車削加工

數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

1.合理選擇切削用量:對(duì)于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素:切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì)減少1/2。進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。

2.合理選擇刀具:(1)粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。(2)精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。(3)為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。

3.合理選擇夾具:(1)盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具;(2)零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。

4.確定加工路線:加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。(1)應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求;(2)應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。

5.加工路線與加工余量的聯(lián)系:在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。

6.夾具安裝要點(diǎn):液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是*拉桿實(shí)現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下:首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

普通車床在強(qiáng)力車削大螺距螺紋時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)床鞍振動(dòng)，輕者使加工表面產(chǎn)生波紋，重者斷刀。而切斷時(shí)，學(xué)生經(jīng)常有扎刀或斷刀現(xiàn)象。以上問題產(chǎn)生的原因很多，現(xiàn)主要通過對(duì)刀具的受力情況分析這一側(cè)面來討論這一現(xiàn)象及解決方法。

圖1 圖2

1 問題的產(chǎn)生及原因

我們知道:車削螺距較小的螺紋時(shí)，一般采用直進(jìn)刀切削法(在垂直于工件軸線方向做直線進(jìn)刀);車削螺距較大的螺紋時(shí)，為減小切削力，往往采用左右借刀切削法(通過移動(dòng)小滑板讓螺紋車刀分別用左右切削刃切削)。

車削螺紋時(shí)，床鞍的移動(dòng)是由長絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)開合螺母的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。長絲杠的軸承處有軸向間隙，長絲杠與開合螺母之間也同樣有軸向間隙。當(dāng)采用左右借刀切削法強(qiáng)力車削右旋蝸桿用右主刀刃切削時(shí)，刀具承受了工件給它的力P,(忽略切屑與前刀面的摩擦力，如圖1)，把力P分解成軸向分力Px和徑向分力巧，其中軸向分力Px與刀具的進(jìn)給方向相同，刀具把這個(gè)軸向分力Px傳給了床鞍，從而推動(dòng)了床鞍向有間隙一側(cè)做快速猛烈的來回竄動(dòng)，其結(jié)果是使刀具來回竄動(dòng)，并使加工表面產(chǎn)生波紋，甚至斷刀。但用左主刀刃切削時(shí)就沒有這種現(xiàn)象，當(dāng)用左主刀刃切削時(shí)，刀具所承受的軸向分力Px與進(jìn)給方向相反，往消除間隙的方向運(yùn)動(dòng)，這時(shí)床鞍做勻速運(yùn)動(dòng)。

切斷時(shí)，中滑板的移動(dòng)是由中滑板絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，絲杠軸承處有軸向間隙，絲杠與螺母之間也有軸向間隙。在車床上切斷時(shí)，刀具前刀面(帶有前角的)承受了工件給它的力P，(忽略切屑與前刀面的摩擦力，如圖2)，把力P分解成力Pz和徑向分力巧，其中徑向分力巧與切斷車刀的進(jìn)給方向相同，指向工件，將刀具朝工件里推，從而會(huì)拉動(dòng)中滑板向有間隙方向竄動(dòng)，使切斷刀突然扎人工件，造成扎(斷)刀或工件彎曲。

2 解決方法

當(dāng)車削螺距較大采用左右借刀切削法的螺紋時(shí)，除了調(diào)整好車床有關(guān)參數(shù)外，還應(yīng)調(diào)整床鞍同床身導(dǎo)軌之間的配合間隙，使其稍緊一些，以增大移動(dòng)時(shí)的摩擦力，減少床鞍竄動(dòng)的可能性，但這個(gè)間隙也不能調(diào)的太緊，以能平穩(wěn)搖動(dòng)床鞍為宜。

調(diào)整好中滑板的間隙，盡量使間隙最小;調(diào)整好小滑板的松緊，使其稍緊一些，以防車削時(shí)車刀移位。應(yīng)盡量縮短工件和刀桿伸出的長度，盡量采用左主刀刃切削;用右主刀刃切削時(shí)，要減小背吃刀量;增大右主刀刃的前角，刀刃口要直，要鋒利，以減小刀具所承受的軸向分力Px。從理論上講，右主刀刃的前角越大越好。

現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)正朝著高效率、高質(zhì)量、高精度、高集成和高智能方向發(fā)展。精密和超精密加工技術(shù)已成為現(xiàn)代機(jī)械制造中最重要的組成部分和發(fā)展方向，并成為提高國際競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)。車削加工誤差隨著精密加工的廣泛應(yīng)用也成為了研究的熱門課題。由于在機(jī)床的各種誤差中，熱誤差以及幾何誤差占據(jù)著絕大部分，故以減少這兩項(xiàng)誤差特別是其中的熱誤差成為了主要目標(biāo)。誤差補(bǔ)償技術(shù)(Error Compensation Technjque，簡稱ECT)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)并發(fā)展起來。由機(jī)床熱變形造成的損失是相當(dāng)大的。故極有必要開發(fā)能滿足工廠實(shí)際生產(chǎn)要求的高精度、低成本熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來修正主軸(或工件)與切削刀具之間的熱誤差，以提高機(jī)床加工精度，降低廢品、增加生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

基本定義

誤差補(bǔ)償?shù)幕径x是人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當(dāng)前成為問題的原始誤差，通過分析、統(tǒng)計(jì)、歸納及掌握原始誤差的特點(diǎn)和規(guī)律，建立誤差數(shù)學(xué)模型，盡量使人為造成的誤差和原始誤差兩者的數(shù)值相等、方向相反，從而減少加工誤差，提高零件尺寸精度。

最早的誤差補(bǔ)償是通過硬件實(shí)現(xiàn)的。硬件補(bǔ)償屬機(jī)械式固定補(bǔ)償，在機(jī)床誤差發(fā)生變化時(shí)要改變補(bǔ)償量必須重新制作零部件、校正尺或重新調(diào)整補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。硬件補(bǔ)償又有不能解決隨機(jī)性誤差、缺乏柔性的缺點(diǎn)。 發(fā)展的軟件補(bǔ)償其特點(diǎn)是在對(duì)機(jī)床本身不作任何改動(dòng)的情況下，綜合運(yùn)用當(dāng)代各學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來提高機(jī)床加工精度。軟件補(bǔ)償克服了硬件補(bǔ)償?shù)脑S多困難和缺點(diǎn)，把補(bǔ)償技術(shù)推向了一個(gè)新的階段。

特性

誤差補(bǔ)償(技術(shù))具有兩個(gè)主要特性:科學(xué)性和工程性。

科學(xué)性誤差補(bǔ)償技術(shù)的迅速發(fā)展極大地豐富了精密機(jī)械設(shè)計(jì)理論、精密測(cè)量學(xué)和整個(gè)精密工程學(xué)，成為這一學(xué)科的重要分支。與誤差補(bǔ)償相關(guān)的技術(shù)有檢測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、光電技術(shù)、材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)等。作為一門新技術(shù)分支，誤差補(bǔ)償技術(shù)具有自己的獨(dú)立內(nèi)容和特色。進(jìn)一步研究誤差補(bǔ)償技術(shù)，使其理論化、系統(tǒng)化，將具有非常重要的科學(xué)意義。

工程性誤差補(bǔ)償技術(shù)的工程意義是非常顯著的，它包含3層含義:一是采用誤差補(bǔ)償技術(shù)可以較容易地達(dá)到"硬技術(shù)"要花費(fèi)很大代價(jià)才能達(dá)到的精度水平;二是采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，可以解決"硬技術(shù)"通常無法達(dá)到的精度水平;三是在滿足一定的精度要求情況下若采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，則可大大降低儀器和設(shè)備制造的成本，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著對(duì)機(jī)床精度要求的進(jìn)一步提高，熱誤差在總誤差中的比重將不斷增大，機(jī)床熱變形已成為提高加工精度的主要障礙。機(jī)床熱誤差主要由馬達(dá)、軸承、傳動(dòng)件、液壓系統(tǒng)、環(huán)境溫度、冷卻液等機(jī)床內(nèi)外熱源引起的機(jī)床部件熱變形而造成的。機(jī)床幾何誤差來自機(jī)床的制造缺陷、機(jī)床部件之間的配合誤差、機(jī)床部件的動(dòng)、靜變位等等。

綜上所述及相關(guān)參考文獻(xiàn)，可知車削加工誤差一般是由下列因素引起的:

機(jī)床熱變形誤差;

機(jī)床零部件和結(jié)構(gòu)的幾何誤差;

切削力引起的誤差;

刀具磨損誤差;

其他誤差源，如機(jī)床軸系的伺服誤差，數(shù)控插補(bǔ)算法誤差等等。

提高機(jī)床精度有兩種基本方法:誤差防止法和誤差補(bǔ)償法。誤差防止法是試圖通過設(shè)計(jì)和制造途徑消除或減少可能的誤差源。誤差防止法在一定程度上對(duì)于降低熱源溫升、均衡溫度場(chǎng)和減少機(jī)床熱變形是有效的。但它不可能完全消除熱變形，且花費(fèi)代價(jià)是很昂貴的;而應(yīng)用熱誤差補(bǔ)償法則開辟了一條提高機(jī)床精度的有效和經(jīng)濟(jì)的途徑。

車削加工誤差的研究是現(xiàn)代機(jī)械制造中最重要的組成部分和發(fā)展方向，并成為提高國際競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)，誤差的產(chǎn)生是多方面的，對(duì)熱誤差的分析與研究有利于提高車削精度和技術(shù)要求。

誤差補(bǔ)償技術(shù)能滿足工廠實(shí)際生產(chǎn)要求的高精度、低成本，熱誤差補(bǔ)償技術(shù)可以修正主軸(或工件)與切削刀具之間的熱漂誤差，提高機(jī)床加工精度，降低廢品、增加生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

就是在車床上，利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。

車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用刀具主要是車刀。

在各類金屬切削機(jī)床中，車床是應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù)的50%。車床既可用車刀對(duì)工件進(jìn)行車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等，其中大部分為臥式車床。

車削加工在機(jī)器制造行業(yè)中是使用得最為廣泛的一種，車床的數(shù)量大、人員多、加工范圍廣，使用的工具、卡具又很繁多、所以車削加工的安全技術(shù)問題，就顯得特別重要，其重點(diǎn)工作如下:

1、切屑的傷害及防護(hù)措施。車床上加工的各種鋼料零件韌性較好，車削時(shí)所產(chǎn)生的切屑富于塑性卷曲，邊緣比較鋒利。在高速切削鋼件時(shí)會(huì)形成紅熱地、很長的切屑，極易傷人，同時(shí)經(jīng)常纏繞在工件、車刀及刀架上，所以工作中應(yīng)經(jīng)常用鐵鉤及時(shí)清理或拉斷，必要時(shí)應(yīng)停車清除，但絕對(duì)不許用手去清除或拉斷。為防止切屑傷害常采取斷屑、控制切屑流向措施和加設(shè)各種防護(hù)擋板。斷屑的措施是在車刀上磨出斷屑槽或臺(tái)階;采用適當(dāng)斷屑器，采用機(jī)械卡固刀具。

2、工件的裝卡。在車削加工的過程中，因工件裝卡不當(dāng)而發(fā)生損壞機(jī)床、折斷或撞壞刀具以及工件掉下或飛出傷人的事故為數(shù)較多。所以，為確保車削加工的安全生產(chǎn)，裝卡工件時(shí)必須格外注意。對(duì)大小、形狀各異的零件要選用合適的卡具，不論三爪、四爪卡盤或?qū)Ｓ每ň吆椭鬏S的聯(lián)接必須穩(wěn)固可靠。對(duì)工件要卡正、卡緊，大工件卡緊可用套管，保證工件高速旋轉(zhuǎn)并切削受力時(shí)，不移位、不脫落和不甩出。必要時(shí)可用頂尖、中心架等增強(qiáng)卡固。卡緊后立即取下搬手。

3、安全操作。工作前要全面檢查機(jī)床，確認(rèn)良好方可使用。工件及刀具的裝卡保證位置正確、牢固可靠。加工過程中，更換刀具、裝卸工件及測(cè)量工件時(shí)，必須停車。工件在旋轉(zhuǎn)時(shí)不得用手觸摸或用棉絲擦拭。要適當(dāng)選擇切削速度、進(jìn)給量和吃力深度，不許超負(fù)荷加工。床頭、刀架及床面上不得放置工件、工卡具及其他雜物。使用銼刀時(shí)要將車刀移到安全位置，右手在前，左手在后，防止衣袖卷入。機(jī)床要有專人負(fù)責(zé)使用和保養(yǎng)，其他人員不得動(dòng)用。

車削加工通用工藝守則(JB/T9168.2-1998)

1) 車刀刀桿伸出刀架不宜太長，一般長度不應(yīng)超出刀桿高度的1.5倍(車孔、槽等除外)

2) 車刀刀桿中心線應(yīng)與走刀方向垂直或平行。

3) 刀尖高度的調(diào)整:

(1) 車端面、車圓錐面、車螺紋、車成形面及切斷實(shí)心工件時(shí)，刀尖一般應(yīng)與工件軸線等高。

(2) 粗車外圓、精車孔、刀尖一般應(yīng)比工件軸線稍高。

(3) 車細(xì)長軸、粗車孔、切斷空心工件時(shí)，刀尖一般應(yīng)比工件軸線稍低。

4) 螺紋車刀刀尖角的平分線應(yīng)與工件軸線垂直。

5) 裝夾車刀時(shí)，刀桿下面的墊片要少而平，壓緊車刀的螺釘要旋緊。

1) 用三爪自定心卡盤裝夾工件進(jìn)行粗車或精車時(shí)，若工件直徑小于30㎜，其懸伸長度應(yīng)不大于直徑的5倍，若工件直徑大于30㎜，其懸伸長度應(yīng)不大于直徑的3倍。

2) 用四爪單動(dòng)卡盤、花盤，角鐵(彎板)等裝夾不規(guī)則偏重工件時(shí)，必須加配重。

3) 在頂尖間加工軸類工件時(shí)，車削前要調(diào)整尾座頂尖軸線與車床主軸軸線重合。

4) 在兩頂尖間加工細(xì)長軸時(shí)，應(yīng)使用跟刀架或中心架。在加工過程中要注意調(diào)整頂尖的頂緊力，死頂尖和中心架應(yīng)注意潤滑。

5) 使用尾座時(shí)，套筒盡量伸出短些，以減少振動(dòng)。

6) 在立車上裝夾支承面小、高度高的工件時(shí)，應(yīng)使用加高的卡爪，并在適當(dāng)?shù)牟课患永瓧U或壓板壓緊工件。

7) 車削輪類、套類鑄鍛件時(shí)，應(yīng)按不加工的表面找正，以保證加工后工件壁厚均勻。

1) 車削臺(tái)階軸時(shí)，為了保證車削時(shí)的剛性，一般應(yīng)先車直徑較大的部分，后車直徑較小的部分。

2) 在軸得工件上切槽時(shí)，應(yīng)在精車之前進(jìn)行，以防止工件變形。

3) 精車帶螺紋的軸時(shí)，一般應(yīng)在螺紋加工之后再精車無螺紋部分。

4) 鉆孔前，應(yīng)將工件端面車平。必要時(shí)應(yīng)先打中心孔。

5) 鉆深孔時(shí)，一般先鉆導(dǎo)向孔。

6) 車削(Φ10-Φ20)㎜的孔時(shí)，刀桿的直徑應(yīng)為被加工孔徑0.6-0.7倍;加工直徑大于Φ20㎜的孔時(shí)，一般應(yīng)采用裝夾刀頭的刀桿。

7) 車削多頭螺紋或多頭蝸桿時(shí)，調(diào)整好交換齒輪后要進(jìn)行試切。

8) 使用自動(dòng)車床時(shí)，要按機(jī)床調(diào)整卡片進(jìn)行刀具與工件相對(duì)位置的調(diào)整，調(diào)好后要進(jìn)行試車削，首件合格后方可加工;加工過程中隨時(shí)注意刀具的磨損及工件尺寸與表面粗糙度。

9) 在立式車床上車削時(shí)，當(dāng)?shù)都苷{(diào)整好后，不得隨意移動(dòng)橫梁。

10) 當(dāng)工件的有關(guān)表面有位置公差要求時(shí)，盡量在一次裝夾中完成車削。

11) 車削圓柱齒輪齒坯時(shí)，孔與基準(zhǔn)端面必須在一次裝夾中加工。必要時(shí)應(yīng)在該端面的齒輪分度圓附近車出標(biāo)記線。