在车床上用车刀进行切削加工称为车削加工。车削的主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的移动。因此，车床可加工各种零件上的回转表面，应用十分广泛，在生产中具有重要的地位。

车床的加工范围较广，可加工内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹、成形表面以及滚花等。此外，还可在车床上进行钻孔、铰孔和镗孔。

车削加工的尺寸公差等级为IT6～IT11，表面粗糙度值Ra为0.8～12.5μm。

1.车床

车床的种类很多，有卧式车床、转塔车床、多刀自动车床、双轴卧式车床、立式车床、铲齿车床、仪表车床、仿形车床、半自动车床、数控车床及车削中心等。单件小批生产中多用卧式车床。随着电子技术和计算机技术的发展，数控车床为多品种小批量生产实现高效率、自动化提供了有利的条件和广阔的发展前景。

2.车刀

（1）车刀的组成 车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于车削，刀体用于安装。刀头一般由三面、两刃、一尖组成。

（2）刀具材料 切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此，刀具材料必须具备以下的性能。

1）高硬度。刀具材料的硬度一般要高于被加工材料硬度3～4倍。常温下，刀具材料的硬度一般应在60～65HRC以上。

2）高耐磨性。耐磨性是指材料抵抗磨损的能力。为了抵抗切削过程中剧烈摩擦所引起的磨损，刀具材料需要有很高的耐磨性。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性也越高。

3）足够的强度和韧性。刀具材料要有足够的强度和韧性，是为了承受切削力以及振动和冲击，防止刀具崩刃和脆性断裂。

4）高耐热性。高耐热性又称热硬性，是指材料在高温下仍能保持足够硬度的性能。它是衡量刀具材料性能的主要指标。高耐热性一般以热硬温度（能保持足够硬度的最高温度）来表示。

5）一定的工艺性能。为了便于刀具的制造和刃磨，刀具材料应具备一定的可加工性能、刃磨性能、焊接性能及热处理性能。

刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。车刀材料目前最常用的有硬质合金和高速钢。

1）硬质合金。硬质合金是高耐磨性和高耐热性的WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和Co（钴）的粉末经高压成形用高温烧结而制成的，其中Co起粘结作用。硬质合金的硬度为89～93HRA（相当于74～82HRC），有很高的热硬温度，在800～1000℃的高温下仍能保持切削所需的硬度，硬质合金刀具切削一般钢件的切削速度可达100～300m/min，可用这种刀具进行高速切削。其缺点是韧性较差，较脆，不耐冲击。硬质合金一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上使用。

常用的硬质合金有钨钴合金和钨钛合金两大类。

钨钴类是由WC和Co组成的。相对于钨钴钛类，其韧性较好，常用来加工脆性材料（如铸铁等）或冲击性较大的工件。钨钴类硬质合金按钴含量的不同，分为YG3、YG6及YG8等牌号。牌号中Y和G分别是“硬”与“钴”的汉语拼音第一个字母，数字是钴含量的百分数（质量分数）。因为钴含量越多，则韧性越好，因此YG8用于粗加工，YG6和YG3用于半精加工和精加工。

钨钴钛类是由WC、TiC和Co组成的，加入TiC可提高合金的硬度和耐热性，但韧性减小脆性加大，一般用来加工塑性材料，如各种钢件。钨钛钴类硬质合金按TiC的含量不同，分为YT5、YT15及YT30等牌号。牌号中Y和T分别是“硬”和“钛”的汉语拼音第一个字母，数字是TiC含量的百分数（质量分数）。TiC含量越高，则耐热性越好，但钴含量相应减少，韧性较差，承受冲击的性能也较差。因此，YT5一般用于粗加工，而YT15及YT30用于半精加工和精加工。

新型的硬质合金有以下几种：

通用硬质合金：在以WC为基体的硬质合金中除加入TiC提高耐热性和硬度外，还加入TaC（碳化钽）或NbC（碳化铌）以提高韧性和抗弯强度。因此，通用硬质合金可切削普通钢和铸铁以及耐热钢和不锈钢等难加工材料。其牌号有YW1和YW2，前者用于半精加工和精加工，后者用于粗加工和半精加工。

超细晶粒硬质合金：其WC晶粒极细，平均尺寸在0.5μm以下。硬质合金的晶粒尺寸越小，其硬度、耐磨性和韧性则越高。超细晶粒硬质合金的牌号有YH1、YH2、YH3等，用于切削耐热合金和高强度合金等难加工材料。

表面涂层硬质合金：在韧性较好的钨钴类硬质合金的表面涂覆一层厚度为3～5μm的高硬度和高耐磨性的TiC或TiN，使之内韧外硬。因为涂层极薄，一般只适用于不重新刃磨的刀片。

2）高速钢。高速钢又称锋钢、风钢、白钢，是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。高速钢淬火后的硬度为62～67HRC，其热硬温度为550～600℃，允许的切削速度为25～30m/min。

高速钢的硬度、耐热性及允许的切削速度虽不及硬质合金，但其抗弯强度和冲击韧度比硬质合金高；可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工；有良好的磨削性能，刃磨质量较高。因此，高速钢多用来制造形状复杂的成形刀具，如钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、铣刀、拉刀及齿轮刀具等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。

常用的高速钢牌号有W18Cr4V（钨系高速钢）和W6Mo5Cr4V2（钼系高速钢）。

（3）车刀的安装 车刀安装在方刀架的左侧，刀尖应与工件轴线等高，一般用尾架顶尖校对，用垫刀片调整。车刀在方刀架上伸出的长度，一般以刀体高度的1.5～2倍为宜，垫刀片应平整对齐。

3.工件的安装

在车床上安装工件应使被加工表面的轴线与车床主轴回转轴线重合，保证工件处于正确的位置；同时要将工件夹紧，以防在切削力的作用下工件松动或脱落，保证工件安全。在车床上安装工件所用的附件有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖、心轴、中心架、跟刀架、花盘和弯板等。

4.车削加工

为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分为若干步骤。中等精度的零件，一般按粗车→精车的方案进行；精度较高的零件，一般按粗车→半精车→精车或粗车→半精车→磨削的方案进行。

（1）粗车 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车应给半精车和精车留有合适的加工余量（一般为1～2mm），而对精度和表面粗糙度无严格的要求。为了提高生产率和减小车刀磨损，粗车应优先选用较大的背吃刀量，其次适当加大进给量，而只采用中等或中等偏低的切削速度。使用硬质合金车刀进行粗车的切削用量推荐如下：背吃刀量a_p取2～4mm，进给量f取0.15～0.4mm/r，切削速度v取40～60m/min（切削钢件）或30～50m/min（切削铸铁件）。当卡盘夹持的毛坯表面凸凹不平或夹持的长度较短时，切削用量应适当减小。

（2）精车 精车的关键是保证加工精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。

精车的尺寸公差等级一般为IT6～IT8，半精车一般为IT8～IT10，精车的尺寸公差等级主要靠试切来保证。

精车的表面粗糙度值Ra一般为0.8～3.2μm；半精车的Ra一般为3.2～6.3μm。精车时为保证表面粗糙度值Ra一般采取如下措施：

1）适当减小副偏角κ_r′或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积。

2）适当加大前角γ₀，将刀刃磨得更为锋利。

3）用油石仔细打磨车刀的前后刀面，使Ra达到0.1～0.2μm，可有效减小工件表面粗糙度值。

4）合理选用切削用量。选用较小的背吃刀量a_p和进给量f可减小残留面积，使表面粗糙度值减小。车削钢件时采用较高的切削速度（v≥100m/min）或很低的切削速度（v≤5m/min）都可获得较小的表面粗糙度Ra值，低速精车生产率很低，一般只用于小直径的工件。精车铸铁件，切削速度较粗车时稍高即可。因为铸铁导热性差，切削速度过高将使车刀磨损加剧。

精车时切削用量可参考表8-4选用。

表8-4 精车切削用量参考数据

5）合理使用切削液。切削液的合理使用也是降低表面粗糙度值的重要方面，低速精车应使用乳化液或全损耗系统用油；若用低速精车铸铁应使用煤油。高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。

5.工件车削加工的种类

车削工件有车外圆及台阶、车端面、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、切槽和切断等。

（1）车外圆和台阶 车外圆是车削中最基本、最常见的加工方法。车台阶与车外圆没有显著的区别，唯需兼顾外圆的尺寸和台阶的位置。根据相邻两圆柱直径之差，台阶可分为低台阶（高度小于5mm）与高台阶（高度大于5mm）两种。

低台阶可一次走刀车出，应按台阶形式选用相应的车刀；高台阶一般与外圆成直角，需用偏刀分层纵向切削。在最后一次纵向进给后应转为横向进给，将台阶面精车一次。偏刀主切削刃与纵向进给方向应成95°左右。

台阶的位置，在单件生产时，用金属直尺控制用刀尖刻线来确定；在成批生产时，可用样板控制。台阶的长度一般用金属直尺测量，长度要求精确的台阶常用深度游标尺来测量。(www.daowen.com)

（2）车端面 车端面时刀尖必须准确对准工件的旋转中心，否则将在端面中心处车出凸台，并易崩坏刀尖。车端面时，切削速度由外向中心逐渐减小，会影响端面的表面粗糙度，因此工件切削速度应比车外圆时略高。

（3）孔加工 在车床上可用钻头、镗刀、扩孔钻和铰刀分别进行钻孔、镗孔、扩孔和铰孔。

1）镗孔。镗孔是用镗刀对已经铸出、锻出和钻出的孔作进一步加工，以扩大孔径，提高精度，降低表面粗糙度值和纠正原孔的轴线偏斜。镗孔可分为粗镗、半精镗和精镗。精镗可达的尺寸公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度值Ra为0.8～1.6μm。

镗刀的刀杆截面应尽可能大些，伸出长度应尽量减小，以增加刚性，避免刀杆弯曲变形使孔发生锥形误差。镗刀刀尖一般应略高于工件旋转中心，以减少颤动，避免扎刀，防止刀杆下弯而碰伤孔壁。

为了保证镗孔质量，精镗时一定要应用试切方法，并选用比精车外圆更小的背吃刀量a_p和进给量f。测量孔径时需用棉丝擦净孔中的屑末。

2）钻孔。在车床上钻孔，工件旋转为主运动，摇动尾架手柄使钻头纵向移动为进给运动。钻孔的尺寸公差等级为IT11～IT14，表面粗糙度值Ra为6.3～25μm。

锥柄钻头装在尾架套筒的锥孔中，如钻头锥柄号数小，可加用过渡锥套。直柄钻头用钻卡头夹持，钻卡头装于尾架套筒中。

当所钻的孔径D小于ϕ30mm时，可一次钻成。若所钻的孔径D大于ϕ30mm时，可分两次钻削。第一次钻头直径取（0.5～0.7）D；第二次钻头直径取D。这样，钻削较为轻快，可用较大的进给量，孔壁质量和生产率均得到提高。

钻孔前一般应先将工件端面车平，有时需用中心钻钻出中心孔作为钻头的定位孔。钻削时要加注冷却液；孔较深时应经常退出钻头，以便排屑。

3）扩孔。扩孔是用扩孔钻进行钻孔后的半精加工。扩孔可达的尺寸公差等级为IT9～IT10，表面粗糙度值Ra为3.2～6.3μm，扩孔的余量为0.5～2mm。扩孔钻的安装和扩孔的方法与钻孔相同。

4）铰孔。铰孔是在扩孔或半精镗后用铰刀进行的精加工。铰孔可达的尺寸公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度值Ra为0.8～1.6μm，加工余量为0.1～0.3mm。

钻-扩-铰连用是孔加工的典型方法之一，多用于成批生产，亦常用于单件小批生产中加工细长孔。

（4）切槽与切断

1）切槽。车床上可切外槽、内槽与端面槽。切槽与车端面很相似，切槽如同左右偏刀同时车削左右两个端面。宽度为5mm以下的窄槽，可用主切削刃与槽等宽的切槽刀一次切出。

2）切断。切断与切槽类似。但是，当切断工件的直径较大时，切断刀刀头较长，切屑容易堵塞在槽内，刀头容易折断。因此，往往将切断刀刀头的高度加大，以增加强度；将主切削刃两边磨出斜刃，以利于排屑。

切断一般在卡盘上进行，切断处应尽可能靠近卡盘。切断刀主切削刀必须对准工件旋转中心，较高或较低均会使工件中心部位形成凸台，并损坏刀头。切断时进给要均匀，即将切断时需放慢进给速度，以免刀头折断。切断不宜在顶尖上进行。

（5）车锥面 锥面分外锥面和内锥面（即锥孔）。锥面配合紧密，拆卸方便，多次拆装仍能保持精确的对中性。因此，锥面广泛用于要求定位准确，能传递一定转矩和经常拆卸的配合件上。例如，车床主轴锥孔与顶尖的配合，钻头锥柄与车床尾架套筒锥孔的配合等。

锥面的车削方法有：小刀架转位法、尾架偏移法、宽刀法（又称样板刀法）和靠模法（又称锥尺法）四种。

（6）车成形面 手柄、圆球及手轮等零件上的曲线回转表面称为成形面。成形面的车削有以下三种方法。

1）双向车削法。先用普通尖刀按成形表面形状粗车许多台阶；后用双手控制圆弧车刀同时作纵向和横向进给，车去台阶峰部并使之基本成形；再用样板检验，并需经过多次车削修整和检验方能符合要求。形状合格后尚需用砂纸和砂布作适当打磨。加工的表面粗糙度值Ra可达3.2～12.5μm。

此法操作技术要求较高，但无需特殊设备与工具，多用于单件小批生产中加工精度不高的成形面。

2）成形刀法。成形刀刃与成形面轮廓相符，只需一次横向进给即可车削成形。有时为了减少成形刀的材料切除量，可先用尖刀按成形面形状粗车许多台阶，再用成形刀精车成形。

此法生产效率较高，但刃磨较困难，车削时容易振动。故只用于批量较大的生产中，车削刚性较好，长度较短，且较简单的成形面。

3）靠模法。靠模安装在床身后面，车床横滑板需与横丝杠脱开，其前端连接板上装有滚柱。当大滑板纵向自动进给时，滚柱即沿靠模的曲线槽移动，从而带动中滑板和车刀曲线走刀而车出成形面。

车削前小刀架应转90°，以便用它作横向移动，调整车刀位置和控制切深。

此法操作简单，生产率较高，但需制造专用靠模，故只用于大批量生产中车削长度较大、形状较为简单的成形面。

（7）车螺纹 相配的内外螺纹，除旋向与线数需一致外，螺纹的配合质量主要取决于牙型角α、螺距P和中径D₂（d₂）三个基本要素的精度。

螺纹加工必须保证上述三个基本要素的精度。

1）牙型角α的保证。取决于车刀的刃磨和安装。螺纹车刀安装时，刀尖必须与工件旋转中心等高；刀尖角的平分线必须与工件轴线垂直。因此，要用对刀样板对刀。

2）螺距P的保证。保证螺距的基本方法是：在工件旋转一周时，车刀准确移动一个螺距。也就是要保证下列关系：

即丝杠与工件之间的速比

式中 n_丝、n_工——丝杠和工件的转速（r/min）；

P_丝、P——丝杠和工件的螺距（mm）。

这一关系是通过更换“配换齿轮”和调整进给箱手柄而得到的。车削各种螺距的螺纹，进给箱手柄所需放置的位置及所需配置齿轮的齿数，均标注在车床的标牌上，按此查阅和调整即可。

车削右螺纹，车刀自右向左移动；车削左螺纹，车刀需自左向右移动。因此，车床进给系统中应有一个反向机构。反向机构由几个齿轮所组成，当它改变啮合状态时，实际上是在传动链中增加或减少一个齿轮，从而使后面的传动件均自行反向。由于反向机构本身的速比为1∶1，故不影响工件与丝杠之间的速比，也就是说，并不影响螺距大小。

车螺纹，需经多次纵向走刀才能完成。在多次切削中，必须保证车刀总是落在已切的螺纹槽中，否则就会出现“乱扣”现象，工件即行报废。如果车床丝杠的螺距P_丝是工件螺距P的整数倍，即P_丝/P=整数，则每次切削之后，可打开“对合螺母”纵向摇回刀架，而不会乱扣；如果P_丝/P≠整数，则不能打开“对开螺母”摇回刀架，只能打反车（即主轴反转）使刀架纵向退回。

车螺纹为了避免乱扣，还应注意以下几点：

①中滑板和小刀架与导轨之间不宜过松。否则，应调整镶条。

②不论在卡盘上还是在顶尖上，工件与主轴之间的相对位置不能变动。

③在车削过程中如果换刀或磨刀，均应重新对刀。

螺纹螺距还可以通过靠模法保证，与成形面的靠模法车削加工原理相同。

3）中径D₂（d₂）的保证：螺纹中径是靠控制多次走刀的总背吃刀量来保证的。一般根据螺纹牙高由刻度盘作大致的控制，并用螺纹量规进行检验。

（8）滚花 工具和零件的手握部分，为了美观和加大摩擦力，常在表面上滚压出花纹。例如，螺纹量规和活顶尖的手握外圆部分，都进行滚花。

滚花是在车床上用滚花刀挤压工件，使其表面产生塑性变形而形成花纹的。滚花刀安装在方刀架上。滚花时，工件低速旋转，滚花轮径向挤压后，再作纵向进给。为避免滚花刀损伤和防止细屑滞塞在滚花刀内而产生乱纹，应充分供给切削液。

花纹有直纹和网纹两种，每种又分为粗纹、中纹和细纹。单轮滚花刀是滚直纹的；双轮滚花刀是滚网纹的，两轮分别为左旋斜纹与右旋斜纹；六轮滚花刀是由三对粗细不等的斜纹轮组成，以备选用。