 |
新聞動態(tài)more>>
蘇州碩朔五金工具有限公司主要經(jīng)營：高精度車削、銑削、鉆削、鏜削、切斷切槽、焊接刀具和螺紋加工可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀片、非標(biāo)刀具制作及機床零附件
車削是一種用來加工圓柱面的金屬切削方法——工件繞主軸旋轉(zhuǎn)，刀具做徑向或軸向進給運動，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。講的更具體些：車削經(jīng)常被用來切削與工件軸平行的外圓表面。對與工件軸垂直的表面進行的切削叫做端面車削。車削時，刀具主要沿機床主軸做軸向進給動作。端面車削時，刀具則主要做徑向進給動作。錐形和仿形表面的車削則要求刀具既做軸向，又做徑向進給動作，這種車削又稱作仿形車削。
大多數(shù)車削加工的切削特征都很相似。如果只能用一把刀具在一個既定的表面上進行車削。這把刀必須在一定程度上探出夾具一部分，才能讓夾具與旋轉(zhuǎn)的工件保持一定距離。車削開始后，刀具開始切削工件，直到整個加工過程結(jié)束。在這個過程中，刀具將工件車削成一個圓柱體表面，其切割速度和切割尺寸都是恒定的。在端面車削的時候，切削速度與工件直徑成比例變化。當(dāng)?shù)毒呒磳⒔咏ぜ行牡臅r候，切削速度會降低。有的時候當(dāng)?shù)毒呓咏ぜ行臅r，主軸會加速以提高工件的轉(zhuǎn)動速度。
總之，車削是一種常見的金屬切削方法。除了開始和結(jié)束這兩個時間點，其他時候刀具所受的力以及刀尖的溫度，基本上都是恒定的。端面車削有所不同，其切削速度是變化的，因而刀尖溫度會有所波動。在切削大直徑工件時，還可能會產(chǎn)生高溫。但是由于切削速度只是影響切削力的一個小因素，因此作用在端面車削刀具上的力可以看做是恒定的。
相關(guān)的車削操作
除了車削和端面車削外，車床還能被用來干別的事情。
在車床上可以進行的工作，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角。
切斷：刀具做徑向進給，沿著工件的長，在一個特殊的地點切入旋轉(zhuǎn)的工件將其切成兩半。
車縲紋：用一個尖口刀具直線進給到旋轉(zhuǎn)工件的內(nèi)或外表面，切削出內(nèi)或外螺紋。
搪孔：擴大一個預(yù)制孔的尺寸。將一個尖口刀具與旋轉(zhuǎn)軸平行直線進給來擴大孔的尺寸。
鉆孔：將鉆頭沿著工件軸切入工件內(nèi)，開出一個孔。鉆孔完成后，可以再鉸孔或是搪孔來提高孔的精確度和表面光潔度。
滾花：用刀具來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)用幾個字母，通過導(dǎo)程角和端刃角數(shù)值來說明車削刀夾的特定幾何形狀。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，包括車削、端面車削、切槽、車螺紋、和切斷等等。這7種主要的刀具類型的代表符號是A，B，C，D，E，F(xiàn)，G。
A型：直柄，帶0°斜切削刃角，用于車削。
B型：直柄，帶15°斜切削刃角，用于車削。
C型：直柄，帶0°端刃角，用于切斷和切槽。
D型：直柄，帶45°斜切削角，用于車削
E型：直柄，帶30°斜切削角，用于車螺紋。
F型：曲柄。帶0°端刃角，用于端面車削。
G型：曲柄。帶0°斜切削角。這是A型刀具的一種，只不過間隙更大，用于離車床卡盤較近的車削。
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；有的帶直孔，有的帶埋頭孔，有的不帶孔；有的車削刀片一邊帶斷屑槽，有的兩邊都有斷屑槽，有的則不帶斷屑槽。要根據(jù)刀片和斷屑槽的幾何形狀來選擇合適的車削刀夾，只有這樣才能提高生產(chǎn)效率，延長刀具的使用壽命。
針對一種工件材料或是工件硬度，確定采用何種幾何形狀的刀片時，應(yīng)充分考慮到刀片的強度。三角刀片是應(yīng)用最廣泛也是最常見的刀片形狀。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，而方形刀片則通常用作導(dǎo)角刀具。根據(jù)刀片的形狀，我們可以判定刀片的強度：刀片邊上的夾角越大，刀片的強度越大。
工作條件
工作條件決定了三個重要的金屬切削變量：金屬切削率、刀具壽命和表面光潔度。我們必須創(chuàng)造正確的工作條件，平衡好這三個變量的關(guān)系，從而以盡量低的單位加工成本，獲得最大的生產(chǎn)效率和最好的表面光潔度。
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，刀具或機床部件必須接觸加工區(qū)域的時候，結(jié)構(gòu)會變得尤其重要。
工件，刀具，以及機床的變形是不可避免的。這些變形通常都非常微小，不會給操作帶來什么影響，也經(jīng)常被人們所忽略。只有當(dāng)變形導(dǎo)致產(chǎn)生咔嚓聲，振動或是扭曲的時候，它才會成為一個問題。因此，我們有必要花時間和精力來確保刀具和工件結(jié)構(gòu)盡可能的穩(wěn)固，這一點在進行重型或是斷續(xù)切削的時候尤其重要。
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候，要考慮到平衡性問題。不平衡可能會帶來安全隱患，導(dǎo)致切削不精確，產(chǎn)生喀嚓聲，甚至?xí)p壞機床。在低速狀態(tài)下，不平衡問題可能不是很突出，但隨著速度的提高，這個問題會變得越來越嚴(yán)重。不平衡的情況大部分發(fā)生在使用轉(zhuǎn)盤和車床面板的時候。
隨著材料被刀具從工件上切削下去，平衡關(guān)系會發(fā)生相應(yīng)改變。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行精切削的時候，不平衡問題就會變得更復(fù)雜。因此，在車削還沒到精加工表面處理這個階段的時候，就沒法知曉究竟是什么原因?qū)е铝塑囅骶群捅砻婀饣葐栴}。
工件固定方法
在車削加工中，有三種最常見的工件固定方法：
◆用夾頭固定
◆中心間固定
◆用筒夾固定
夾頭：最常見的工件固定方法。夾頭安裝在主軸的尾部，有3到4個鉗口。3鉗口的夾頭用于固定圓柱體工件，讓它與操作臺共用同一個中心。
4鉗口夾頭的每個鉗口都可以通過旋轉(zhuǎn)徑向安裝的螺紋釘來進行調(diào)節(jié)。雖然工件的精確安裝比較耗時，但在車削非圓柱體工件的時候通常要用到4鉗口夾頭。
中心間固定：當(dāng)需要進行精確車削加工，或操作臺并不是真正的圓柱體的時候，可以在中心間車削工件。首先，在工件的兩端各鉆一個錐形中心孔，給車床中心提供插入位置。用一個夾子先固定住工件，讓夾子尖插入主軸上傳送板上的槽，確保工件會與主軸一起旋轉(zhuǎn)后，再將工件固定在車床的兩個中心上（1個位于主軸箱，1個位于尾座），由它們提供支撐。
車床中心給主軸箱和尾座之間的工件提供支撐。主軸箱主軸內(nèi)的中心又叫活中心，繞主軸箱主軸旋轉(zhuǎn)。尾座主軸上的叫死中心，這個中心通常并不旋轉(zhuǎn)，而且必須加固和潤滑，以防止磨損。
主軸中心插入的那個孔通常是莫氏標(biāo)準(zhǔn)錐度。要確保這個孔沒有灰塵，孔的錐度上沒有切屑或是毛口。如果活中心的錐度上有灰塵顆粒或是毛口，它就不會正常地旋轉(zhuǎn)。也就是說：這兩個中心在車床加工中扮演著舉足輕重的作用。這兩個中心給工件提供支撐，它們必須與彼此對齊。工件必須打好兩個完美的埋頭孔來容納這兩個中心。
筒夾：在平圓鋼塊或粗加工工件的車削中，通常會用到筒夾。這類工件的加工精度要求更高，常規(guī)的3鉗口或4鉗口夾頭無法做到這樣的精度。筒夾其實就是相對較薄的管狀鋼套，它的長邊的2/3被分成了3個縱向的部分。裂口尾端的外表面是一個錐度，可插入到主軸孔內(nèi)一個套筒的內(nèi)錐度。當(dāng)筒夾被拉向主軸內(nèi)的時候，拉桿就會與筒夾內(nèi)端的螺紋相扣，兩個交合的錐度此時就會將分開的筒夾部分擠壓到一起，讓它們固定住工件。
刀具夾具
最簡單的刀具夾具或是刀座適合用于固定單刃刀具。一般來說，刀具的下方是一個曲塊，曲塊下方則是一個凹球面。這種支撐方法能輕易調(diào)整刀具的位置，讓刀具在進行車削時出在正確的高度。在下面的圖中，刀座安裝在一個復(fù)式刀架上。剩余的是一個安裝在車床橫滑板上的小導(dǎo)軌，在水平線上的任何的角度位都可以被夾住。
另外一種常見的刀架叫四方轉(zhuǎn)刀架，如上圖所示。它也安裝在復(fù)合刀架上。正如其名，這種四通式刀架能容納最多四個刀具。只需要抬起控制桿，解開刀架的鎖扣，就能快速地將刀具裝入刀架，隨后讓刀架旋轉(zhuǎn)，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在機床和工件的中心線上進行切削而設(shè)計的。如果切削點不在中心線上，刀具夾具和工件之間的間隙角就會縮小。如果夾具和工件之間缺乏一定的間隙，刀具的壽命就會大大縮短，切削出來的工件表面質(zhì)量也會很低。
另一方面，如果刀刃在中心線下方，前角的負面影響會變得更大。在這種情況下，會產(chǎn)生很高的切削力，切屑將會成為緊密的卷曲狀。刀片在這時候很容易破裂，直徑較小的工件甚至?xí)竭^刀具頂部，與機床脫離。
有的時候，讓切削點離開中心線能解決一個問題。舉個例子：當(dāng)需要加工易碎零件，或者說要避免出現(xiàn)深切槽振動，甚至是當(dāng)要用到一個正前角刀具的時候，都需要將切削點離開中心線。將刀具輕微地越過中心線（工件直徑的2%-4%）會輕微地改變前角，這樣做會降低切削力，防止振動發(fā)生。
斷續(xù)切削，尤其是在加工大直徑工件的時候，會出現(xiàn)一些特殊的問題。這時候，最好將切削點輕微地放低到中心線下方，讓刀片處在一個更結(jié)實的切削位置。
切削條件
在確定了機床和刀具后，就需要考慮以下的幾個主要切削條件。
切削速度：切削速度指的是刀具和工件之間的相對表面速度，以表面英尺/分鐘為單位（SFM）。不論是工件還是刀具，在切削的時候都能運動。由于機床是做旋轉(zhuǎn)運動的，其單位是轉(zhuǎn)/每分鐘，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候，都有一個特定的SFM。很多參考資料上會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入工件的深度。切削深度決定切削區(qū)域的線性尺寸。比如：將一個工件的外徑縮短0.500英寸，則切削深度為0.250英寸。
進給速率：車削車床的進給速率是工件每一次旋轉(zhuǎn)，刀具沿著工件的軸向前進速度，它的單位是英寸/轉(zhuǎn)（IPR），也可用一分鐘時間內(nèi)前進的距離來表示，單位是英寸/分鐘（IPM）。
進給速率、切削速度、和切削深度會直接影響生產(chǎn)率，刀具壽命和機床。因此，要根據(jù)每個切削應(yīng)用來慎重確定采取何種切削速度、進給速度和切削深度——對工件是進行粗切還是精切，將直接影響切削條件的選擇。
硬車削
隨著工件硬度的逐步提高，其可機械加工性能相應(yīng)降低，導(dǎo)致刀具的磨損，以及工件表面的光潔度和完整度成了一個大問題。目前市場上有其他的機械方法和非機械方法可以經(jīng)濟地將材料從硬質(zhì)合金上切削下來。但是，采用合適的刀具材料，以及高剛度和高速軸機床來切削硬質(zhì)合金仍然是存在的。
常見的例子就是采用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具對熱處理鋼機器和汽車部件進行精加工。這個過程能提供良好的尺寸精度，表面光潔度和表面完整性。不論是從技術(shù)還是從經(jīng)濟角度上來看，這種方法都要比研磨更具優(yōu)勢。根據(jù)一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計，研磨的成本是硬車削成本的10倍以上。
先進的刀具材料，例如PCBN和陶瓷（詳見第一章中的刀具材料）使得用車削法來加工硬質(zhì)合金鋼比研磨更加劃算。很多機械工廠都讓它們的外圓磨床退役，改用更加便宜和多功能的CNC車床。
與研磨相比，硬車削具備以下優(yōu)勢：
◆更快的金屬切削速率，更短的周期時間。
◆無需冷卻劑（下文將討論干加工和濕加工的優(yōu)劣）。
◆縮短準(zhǔn)備時間。
現(xiàn)在，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，硬車削消耗更少能量，更不容易對工件造成熱和其他損傷，不需要使用切削液，而且車床比磨床便宜。但是，對于大型的和微型工件，硬車削容易出問題，因為切削力比研磨力大。
此外，與研磨輪的自動調(diào)整相比，硬車削時的刀具磨損和刀具控制是另外一個大問題。所以說，硬車削與研磨之間的競爭是全方位的，應(yīng)根據(jù)每個應(yīng)用的產(chǎn)品表面完整度，質(zhì)量和總體經(jīng)濟性來決定采用何種方法。
干加工VS濕加工
僅僅20年前，切削液的成本還只占到大多數(shù)切削加工成本的3%。切削液的價格是如此之低，以至于當(dāng)時很多工廠根本沒把它當(dāng)回事。然而，時過境遷，如今的情形有了大變化。
今天，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題之一。
切削液，尤其是那些含石油的切削液如今就像過街老鼠一樣人人喊打。美國環(huán)保署（EPA）限制這類混合物的排放，很多州和地方政府甚至將它們列入危險廢料的范疇，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。
很多高速切削加工和液體噴嘴會在空氣中生成薄霧——政府部門限制切削液排入空氣中的數(shù)量。美國環(huán)保署甚至提議實施更加嚴(yán)格的空氣顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)，而美國職業(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)。
高維護成本，保持記錄，又要遵循現(xiàn)有和未來更加嚴(yán)格的排放法規(guī)，所有這樣迅速地抬升了切削液的價格。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不斷給他們添麻煩的產(chǎn)品。
究竟是用濕法還是干法，應(yīng)具體問題具體分析。在低速、難加工材料、困難工件、表面處理要求高的切削應(yīng)用中，需要用到潤滑油。而在碰到高速、容易加工材料等切削應(yīng)有時，則需要用到具有高冷卻性能的切削液。
然而，很多時候切削液能給我們帶來的好處低于它的成本。有很多種切削應(yīng)用，而且這個數(shù)量在變得越來越多，無需用到任何切削液?，F(xiàn)代刀具能在更高的溫度下切削，有的工廠用壓縮空氣將灼熱的切屑吹離切削區(qū)域。
