第十五章 车削加工与车床第一节 车削加工的范围和特点一,车削加工的范围车削加工的范围很广，下面将车削加工的一些主要方法作简要介绍。
１．车外圆（见图 15-1）
２．车端面（见图 15-2）
图 15-1 车外圆 图 15-2 车端面
３,车环槽和切断 （ 见图 15-3）
图 15-3 车环槽和切断
a) 车环槽 b) 切断
4,钻孔,扩孔和铰孔 （ 见图 15-4）
５,镗孔 （ 见图 15-5）
图 15-4 钻孔、扩孔和铰孔
a) 钻孔 b) 扩孔 c) 铰孔图 15-5 镗孔
６,车锥体车锥体的方法有几种,这里仅介绍两种,
（ １ ） 采用宽刃刀 （ 见图 15-6a）
（ ２ ） 转动小溜板 （ 见图 15-6b）
图 15-6 车锥体
a) 用宽刃刀车短锥 b) 转动小溜板车锥体图 15-7 车螺纹
７,车螺纹 （ 见图 15-7）
８,车特形面 （ 见图 15-8）
图 15-8 用成形车刀车特形面二,车削加工的特点
１ ） 主要用于各种内,外旋转表面及其端面的加工 。
２ ） 加工时,主运动是工件的旋转运动,进给运动是刀具的纵向和横向移动 。
３ ） 一般情况下,车削过程是连续的切削,切削力比较稳定,
加工比较平稳 。
４ ） 车削加工中,由于切屑和刀具之间的剧烈挤压和摩擦,以及刀具与工件之间的摩擦,产生了大量的切削热,但大部分热量被切屑带走,所以一般车削加工可以不使用切削液 。
５ ） 车削加工多用于粗加工和半精加工 。
第二节 CA6140型卧式车床一,机床的组成和主要技术规格
１,机床的组成 （ 见图 15-9）
图 15-9 CA6140型卧式车床
1－主轴箱 2－刀架 3－尾座 4－床身 5－右床腿
6－溜板箱 7－左床腿 8－进给箱
2,机床的主要技术规格
CA6140型卧式车床的主要技术规格可阅教材 。
二,机床的传动系统图 15-10所示为卧式车床的传动框图 。 图 15-11所示为 CA6140型卧式车床的传动系统图 。
图 15-10 卧式车床传动框图图 15-11 CA6140型卧式车床的传动系统
１,主运动
（ １ ） 主运动传动链 车床的主运动是主轴的旋转运动,传动链两端件是电动机－主轴 。 主运动的传动路线表达式为电动机 — — Ⅰ — — Ⅱ —
— Ⅲ — — 主轴 Ⅵ
230
130
30
34
34
50
M
43
51
38
56
M
1
1
——右合
——左合
50
30
58
22
41
39
50
63
M
58
26
M
50
51
80
20
50
50
80
20
2
2
打开）（
合上）（—Ⅴ——Ⅳ—
（ ２ ） 主轴转速的级数 当 M1向左压紧时,主轴正转 。 若 M2接合,
主轴 Ⅵ 获得 24级正转转速；若 M2打开,运动经齿轮副直接把轴 Ⅲ 的
２ × ３＝６级转速传给主轴 Ⅵ,又使主轴得到６级正转转速 。 这样主轴一共可获得 24＋６＝ 30级正转转速 。
但是,由于运动由轴 Ⅲ 传给轴 Ⅴ 的传动比分别为
u1 =(20/80)× (20/80)=1/16
u2 =(20/80)× (51/50)=1.02/4
u3=(50/50)× (20/80)=1/4
u4=(50/50)× (51/50)=1.02
其中 u2与 u3的数值相近，本机床由轴 Ⅲ 到轴 Ⅴ 实际上只有三种传动比，因而当 M2接合时主轴实际上只获得２×３×３＝ 18级正转转速，所以主轴应获得 18＋ 6 = 24级正转转速。
同样道理，当 M1向右压紧时，主轴共获得 12级反转转速。
（ ３ ） 主运动传动链的运动平衡式
n ＝ n电 × u带 × u齿式中 n—— 主轴的转速 （ r/min） ；
n电 —— 电动机的转速 （ r/min） ；
u带 —— 带传动的传动比,u带 =D1/D2 ；
u齿 —— 齿轮传动部分的总传动比,
u齿 ＝各主动轮齿数的乘积 /各从动轮齿数的乘积＝ u1u2u3… uK。
根据主运动传动链的平衡式，即可以计算出主轴的各级转速。其最低及最高的正转转速分别为
nmin=1450× (130/230)× (51/43)× (22/58)× (20/80)× (26/58)
× (20/80) r/min≈10 r/min
nmax=1450× (130/230)× (56/38)× (39/41)× (63/50) r/min
1400r/min
2,进给运动进给运动传动链包括车螺纹,一般进给和快速移动三组传动链,
而车螺纹传动链又包含车米制螺纹,英制螺纹,模数螺纹和径节螺纹四条传动路线 。 为简化文字叙述,对于车螺纹传动链只介绍常用的车米制螺纹传动链 。
（ １ ） 车制米制螺纹的传动链 对于螺纹加工,必须严格保证以下关系：主轴带动工件转一周,刀架移动一个导程 （ 单线螺纹的导程等于螺距 ） 。 在车制单线螺纹时,要求主轴转一周,刀架应移动一个螺距 P。
从传动系统图 15-11中可以看出,其传动路线表达式为主轴 Ⅵ — — Ⅶ — — Ⅷ — — Ⅸ — — Ⅹ
— — Ⅺ — — Ⅻ — — ⅩⅢ — — ⅩⅣ — M5合上
58
58
33
33
33
25
25
33
75
100
100
63? 3625
21
36
21
33
14
20
14
19
28
36
28
32
28
28
28
26
25
36
36
25?
45
18
35
28
48
15
28
35
— ⅩⅤ 丝杠（ P＝ 12mm,单线）－开合螺母 — 溜板、刀架基本组齿轮变速可获得如下 8种传动比：
u基 1 ＝ 26/28 ＝ 6.5/7 （ 不用 ）
u基 2 ＝ 28/28 ＝ 7/7
u基 3 ＝ 32/28 ＝ 8/7
u基 4 ＝ 36/28 ＝ 9/7
u基 5 ＝ 19/14 ＝ 9.5/7 （ 不用 ）
u基 6 ＝ 20/14 ＝ 10/7
u基 7 ＝ 33/21 ＝ 11/7
u基 8 ＝ 36/21 ＝ 12/7
实际应用的是 6种,7/7,8/7,9/7,10/7,11/7,12/7,这一组传动比是螺距值变化的基础 。
基本组的螺距范围还要通过增倍机构加以扩大,增倍机构的传动比分别为：
u倍 1 ＝ (28/35)× (35/28) ＝ 1
u倍 2 ＝ (18/45)× (35/28) ＝ 1/2
u倍 3 ＝ (28/35)× (15/48) ＝ 1/4
u倍 4 ＝ (18/45)× (15/48) ＝ 1/8
将车米制螺纹的传动路线表达式加以整理,可列出其运动平衡式为 P工 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100) × (100/75) × (25/36)
× u基 × (25/36) × (36/25) × u倍 × P
式中 P工 —— 工件的螺距（ mm）；
P—— 机床丝杠螺距，为 12mm。
将上式化简后可得 P工 ＝ 7u基 u倍选用不同的 u基 和 u倍,可以获得不同的螺距值。
（ ２ ） 一般进给传动链一般进给运动是由光杠经溜板箱传给刀架的 。 进给运动的传动路线表达式为主轴 — — Ⅶ — — Ⅷ — — 进给箱 —
M5打开 — — 光杠（ ⅩⅥ ） — — ⅩⅦ — — ⅩⅧ －
5858
33
33
33
25
25
33
7510010063?
5628 56323236? 294
刀架横向退回螺母丝杠ⅩⅪ后合刀架横向进给螺母丝杠ⅩⅪ前合刀架纵向退回齿条齿轮Ⅲ前合刀架纵向进给齿条齿轮Ⅲ后合
mm5X XI I
18
59
48
48
48
30
30
40
mm5X XI I
18
59
48
48
48
40
mm5.2
12
XX
80
28
XX
48
40
mm5.2
12
XX
80
28
XXΜ
48
30
30
40
9
9
8
8
P
P
m
z
m
z
当进给箱中按车制米制螺纹的传动路线传动时,其纵向进给运动平衡式为
f纵 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100)× (100/75)× (25/36)
× u基 × (25/36)× (36/25)× u倍 × (28/56)× (36/32)
× (32/56)× (4/29)× (40/30)× (30/48)× (28/80)× πmz
式中 m = 2.5mm,z = 12。
将上式化简得
f纵 = 0.71u基 u倍 mm/r
横向进给运动平衡式为
f横 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100)× (100/75)× (25/36)
× u基 × (25/36)× (36/25)× u倍 × (28/56)× (36/32)
× (32/56)× (4/29)× (40/48)× (48/48)× (59/18)× P
式中 P = 5mm。
将上式化简得
f横 = 0.354u基 u倍 mm/r
选用不同的 u基 和 u倍,就可以获得不同的纵向进给量和横向进给量。
（ ３ ） 快速移动传动链刀架快速移动传动路线表达式为快速电动机 — — ⅩⅦ — — ⅩⅧ —
29
13
29
4
后合—
—
—
后合—
9
9
8
8
M
48
30
30
40
M
48
40
M
48
40
M
48
30
30
40
— ⅩⅩ — — ⅩⅩⅢ — 齿轮 — 齿条 — 刀架纵向快进
— ⅩⅩ — — ⅩⅩⅢ — 齿轮 — 齿条 — 刀架纵向快退
— ⅩⅪ — — ⅩⅫ — 丝杠（ P = 5mm） — 螺母 — 刀架横向快进
— ⅩⅪ — — ⅩⅫ — 丝杠（ P = 5mm） — 螺母 — 刀架横向快退
80
28 5.212mz
8028
z
m
12
25.
18594848?
18594848?
刀架快速移动平衡式为
v纵快 ＝ n快电 × (13/29)× (4/29)× (40/30)× (30/48)
× (28/80)× πmz
v横快 ＝ n快电 × (13/29)× (4/29)× (40/48)× (48/48)
× (59/18)× P
式中,m =2.5mm； z = 12； P = 5mm； n快电 = 2800r/min。
所以刀架纵向、横向快速移动速度为
v纵快 ＝ 2800× (13/29)× (4/29)× (40/30)× (30/48)
× (28/80)× 3.14× 2.5× 12 mm/min
＝ 4757 mm/min ≈ 0.08m/s
v横快 ＝ 2800× (13/29)× (4/29)× (40/48)× (48/48)
× (59/18)× 5 mm/min
＝ 2364 mm/min ≈ 0.04m/s
图 15-12 单手柄操纵机构
1－手柄 2－操纵杆 3－操纵轴 4,8－凸轮 5,6－杠杆 7－连杆
9,12－杆 10,11－拨叉 13－点动开关三、单手柄操纵机构工作原理如图 15-12所示。
图 15-13 立式车床
1－底座 2－工作台
3－垂直刀架 4－横梁
5－立柱 6－侧刀架第三节 其它车床一、立式车床图 15-13是立式车床的外观图。 立式车床可以加工大型圆盘类零件，
一般用于单件、小批量生产的工厂及维修间。
图 15-14 转塔车床
１－床身 ２－溜板箱 ３－进给箱 ４－主轴箱 ５－前刀架 ６－转塔刀架二、回轮、转塔车床图 15-14为转塔车床的外观图。
图 15-15 回轮车床 （ 局部 ）
图 15-15所示是回轮车床的局部外观结构。
图 15-16 转塔车床上加工的典型零件图 15-16所示为转塔车床可以加工的典型零件。
图 15-17 半自动转塔车床
1－床身 2－主轴箱 3－前刀架 4－后刀架
5－转塔刀架 6－液压装置 7－电气装置三、多刀半自动车床图 15-17是一种液压半自动转塔车床的外观图。
半自动转塔车床用插销板和行程开关作为发布指令器官 。 指令由电路,油路和一些机构传递给被控制的工作部件,控制它们的速度,方向和行程长度,使机床完成规定加工程序的工作循环 。
这种机床主要用于形状较复杂的盘套类零件的粗加工和半精加工,适用于成批和大量生产 。
本 章 结 束
１．车外圆（见图 15-1）
２．车端面（见图 15-2）
图 15-1 车外圆 图 15-2 车端面
３,车环槽和切断 （ 见图 15-3）
图 15-3 车环槽和切断
a) 车环槽 b) 切断
4,钻孔,扩孔和铰孔 （ 见图 15-4）
５,镗孔 （ 见图 15-5）
图 15-4 钻孔、扩孔和铰孔
a) 钻孔 b) 扩孔 c) 铰孔图 15-5 镗孔
６,车锥体车锥体的方法有几种,这里仅介绍两种,
（ １ ） 采用宽刃刀 （ 见图 15-6a）
（ ２ ） 转动小溜板 （ 见图 15-6b）
图 15-6 车锥体
a) 用宽刃刀车短锥 b) 转动小溜板车锥体图 15-7 车螺纹
７,车螺纹 （ 见图 15-7）
８,车特形面 （ 见图 15-8）
图 15-8 用成形车刀车特形面二,车削加工的特点
１ ） 主要用于各种内,外旋转表面及其端面的加工 。
２ ） 加工时,主运动是工件的旋转运动,进给运动是刀具的纵向和横向移动 。
３ ） 一般情况下,车削过程是连续的切削,切削力比较稳定,
加工比较平稳 。
４ ） 车削加工中,由于切屑和刀具之间的剧烈挤压和摩擦,以及刀具与工件之间的摩擦,产生了大量的切削热,但大部分热量被切屑带走,所以一般车削加工可以不使用切削液 。
５ ） 车削加工多用于粗加工和半精加工 。
第二节 CA6140型卧式车床一,机床的组成和主要技术规格
１,机床的组成 （ 见图 15-9）
图 15-9 CA6140型卧式车床
1－主轴箱 2－刀架 3－尾座 4－床身 5－右床腿
6－溜板箱 7－左床腿 8－进给箱
2,机床的主要技术规格
CA6140型卧式车床的主要技术规格可阅教材 。
二,机床的传动系统图 15-10所示为卧式车床的传动框图 。 图 15-11所示为 CA6140型卧式车床的传动系统图 。
图 15-10 卧式车床传动框图图 15-11 CA6140型卧式车床的传动系统
１,主运动
（ １ ） 主运动传动链 车床的主运动是主轴的旋转运动,传动链两端件是电动机－主轴 。 主运动的传动路线表达式为电动机 — — Ⅰ — — Ⅱ —
— Ⅲ — — 主轴 Ⅵ
230
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M
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——右合
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M
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51
80
20
50
50
80
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2
2
打开）（
合上）（—Ⅴ——Ⅳ—
（ ２ ） 主轴转速的级数 当 M1向左压紧时,主轴正转 。 若 M2接合,
主轴 Ⅵ 获得 24级正转转速；若 M2打开,运动经齿轮副直接把轴 Ⅲ 的
２ × ３＝６级转速传给主轴 Ⅵ,又使主轴得到６级正转转速 。 这样主轴一共可获得 24＋６＝ 30级正转转速 。
但是,由于运动由轴 Ⅲ 传给轴 Ⅴ 的传动比分别为
u1 =(20/80)× (20/80)=1/16
u2 =(20/80)× (51/50)=1.02/4
u3=(50/50)× (20/80)=1/4
u4=(50/50)× (51/50)=1.02
其中 u2与 u3的数值相近，本机床由轴 Ⅲ 到轴 Ⅴ 实际上只有三种传动比，因而当 M2接合时主轴实际上只获得２×３×３＝ 18级正转转速，所以主轴应获得 18＋ 6 = 24级正转转速。
同样道理，当 M1向右压紧时，主轴共获得 12级反转转速。
（ ３ ） 主运动传动链的运动平衡式
n ＝ n电 × u带 × u齿式中 n—— 主轴的转速 （ r/min） ；
n电 —— 电动机的转速 （ r/min） ；
u带 —— 带传动的传动比,u带 =D1/D2 ；
u齿 —— 齿轮传动部分的总传动比,
u齿 ＝各主动轮齿数的乘积 /各从动轮齿数的乘积＝ u1u2u3… uK。
根据主运动传动链的平衡式，即可以计算出主轴的各级转速。其最低及最高的正转转速分别为
nmin=1450× (130/230)× (51/43)× (22/58)× (20/80)× (26/58)
× (20/80) r/min≈10 r/min
nmax=1450× (130/230)× (56/38)× (39/41)× (63/50) r/min
1400r/min
2,进给运动进给运动传动链包括车螺纹,一般进给和快速移动三组传动链,
而车螺纹传动链又包含车米制螺纹,英制螺纹,模数螺纹和径节螺纹四条传动路线 。 为简化文字叙述,对于车螺纹传动链只介绍常用的车米制螺纹传动链 。
（ １ ） 车制米制螺纹的传动链 对于螺纹加工,必须严格保证以下关系：主轴带动工件转一周,刀架移动一个导程 （ 单线螺纹的导程等于螺距 ） 。 在车制单线螺纹时,要求主轴转一周,刀架应移动一个螺距 P。
从传动系统图 15-11中可以看出,其传动路线表达式为主轴 Ⅵ — — Ⅶ — — Ⅷ — — Ⅸ — — Ⅹ
— — Ⅺ — — Ⅻ — — ⅩⅢ — — ⅩⅣ — M5合上
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58
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33
33
25
25
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100
63? 3625
21
36
21
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— ⅩⅤ 丝杠（ P＝ 12mm,单线）－开合螺母 — 溜板、刀架基本组齿轮变速可获得如下 8种传动比：
u基 1 ＝ 26/28 ＝ 6.5/7 （ 不用 ）
u基 2 ＝ 28/28 ＝ 7/7
u基 3 ＝ 32/28 ＝ 8/7
u基 4 ＝ 36/28 ＝ 9/7
u基 5 ＝ 19/14 ＝ 9.5/7 （ 不用 ）
u基 6 ＝ 20/14 ＝ 10/7
u基 7 ＝ 33/21 ＝ 11/7
u基 8 ＝ 36/21 ＝ 12/7
实际应用的是 6种,7/7,8/7,9/7,10/7,11/7,12/7,这一组传动比是螺距值变化的基础 。
基本组的螺距范围还要通过增倍机构加以扩大,增倍机构的传动比分别为：
u倍 1 ＝ (28/35)× (35/28) ＝ 1
u倍 2 ＝ (18/45)× (35/28) ＝ 1/2
u倍 3 ＝ (28/35)× (15/48) ＝ 1/4
u倍 4 ＝ (18/45)× (15/48) ＝ 1/8
将车米制螺纹的传动路线表达式加以整理,可列出其运动平衡式为 P工 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100) × (100/75) × (25/36)
× u基 × (25/36) × (36/25) × u倍 × P
式中 P工 —— 工件的螺距（ mm）；
P—— 机床丝杠螺距，为 12mm。
将上式化简后可得 P工 ＝ 7u基 u倍选用不同的 u基 和 u倍,可以获得不同的螺距值。
（ ２ ） 一般进给传动链一般进给运动是由光杠经溜板箱传给刀架的 。 进给运动的传动路线表达式为主轴 — — Ⅶ — — Ⅷ — — 进给箱 —
M5打开 — — 光杠（ ⅩⅥ ） — — ⅩⅦ — — ⅩⅧ －
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刀架横向退回螺母丝杠ⅩⅪ后合刀架横向进给螺母丝杠ⅩⅪ前合刀架纵向退回齿条齿轮Ⅲ前合刀架纵向进给齿条齿轮Ⅲ后合
mm5X XI I
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mm5X XI I
18
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12
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12
XX
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P
P
m
z
m
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当进给箱中按车制米制螺纹的传动路线传动时,其纵向进给运动平衡式为
f纵 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100)× (100/75)× (25/36)
× u基 × (25/36)× (36/25)× u倍 × (28/56)× (36/32)
× (32/56)× (4/29)× (40/30)× (30/48)× (28/80)× πmz
式中 m = 2.5mm,z = 12。
将上式化简得
f纵 = 0.71u基 u倍 mm/r
横向进给运动平衡式为
f横 ＝ 1× (58/58)× (33/33)× (63/100)× (100/75)× (25/36)
× u基 × (25/36)× (36/25)× u倍 × (28/56)× (36/32)
× (32/56)× (4/29)× (40/48)× (48/48)× (59/18)× P
式中 P = 5mm。
将上式化简得
f横 = 0.354u基 u倍 mm/r
选用不同的 u基 和 u倍,就可以获得不同的纵向进给量和横向进给量。
（ ３ ） 快速移动传动链刀架快速移动传动路线表达式为快速电动机 — — ⅩⅦ — — ⅩⅧ —
29
13
29
4
后合—
—
—
后合—
9
9
8
8
M
48
30
30
40
M
48
40
M
48
40
M
48
30
30
40
— ⅩⅩ — — ⅩⅩⅢ — 齿轮 — 齿条 — 刀架纵向快进
— ⅩⅩ — — ⅩⅩⅢ — 齿轮 — 齿条 — 刀架纵向快退
— ⅩⅪ — — ⅩⅫ — 丝杠（ P = 5mm） — 螺母 — 刀架横向快进
— ⅩⅪ — — ⅩⅫ — 丝杠（ P = 5mm） — 螺母 — 刀架横向快退
80
28 5.212mz
8028
z
m
12
25.
18594848?
18594848?
刀架快速移动平衡式为
v纵快 ＝ n快电 × (13/29)× (4/29)× (40/30)× (30/48)
× (28/80)× πmz
v横快 ＝ n快电 × (13/29)× (4/29)× (40/48)× (48/48)
× (59/18)× P
式中,m =2.5mm； z = 12； P = 5mm； n快电 = 2800r/min。
所以刀架纵向、横向快速移动速度为
v纵快 ＝ 2800× (13/29)× (4/29)× (40/30)× (30/48)
× (28/80)× 3.14× 2.5× 12 mm/min
＝ 4757 mm/min ≈ 0.08m/s
v横快 ＝ 2800× (13/29)× (4/29)× (40/48)× (48/48)
× (59/18)× 5 mm/min
＝ 2364 mm/min ≈ 0.04m/s
图 15-12 单手柄操纵机构
1－手柄 2－操纵杆 3－操纵轴 4,8－凸轮 5,6－杠杆 7－连杆
9,12－杆 10,11－拨叉 13－点动开关三、单手柄操纵机构工作原理如图 15-12所示。
图 15-13 立式车床
1－底座 2－工作台
3－垂直刀架 4－横梁
5－立柱 6－侧刀架第三节 其它车床一、立式车床图 15-13是立式车床的外观图。 立式车床可以加工大型圆盘类零件，
一般用于单件、小批量生产的工厂及维修间。
图 15-14 转塔车床
１－床身 ２－溜板箱 ３－进给箱 ４－主轴箱 ５－前刀架 ６－转塔刀架二、回轮、转塔车床图 15-14为转塔车床的外观图。
图 15-15 回轮车床 （ 局部 ）
图 15-15所示是回轮车床的局部外观结构。
图 15-16 转塔车床上加工的典型零件图 15-16所示为转塔车床可以加工的典型零件。
图 15-17 半自动转塔车床
1－床身 2－主轴箱 3－前刀架 4－后刀架
5－转塔刀架 6－液压装置 7－电气装置三、多刀半自动车床图 15-17是一种液压半自动转塔车床的外观图。
半自动转塔车床用插销板和行程开关作为发布指令器官 。 指令由电路,油路和一些机构传递给被控制的工作部件,控制它们的速度,方向和行程长度,使机床完成规定加工程序的工作循环 。
这种机床主要用于形状较复杂的盘套类零件的粗加工和半精加工,适用于成批和大量生产 。
本 章 结 束
