24改变切削角提高效率.doc

论（24）改变切削角度提高车削效率摘 要：针对现行教材中关于梯形外螺纹粗车刀在应用时，相关切削角度出现的问题以及合理性的分析，重点通过对刀具刃磨出圆弧形前刀面纵向前角、刀尖处刃磨成双重后角等角度刃磨的改进和应用及进刀方法由原来的直进法或左右切削法改为采用斜进法，使梯形外螺纹粗车加工过程更具合理性，从而提高了车削效率。 关键词：梯形外螺纹粗车刀；切削角度；提高车削效率在机器制造业中，有许多零件都具有螺纹，由于螺纹常用于紧固、联接及调节，又可用来传递动力，如三角螺纹、梯形螺纹等，因此应用十分广泛。在专业生产中，虽然广泛采用滚丝、扎丝、搓丝等一系列先进工艺，但在一般的机械加工中，通常还是采用车削的方法来加工，因此学习螺纹的车削是技工学校学生学习车削加工课程必修的一个实习课题。 而梯形螺纹加工则是螺纹车削加工实习中的一个重要课题，在该课题的学习中，除了操作者（学生）学习积极性和设备、材料等因素外，车削加工刀具的选用以及相关切削角度刃磨的合理性也是非常关键的，它对提高车削效率起着直接的作用。下面是笔者针对现行教材中关于梯形外螺纹粗车刀在实际应用中出现的缺陷，结合多年的（初、中、高级）车工实习教学实践，就如何对其进行改进和应用，从而提高车削效率谈谈本人的一些体会。 1.现行教材中教授的梯形外螺纹粗车刀在应用中出现的缺陷现行教材（车工工艺学.全国中等职业技术学校机械类通用教材.北京：中国劳动和社会保障出版社，2005.）中教授的梯形外螺纹粗车刀相关切削角度如图1所示：刀尖角r：小于螺纹牙型角约30；纵向前角：一般为1015左右；纵向后角：一般为68；刀头宽度：刀尖平直且宽度小于牙槽底宽w；车削右旋梯形螺纹时：左侧切削刃刃磨后角：OL=（35）+；右侧切削刃刃磨后角：OR=（35）-。 图1 经实践，如使用材料为W18Cr4V、规格为10mm10mm200mm或12mm12mm200mm的高速钢车刀按照图1所示相关角度刃磨的粗车刀粗车螺距P=4mm或P=5mm的梯形外螺纹时，会出现以下方面的缺陷：（1）刀具角度方面 因刀具前刀面为平面，切屑呈带状排出，操作很不安全； 切屑排出不顺利，切削力增大，容易产生振动或积屑瘤，至造成“扎刀”现象； 刀尖呈平直，散热面积减小，不利于刀尖的散热，加促刀尖的磨损，或在较大的切削负荷下产生打刀或崩尖。（2）切削用量方面 受切削力增大影响，车床（C6132A1型）主轴转速最快只能取n=105r/min；限制了主轴转速的合理提高； 受切削力影响，背吃刀量（即切削深度）ap最大只能取0.5mm左右。由于以上缺陷的出现，不能满足粗车“是要尽快将加工毛坯上的余量车去，以达到提高劳动生产率的作用” 这个切削用量选择的原则，车削效率较低。为了解决存在的缺陷，笔者重点对刀具的纵向前角、两侧刃纵向后角及刀尖后角等角度刃磨进行了改进；而车削时的进刀方法也由原来的直进法或左右切削法改为采用斜进法，使整个梯形外螺纹粗车加工过程更具合理性。2.改进后的梯形外螺纹粗车刀相关切削角度（图2所示）和改进后的效果刀尖角r：小于螺纹牙型角约30，仍与原来相同；圆弧形前刀面纵向前角：左侧切削刃刃磨前角约1015，右侧切削刃刃磨前角约01，两侧切削刃形成的前刀面的后半部分在刃磨时着重磨成半径R约= 8 mm左右的内园弧向左侧倾斜； 两侧刃纵向后角：约为68；刀尖处刃磨成双重后角，刃口下23毫米为23，以外为68；刀头宽度：刀尖宽度小于牙槽底宽w约0.3mm0.5mm，刀尖刃刃磨成半径R约1.5 mm的圆弧形，再用油石仔细研磨后刀面，把砂轮磨的刀花全部研光；车削右旋梯形螺纹时：仍是左侧切削刃刃磨后角：OL=（35）+；右侧切削刃刃磨后角：OR=（35）-。 图2，图中h3为梯形外螺纹牙型高度经使用同样材料、同样规格按照改进相关角度刃磨后的高速钢粗车刀粗车加工同样大小螺距的梯形外螺纹时，其效果是：（1）刀具角度方面 因车刀刃磨成带内园弧向左侧倾斜前刀面的纵向前角，车削装夹时符合法向装刀法原则（车刀左右两侧切削刃组成的平面垂直于螺旋线装夹），切屑呈近似球状向加工工件待加工表面排出，排屑顺利而且振动小，操作既安全又可以减小工件已加工表面的粗糙度； 刀尖处刃磨成双重后角，结合内园弧向左侧倾斜前刀面前角，使车刀即锋利又强固, 减少了车刀后面和工件的摩擦,使刀刃更容易“切入”工件，也不容易产生“扎刀”现象； 刀尖刃刃磨成圆弧形并加以油石研磨后刀面，提高刀具耐用度。因为刀具磨损主要是热磨损，切削温度越高，刀具磨损越剧烈。而切削温度的高低受生热因素（工件材料性质、切削角度和切削用量）和散热因素（刀具散热条件、冷却液）影响。如果撇开其他条件只针对散热条件，则刀尖刃处的散热条件最差，刀尖刃在这里磨钝，变刀尖直线形过渡刃为圆弧形过渡刃，就可以改善刀头的散热条件，大大降低了刀具的磨损，提高了刀具的使用寿命。（2）切削用量方面基于刀具角度的改进，可以合理选择切削用量： 主轴转速可以取大一个至两个级速，达n=130r/min至n=180r/min ； 背吃刀量（即切削深度）ap最大取至1mm1.5mm左右。3.在车削方法的改进中应用改进切削角度后的刀具 （1）刀具的安装在切削时，切削力会使刀尖变形下沉，使刀具实际工作后角增大，所以在车刀装夹时把刀尖中心高装高于车床中心高约0.2mm左右。（2）进刀方法进刀方法由原来的直进法或左右切削法改为采用斜进法（如图3-a所示，以向左赶刀为主）或斜进法加上分层车削（如图3-b所示）。先把中、小滑板刻度定在0线上, 由中滑板开始进刀,背吃刀量（即切削深度）从约为1mm依次递减为约0.8mm、0.6mm、0.3mm；同时小滑板沿固定方向向左 “赶刀”(即移动小滑板进刀),每次小滑板“赶刀量”约为0.2mm0.15mm左右, 至螺纹牙顶宽双面（牙型两侧面）共留有约0.2mm左右的精车余量；螺纹小径则留有约0.2mm左右的精车余量（螺距P=5mm的梯形螺纹，牙顶宽为1.83mm，此时的牙顶宽即约为2.03mm左右），这时梯形外螺纹粗车即告完成。但要特别注意的是在车削过程中，必须选用合适的切削液对刀具和工件进行冷却和润滑，它能减少切屑变形,降低切削力,同时能提高加工精度和刀具的耐用度。 图34.刀具相关的切削角度改进前后的比较有比较才能有鉴别。改进后的车刀刀尖圆弧形过渡刃代替了原来常规的两个刀尖角，结合大圆弧前刀面的强力切削，提高了粗车梯形螺纹或蜗杆的切削用量，使粗加工时间比原来节省约一半，速度可提高二倍，如要进行整个零件的加工时，能使精车得到更充裕的时间，从而能得心应手地完成整个零件的车削。例如学生对现行使用的广州市职业技能鉴定复习指导丛书车工（初级）考核第10号题 “梯形螺杆”、车工（中级）考核第10号题 “双头梯形螺杆”中螺纹部分粗车加工的练习和考核中耗时的比较，使用改进前的刀具分别约30分钟和50分钟左右；使用改进后的刀具和进刀方法约15分钟和30分钟左右即可。而对在岗技术工人高级车工培训班的实习教学指导中，对螺距P5mm的梯形外螺纹或较大模数的蜗杆的粗车加工，同样使用改进后的刀具，进刀方法则采用斜进法加上分层车削，即对螺距大、牙型深的螺纹分若干层进行斜进法加工，效果也比较好。通过教学实践，使在校学生和高级技术工人培训班学员对车工的操作要领能得到更好的掌握，技能有了较大的提高。几届在校学生车工（中级）考核合格率和几期高级车工培训班考核合格率均达到95%。5.结束语通过上述改进后，刀具能做到强力切削，较大幅度地减少了粗加工时间；同时也减少了加工中磨刀、换刀等较多辅助时间，总加工时间也相应减少了。刀具改进后,振动减小,排屑顺利,提高了梯形螺纹或蜗杆粗加工的表面质量,减少了废品率。同时通过改进梯形外螺纹粗车刀切削角度提高了车削效率，还增加了机床与刀具的使用寿命,减少了设备和材料的损耗。在校学生和高级技术工人培训班学员在学习掌握了以上相关刀具切削角度知识、梯形螺纹和蜗杆的车削方法后, 对相关课题的车工工艺和实操技能的知识有了更好的掌握，为进一步学习理解其他车削加工知识有很好的帮助。参考文献