分尺的外形与结构如图3-39所示。 3.2.4百分尺 百分尺的结构与工作原理 百分尺主要是由尺架、测微头、测力装置、隔热装置和紧固测微螺杆的锁紧装置等部分组成。百分尺的外形与结构如图3-39所示。

百分尺的刻线原理与读数方法 刻线原理 图3-40百分尺刻线

读数方法 （1）先读整数。读整数即是读出微分筒边缘在固定套管的毫米 和半毫米的数值。 （2）再读小数。读小数即查找微分筒上哪一格与固定套管上基 准线对齐。 （3）得出被测尺寸。把上面两次读数的整数部分和小数部分相 加，就是被测尺寸。如图3-41所示，读数结果是 （7+0.5+35×0.01）mm=7.85 mm

百分尺的测量范围 百分尺测微螺杆的移动量为25 mm，所以百分尺的测量范围一般 为25 mm。为了使百分尺能测量更大范围的长度尺寸，以满足工 业生产的需要，百分尺的尺架做成各种尺寸，形成不同测量范 围的百分尺。目前，国产百分尺测量范围的尺寸分段为： 0～25，25～50，50～75，75～100，100～125，125～150， 150～175，175～200，200～225，225～250，250～275，275～ 300，300～325，325～350，350～375，375～400，400～425， 425～450，450～475，475～500，500～600，600～700，700～ 800，800～900，900～1 000。

百分尺的精值 百分尺是一种应用很广的精密量具，按照制造精 度可分为0级和1级两种，0级精度较高，1级次之。 百分尺的制造精度主要有它的士值误差和两侧，两 测面沾面平行度公差的大小来决定，百分度的精度 要求见表3-5。 在使用百分尺过程中，由于磨损，特别是使用不 当时，会使百分尺的士值误差超差，因此要定期进 行检查，进行必要的拆洗和调整，以便保持百分尺 的测量精度。

百分尺的使用方法 （1）使用百分尺时，要用手握住隔热装置。若用手直接拿着尺架 去测量工件，时间长了会引起测量精度的改变。 （2）使用百分尺时，对允许温差有一定要求，一般情况下，要使 百分尺与被测件保持相同的温度进行测量。 （3）测量时，当两个测量面将要接触被测表面时，不要旋转微分 筒，只旋转测力装置的棘轮，等到棘轮发出“嗒嗒”的响声后， 即可进行读数。 （4）调节距离较大时，应该旋转微分筒，而不应旋转测力装置的 转帽。只有当测量面快接触被测表面时才用测力装置。这样既节 约调节时间，又防止棘轮过早磨损。 （5）不允许猛力转动测力装置，否则测量面靠惯性冲向被测件， 测力要急剧增大，测量结果不会准确。 （6）退尺时，应旋转微分筒，不要旋转测力装置，以防止拧松测 力装置。

使用百分尺时的注意事项 使用百分尺时，应注意以下一些事项： （1）不允许测量带有研磨剂的表面、粗糙表面和带毛刺的边缘表 面等。 （2）测量时，最好在被测件上直接读出数值，然后退回测微螺杆， 取下百分尺，这样可减少测量面的磨损。若必须取下百分尺读数 时，先用锁紧装置把测微螺杆锁紧，再轻轻滑出百分尺。 （3）不能把百分尺当卡规使用，因为这不仅使测量面受到损伤， 而且测微螺杆、尺架等也会受强力作用而产生变形。 （4）测量时，不要使微分筒旋转过快，以防测微螺杆的测量面与 被测表面发生撞击，而使精密的测微螺杆咬住和损伤。 （5）当测量面接触被测表面之后，不允许用力转动微分筒。这不 仅影响测力的稳定性，破坏精确的被测表面，还会使微分筒与测 微螺杆之间产生滑动，造成零位失准，同时使精密螺旋副受到损 伤。 （6）调节尺寸时，要慢慢地均匀转动微分筒，不允许握住微分筒 挥动或摇转尺架。 （7）不允许测量运转着的工件。

3.3.1在四爪卡盘上校正工件 3.3 技能训练 实训要求 （1）了解校正工件的目的。 （2）学习轴类、盘类工件在四爪卡盘上的校正方法。 3.3 技能训练 3.3.1在四爪卡盘上校正工件 实训要求 （1）了解校正工件的目的。 （2）学习轴类、盘类工件在四爪卡盘上的校正方法。 （3）如图3-42所示，通过校正练习，要求盘类工件外圆A处和端面 B处的跳动量在0.03 mm以内，轴类工件外圆A、B两处跳动量也 在0.03 mm以内。

实训设备 实训内容 CA6140车床、划针、百分表、铜棒。 1）盘类工件的安装及校正 （1）根据工件装夹处的尺寸，调整卡爪位置，使其相对两爪的 距离稍大于工件直径。卡爪位置是否对称，可参照卡盘端面的 圆弧线。 （2）夹持工件，夹持部分不宜太长，一般为10～15 mm。 （3）校正工件外圆时，先使划针靠近工件外圆表面A点，用手转 动卡盘，观察工件表面与划针之间间隙的大小，然后调整卡爪 位置，调整量为间隙差值的一半。 （4）校正端面时，先使划针靠近工件端面间隙外缘处B点，用手 转动卡盘，观察划针与工件表面间的间隙，用铜棒敲正，调整 量等于差值。

2）轴类工件的安装及校正 轴类工件通常校正外圆上A和B两点。先校正靠近卡盘端A点外 圆，后校正B点外圆，校正A点外圆时调整卡爪，校正B点外圆 时用铜棒敲击。 上述两类工件的校正方法都应经多次反复调整，直到工件旋 转一周，A、B两点处的划针尖与工件表面等距离为止。 3）用百分表校正工件 用百分表校正工件，如图3-43所示。用四爪卡盘装夹的工件 精加工时，校正要求较高，可使用百分表对工件进行校正。

图3-43用百分表校对工件

注意事项 （1）装夹已加工表面时，为防止夹伤工件表面，应垫铜皮。 （2）在导轨面上应垫防护木板，以防止工件跌落时损坏床面。 （3）校正工件时不能同时松开两个卡爪，以防工件掉下。 （4）校正工件时，灯光、划针尖与视线角度要配合好，以减 小目测误差。 （5）校正工件时，车床主轴应放在空挡，以便转动灵活。 （6）校正后四个卡爪的紧固力应基本一致，以免车削时工件 移动。

3.3.2孔的测量 实训要求 实训设备 内径百分表、百分尺、标准环规、相关带孔工件。 实训内容 （1）了解内径百分表的结构原理。 （2）掌握量具的正确使用方法。 实训设备 内径百分表、百分尺、标准环规、相关带孔工件。 实训内容 （1）内径百分表校正零位。 ①百分尺校准如图3-44所示，根据被测工件的孔径尺寸，准备相应 的百分尺，将其调整到被测工件的公称尺寸并紧固。 ②根据被测工件的公称尺寸在内径百分表的测量杆上换上相应的可 换触头，在测量杆上端孔内插入百分表头，使其压缩0.2～0.3 mm 并紧固。

④紧固可换触头，之后应再校对一下百分表的零位。可用标准环规校正 零位，如图3-45所示。 ③左手拿百分尺，右手握住测量杆上的捏手部分将可换触头放到百分尺 的两侧面之间，用食指支撑可换触头部分，右手前后摆动（约 ±10°），同时观察表针情况，调整可换触头的距离，使内径百分表 的表针指在表盘的零位，此时可换触头的压缩量为0.2～0.3 mm。 ④紧固可换触头，之后应再校对一下百分表的零位。可用标准环规校正 零位，如图3-45所示。 图3-44用百分尺校对 图3-45标准环规校对

（2）左手拿工件，右手握住内径百分表的测量杆，将内径百分表伸到被 测孔内，上下或前后摆动内径百分表，摆动幅度一般为±10°左右， 找出表针指向的最小值，这个最小值与零位的差值就是被测工件内孔 尺寸的实际偏差值。 （3）测量孔的圆度误差。如图3-46所示，在孔的圆周上变换不同角度可 测圆度误差。 （4）测量孔的圆柱度误差。如图3-47所示，孔径全长的最大值与最小值 之差的一半即为孔的圆柱度误差。

（6）量具使用完后应进行清洁，并及时回收。 注意事项 （1）测量前应将被测工件清理干净。 （2）孔口应去毛刺，防止划伤触头。 （3）使用内径百分表及百分尺时，应做到轻拿轻放。 （4）测量过程中用力要适当，不可过猛。 （5）测量过程中量具和工件应摆放整齐，不能混放。 （6）量具使用完后应进行清洁，并及时回收。

谢谢！