车削件介绍 车削件就是利用车床在车床上进行产品的加工成的一种零件,利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸,把它加工成符合图纸的要求。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法,在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面,大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工,如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等,所用刀具主要是车刀。车削加工的精度一般为IT11-IT7,有的可以达到IT6,表面的粗糙度Ra可以达到12.5-08um。利用车削加工而成的零件我们就叫车削件,车削件种类也很多,以硬车削保持零件的热稳定性而著名。
车削件中的硬车削 首先合理的硬车削系统可以减少甚至省去磨削以及与之相关的高昂的刀具成本和太长的加工时间。采用合理的硬车削工艺可获得0.0028mm表面光洁度、0.0002mm圆度和±0.005mm直径公差,硬车削的目标是随切屑带走至少80%热量。这样的精度在对淬硬前工件进行“软车削”相同机床上同样可以达到从而最大限度地提高了设备利用率。但有些工厂由于错误地选用了刀片或不清楚所用机床是否具有足够的刚性以承受二倍于普通车削的压力,从而使得硬车削工艺没有充分发挥出其高效应。 1.冷却液 其最大问题是用还是不用冷却液。对于齿轮之类的断续切削零件来说,最好采用“干车削”,否则进刀和退刀时的热冲击很可能引起刀片破裂。至于连续切削,刀头在干车削过程中产生的高温足以韧化(软化)预切削区域,从而降低材料硬度使之易于剪切。这个现象说明了干切削时增大速度是有益的。同时,无冷却液切削方式具有明显的成本优势。 在连续切削中,冷却液可能有助于延长刀具寿命和提高表面光洁度。问题的关键是要使冷却液能够到达刀头,高压冷却液是解决这个问题的最好办法,因为它不容易在高温下蒸发。此外,高压可以减少切屑堆积,从而减少因为切屑阻塞对冷却液流至刀头的影响。另一个办法是将冷却液同时释放到刀片的顶部和底部,以确保冷却液连续到达刀头。 如果使用冷却液,必须是水基的。在完全匹配的硬车削过程中形成的切屑可以带走80%~90%的热量(切削区域最高温度可达1700°F)。如此炽热的切屑一旦接触低燃点冷却油,整个工序将有可能遭到彻底破坏。如果在敞开式机床上进行硬车削,必须增加适当的保护装置,避免操作人员被切屑烫伤。 2.白化层 “白化层(热影响区)”可能令人讨厌地出现在硬车削和磨削操作中,即在材料表面形成一层肉眼看不见的非常薄(通常1μm)的硬壳。在硬车削过程中形成白化层,一般是因为刀片钝化导致过多的热量传递到零件内。白化层经常在轴承钢上形成,而且对于轴承圈之类需要承受高接触压力的零件是非常有害的,随着时间的推移,白化层可能剥离并导致轴承失效。 对于刚开始从事硬车削的工厂,建议在生产的头几周内进行随机抽查,以确定每个刀片能够车削多少零件而不形成白化层。另外,一个刀片即使可加工400个零件,也有可能在加工300件后就变钝并且开始使零件产生白化层。 3.机床 机床刚度决定了硬车削的加工精度。近15~20年内制造的机床几乎都有很好的刚性,足以承受硬车削。在许多情况下,机床的总体状况很大程度上比使用年限更重要,精心维护的普通车床也可以用于硬车削。 为了给硬车削机床增加刚性和阻尼特性,哈挺将许多先进机床的特性用于了车削中心,其中包括聚合物复合材料增强机座、带弹簧夹头(使主轴支撑靠近工件)的直接配合式主轴和静压导轨。 系统刚性最大化意味着尽量减少悬空、刀具延伸和零件伸出,并取消调隙片和垫圈,其目标是保持所有零部件尽可能地接近转塔刀架。 4.车螺纹 采用合适的刀片几何形状是在淬硬材料上车螺纹的关键,最好的螺纹刀片是类似于镗杆上安装的三角形刀片。在淬硬材料上车螺纹时,为了控制切削压力和延长刀片寿命,有必要增加走刀次数并减小切深。另一种选择是采用交替式侧面切入方式,可改变切削力承受位置并延长刀具寿命。 5.工件 尽管45HRC硬度是硬车削的起始点,但硬车削经常在60HRC以上硬度的工件上进行。硬车削材料通常包括工具钢、轴承钢、渗碳钢以及铬镍铁合金、耐蚀耐热镍基合金、钨铬钴合金等特殊材料。根据冶金学,在切深范围内硬度偏差小(小于2个HRC)的材料可显示出最好的过程可预测性。最适合于硬车削的零件具有较小的长径比(L/D),一般说来,无支撑工件的L/D之比不大于4:1,有支撑工件的L/D之比不大于8:1。尽管细长零件有尾架支撑,但是由于切削压力过大仍有可能引起刀振。 为了最大限度地增加硬车削的系统刚性,应尽量减小悬伸。刀具伸出长度不得大于刀杆高度的1.5倍。 6.镗孔 镗削淬硬材料需要很大的切削压力,因此往往需成倍增加镗杆承受的扭力和切向力。采用正前角(35°或55°)、小刀尖半径刀片可以减小切削压力。在增加切削速度的同时减小切深和进刀速度,也是减小切削压力的办法。 镗孔时,刀具必须与零件同心或略高于零件中心,因为切削引起的挠曲变形使实际中心线的位置降低了。最好的夹紧形式是全长度对开套筒,在镗削淬硬材料时,全长度对开套筒夹头可提供最高的刀夹刚度。其次是弹簧夹头和单点螺丝夹头。 7.工艺 因为硬车削产生的热量大部分由切屑带走,加工前后对切屑进行检查可以发现整个过程是否协调。连续切削时,切屑应该呈炽燃的橙黄色,并象一根缎带似地飘逸而出。如果切屑冷却后用手一压基本断裂,表明切屑带走的热量是正常的。 8.刀片 尽管立方氮化硼(CBN)刀片的价格昂贵,但CBN刀片最适合于硬车削。CBN刀片能够在断续切削过程中保持定位不变,在连续切削过程中提供安全的刀具磨损率。当采用合理的硬车削工艺时,CBN刀片除了在控制直径公差方面比不上磨削以外,其它性能都是首屈一指的。 陶瓷不如CBN耐磨,因此一般不用于公差小于±0.025mm的加工。陶瓷不适合于断续切削,而且不能加冷却液,因为热冲击可能造成刀片破裂。刀片的钝缘几何形状是陶瓷材料的固有特点,这一特点使切削力增大而工件表面光洁度下降。另外,陶瓷刀片刃口断裂可能是灾难性的,它可能导致所有切削刃均不能使用。金属陶瓷(立方碳化钛)对连续切削渗碳硬化材料很有效,尽管它不具备CBN那样的耐磨性,但刀片在大多数情况下会成比例地磨损而不断裂。正前角刀片由于其切削力较小,通常用在刚性不高的机床上进行硬车削。关于刀片的最合理应用,建议与刀具供应商密切合作,特别是在最初阶段,以迅速达到最佳切削速度。 车削件加工步骤有哪些 操作前 1 工作前按规定严格使用防护用品,扎好袖口,不准围围巾、戴手套,女工发辩应挽在帽子内。操作人员必须站在脚踏板上。 2 应对各部位螺栓、行程限位,信号,安全防护(保险)装置及机械传动部分、电器部分,各润滑点进行严格检查,确定可靠后,方可启动。 3 各类机床照明应用安全电压、电压不得大于36伏。 操作中 1 工、夹、刀具及工件必须装夹牢固。各类机床,开车后应先进行低速空转,一切正常后,方可正式作业。 2 机床道轨面上、工作台上禁止放工具和其他东西。不准用手清除铁屑,应使用专门工具清扫。 3 机床开动前要观察周围动态,机床开动后,要站在安全位置上,以避开机床运动部位和铁屑飞溅。 4 各类机床运转中,不准调节变速机构或行程,不得用手触摸传动部分、运动中的工件、刀具等在加工中的工作表面,不准在运转中测量任何尺寸,禁止隔着机床传动部分传递或拿取工具等物品。 5 发现有异常响动时,应立即停车检修,不得强行或带病运转,机床不准超负荷使用。 6 各机件在加工过程中,严格执行工艺纪律,看清图纸,看清各部分控制点、粗糙度和有关部位的技术要求,并确定好制作件加工工序。 7 调整机床速度、行程、装夹工件和刀具,以及擦拭机床时都要停车进行。不准在机床运转时离开工作岗位,因故要离开时必须停车,并切断电源。 操作后 1 将待加工的原料及加工完的成品、半成品及废料,必须堆放在指定地点,各种工具及刀具必须保持完整、良好。 2 作业后,必须切断电源,卸下刀具,将各部手柄放在空档位置,锁好电闸箱。 3 清扫设备卫生,打扫好铁屑,导轨注好润滑油,以防锈蚀。 车削件加工规程是规定零件机加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产。车削件加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 车削件中发生故障的解决方法 车削螺纹时常见故障及解决方法 螺纹是在圆柱工件表面上,沿着螺旋线所形成的,具有相同剖面的连续凸起和沟槽。在机械制造业中,带螺纹的零件应用得十分广泛。用车削的方法加工螺纹,是常用的加工方法。在卧式车床(如CA6140)上能车削米制、英寸制、模数和径节制四种标准螺纹,无论车削哪一种螺纹,车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系:即主轴每转一转(即工件转一转),车削件刀具应均匀地移动一个(工件的)导程的距离。它们的运动关系是这样保证的:主轴带着工件一起转动,主轴的运动经挂轮传到进给箱;由进给箱经变速后(主要是为了获得各种螺距)再传给丝杠;由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线移动,这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的,从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。在实际车削螺纹时,由于各种原因,造成由主轴到刀具之间的运动,在某一环节出现问题,引起车削螺纹时产生故障,影响正常生产,这时应及时加以解决。 啃刀 故障分析及解决方法:原因是车刀安装得过高或过低,工件装夹不牢或车刀磨损过大。 1. 车刀安装得过高或过低 过高,则吃刀到一定深度时,车刀的后刀面顶住工件,增大摩擦力,甚至把工件顶弯,造成啃刀现象;过低,则切屑不易排出,车刀径向力的方向是工件中心,加上横进丝杠与螺母间隙过大,致使吃刀深度不断自动趋向加深,从而把工件抬起,出现啃刀。此时,应及时调整车刀高度,使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。车削件在粗车和半精车时,刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直径)。 2. 工件装夹不牢 工件本身的刚性不能承受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出现啃刀,此时应把工件装夹牢固,可使用尾座顶尖等,以增加工件刚性。 3.车刀磨损过大 引起切削力增大,顶弯工件,出现啃刀。此时应对车刀加以修磨。 乱扣 故障分析及解决方法:原因是当丝杠转一转时,工件未转过整数转而造成的。 1. 当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时 如果在退刀时,采用打开开合螺母,将床鞍摇至起始位置,那么,再次闭合开合螺母时,就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内,以致出现乱扣。 解决方法是采用正反车法来退刀,即在第一次行程结束时,不提起开合螺母,把刀沿径向退出后,将主轴反转,使车刀沿纵向退回,再进行第二次行程,这样往复过程中,因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过,车刀始终在原来的螺旋槽中,就不会出现乱扣。 2. 对于车削件车床丝杠螺距与工件妇距比值成整倍数的螺纹 工件和丝杠都在旋转,提起开合螺母后,至少要等丝杠转过一转,才能重新合上开合螺母,这样当丝杠转过一转时,工件转了整数倍,车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内,就不会出现乱扣,这样就可以采用打开开合螺母,手动退刀。这样退刀快,有利于提高生产率和保持丝杠精度,同时丝杠也较安全。 螺距不正确 故障分析及解决方法: 1. 螺纹全长上不正确 原因是挂轮搭配不当或进给箱手柄位置不对,可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。 2. 局部不正确 原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差(一般由磨损引起),可更换丝杠或局部修复。 3. 螺纹全长上螺距不均匀 原因是: o 丝杠的轴向窜动。 o 主轴的轴向窜动。 o 溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良。 o 溜板箱燕尾导轨磨损而造成开合螺母闭合时不稳定。 o 挂轮间隙过大等。 通过检测: o 如果是丝杠轴向窜动造成的,可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整,以消除 连接处推力球轴承轴向间隙。 o 如果是主轴轴向窜动引起的,可调整主轴后调整螺母,以消除后推力球轴承的轴向间隙。 o 如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良引起的,可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。 o 如果是燕尾导轨磨损,可配制燕尾导轨及镶条,以达到正确的配合要求。 o 如果是挂轮间隙过大,可采用重新调整挂轮间隙。 4. 车削件出现竹节纹 原因是从主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差引起的,如挂轮箱内的齿轮,进给箱内齿轮由于本身,制造误差、或局部磨损、或齿轮在轴上安装偏心等造成旋转中心低,从而引起丝杠旋转周期性不均匀,带动刀具移动的周期性不均匀,导致竹节纹的出现,可以修换有误差或磨损的齿轮。 中径不正确 故障分析及解决方法:原因是吃刀太大,刻度盘不准,而又未及时测量所造成。解决方法是精车时要详细检查刻度盘是否松动,精车余量要适当,车刀刃口要锋利,要及时测量。 螺纹表面粗糙 故障分析及解决方法:原因是车刀刃口磨得不光洁,切削液不适当,切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。 解决方法是:正确修整砂轮或用油石精研刀具;选择适当切削速度和切削液;调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等,保证各导轨间隙的准确性,防止切削时产生振动。 总之,车削螺纹时产生的故障形式多种多样,既有设备的原因,也有刀具、操作者等的原因,在排除故障时要具体情况具体分析,通过各种检测和诊断手段,找出具体的影响因素,采取有效的解决方法。 相关推举:
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