車工基本知識

.車工基本知識一 車削的基本概念：1. 切削運(yùn)動(dòng)：在切削加工中，為了切去多余的金屬，必須使工件和刀具做相對的切削運(yùn)動(dòng)。按照在切削過程中的作用，切削運(yùn)動(dòng)分主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1 主運(yùn)動(dòng)：切除工件上的切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，以形成工件新表面的運(yùn)動(dòng)。2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使新的切削層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)。 車削時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)。通常，主運(yùn)動(dòng)的速度較高，消耗的切削功率較大。車刀沿著所要形成的工件表面的縱向或橫向移動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也叫走刀運(yùn)動(dòng)。2. 切削時(shí)工件上的三個(gè)表面：車刀在切削工件時(shí)，使工件上形成已加工表面，加工表面和待加工表面。1 已加工表面：已經(jīng)切去多余金屬而形成的新表面。2 待加工表面：即將被切去金屬層的表面。3 加工表面：車刀刀刃正在切削的表面。 如下圖所示： 二 車刀的工作面和角度1. 車刀的工作面：1 前刀面：（前面）切屑沿著它排出的刀面。2 后刀面：（后面）后刀面分為：主后刀面和付后刀面。與工件上加工表面相對著的是主后刀面；與工件上已加工表面相對著的是付后刀面。3 主刀刃：（主切削刃）前刀面和主后刀面的相交部位，它擔(dān)負(fù)主要的切削工作。4 付刀刃：（付切削刃）前刀面和付后刀面的相交部位，它配合主刀刃完成切削工作。5 刀尖：主刀刃和付刀刃的交點(diǎn)。為了提高刀尖強(qiáng)度和延長刀具壽命，很多刀具都在刀尖處磨出圓弧型或直線型過渡刃。圓弧型過渡刃也稱為刀尖圓弧。一般硬質(zhì)合金車刀的刀尖圓弧半徑為r =0.5-1mm修光刃：付刀刃近刀尖處一小段平直的刀刃。如下圖：任何車刀都由上述組成部分，但數(shù)量不完全相同。如：典型的外圓車刀有3個(gè)刀面，2條刀刃和1個(gè)刀尖。而割刀（切斷刀）就有4個(gè)刀面（2個(gè)付后刀面）3條刀刃和2個(gè)刀尖。此外刀刃可以是直線的，也可以是曲線的。如車成型面的成型車刀的刀刃就是曲線。2.車刀的輔助平面 為了確定和測量車刀的角度，需要假設(shè)以下3個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)：1 切削平面（P）: 通過刀刃上某一選定點(diǎn)，切于工件加工表面的平面，即為該點(diǎn)的切削平面。2 基面（Pr）：通過刀刃上某一選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面?；媾c切削平面是相互垂直的，對于車削，基面一般是通過工件軸線的水平面。3 截面: 通過刀刃上某一選定點(diǎn)，且垂直于刀刃在基面上的投影的平面。通過主刀刃的截面為主截面，通過付刀刃的截面為付截面。3. 車刀的角度和主要作用：車刀切削部分共有6個(gè)獨(dú)立的基本角度：前角（0），主后角（0），付后角（0），主偏角（kr），付偏角（kr），刃傾角（s）。外圓車刀的角度標(biāo)注方法如圖所示： 在截面內(nèi)測量的角度有：1. 前角（0）：前刀面與基面之間的夾角。前角影響刃口的鋒利程度和強(qiáng)度，影響切削變形和切削力。增大前角能使刃口鋒利，減少切削變形和切削力，并使切削容易排出。2. 后角（0）：后刀面與切削平面之間的夾角。在主截面內(nèi)測量的是主后角，在付截面內(nèi)測量的是付后角。后角的主要作用是減少后刀面與工件之間的摩察。在基面內(nèi)測量的角度有：3. 主偏角（Kr）：主刀刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角。主偏角的作用是可以改變主刀刃和刀頭的受力情況和散熱條件。4. 付偏角（kr）：付刀刃在基面上的投影與背離進(jìn)給方向之間的夾角。付偏角的作用是可以減少付刀刃與工件已加工表面之間的摩察。在切削平面內(nèi)測量的角度有：刃傾角（s）;主刀刃與基面之間的夾角。刃傾角的主要作用是可以控制切屑的派出方向：當(dāng)刃傾角為負(fù)值時(shí)還可以增加刀頭強(qiáng)度和當(dāng)車刀受沖擊時(shí)保護(hù)刀尖。車刀除了上面6個(gè)基本角度外，還可以計(jì)算出2個(gè)常用角度;6 楔角（0）：在主截面內(nèi)前刀面與主后刀面之間的夾角。它影響刀頭的強(qiáng)度，楔角可用下面公式計(jì)算： 0 90（0 0） 刀尖角（r）;主刀刃與付刀刃在基面上的投影之間的夾角。它影響刀尖強(qiáng)度和散熱條件，刀尖角可以用下面公式計(jì)算： r 180（kr kr）車刀前后角的參考數(shù)據(jù)工件材料刀具材料刀具材料備注高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金前角（o）主后角（o）灰口鑄鐵HT1500-55-10粗精粗精付后角的角度與主后角相同高碳鋼和高碳合金鋼15-255-106-8度8-12度5-7度8-10度中碳鋼和中碳合金鋼25-3010-15低碳鋼和低碳合金鋼30-4025-30鋁及鎂的輕合金35-4530-35 車刀的角度4. 選擇車刀角度的參考意見：1 在保證刀頭強(qiáng)度的基礎(chǔ)上選用較大的前角，可以減少切削阻力，減輕機(jī)床負(fù)荷，減少切削熱的產(chǎn)生。但是，前角過大將降低車刀的內(nèi)用度。2 粗車時(shí)，在增大前角的同時(shí)，采取負(fù)的刃傾角，可以提高刀頭強(qiáng)度；精車時(shí)應(yīng)采取正的刃傾角，以使切屑流向到待加工表面。3 根據(jù)工件形狀要求，工藝系統(tǒng)的剛性和工件材料的性質(zhì)，主偏角可以分別選用90，75，60，45等。粗車刀可磨有過渡切削刃。4 為了加強(qiáng)切削刃的強(qiáng)度，刀具應(yīng)有負(fù)倒棱（寬度小于進(jìn)給量）5 為了提高加工表面粗糙度，車刀上可磨出0的修光刃（修光刃長度略大于進(jìn)給量）三 刀具材料的選擇：刀具材料一般的分2大類，高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼有T8,T10,W18Cr4V等，鉆頭一般用W18Cr4V制作。絲攻板牙一般用T8,T10制作。硬質(zhì)合金分2大類，鎢鈷(YG)合金適用于加工生鐵，青銅一類脆性材料和鎢鈷鈦(YT)合金適用于加工鋼材,鍛件，鑄鋼等。刀具牌號為：YG6,YG8(式中6，8表示含鈷量6，8)，YT5,YT15,YT30(式中5，15，30表示含鈦量5，15，30)含鈦量高，刀具的紅硬性好，但是脆，所以加工鍛件，鑄鋼一類材料應(yīng)選用含鈦量較低的YT5，避免崩刀頭。四 切削用量的選擇 切削用量是在切削加工過程中的切削速度，進(jìn)給量，切削深度的總稱，也稱為切削三要素。合理的選擇切削用量能有效地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。1. 切削速度（v）：主運(yùn)動(dòng)的線速度就是切削速度。也可以理解為車刀在一分鐘內(nèi)車削工件表面的理論展開長度。它是衡量主運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)。（單位：m/min 即米/分） 計(jì)算公式為v=Dn/1000 或v=Dn/318 式中：v-切削速度 （m/min）； D-工件待加工表面直徑（mm）； n-車床主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是已知工件直徑，并根據(jù)工件材料，刀具材料和加工性質(zhì)來選定切削速度。再將切削速度換算成主軸轉(zhuǎn)速。這是可把公式改寫成n=1000v/D; 或 n=318v/D.例：已知工件為50直徑45鋼，粗車到40.5，使用機(jī)床為C6140，使用刀具為YT15硬質(zhì)合金車刀，一刀加工到位。求：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速？ 解：YT15硬質(zhì)合金車刀粗車切削速度可選60m/min。所以轉(zhuǎn)速n=318v/D318x60/50=381r/min 切削速度的選擇：i. 車刀材料：使用硬質(zhì)合金車刀可比高速鋼車刀的切削速度高幾倍。ii. 工件材料：切削強(qiáng)度和硬度都較高的工件時(shí)，因?yàn)檐嚨度菀啄p，所以切削速度選得低些。脆性材料如生鐵，雖然強(qiáng)度不高，但車削時(shí)形成崩碎鐵屑，熱量集中在刀尖處不易傳散，因此，切削速度也應(yīng)選得低些。車削有色金屬和非金屬材料時(shí)可以選得高些。iii. 表面粗糙度：表面粗糙度要求高的工件，用硬質(zhì)合金車刀車，切削速度應(yīng)選得高些。反之，用高速鋼車刀車，切削速度應(yīng)選得低些。iv. 切削深度和進(jìn)給量：當(dāng)切削深度和進(jìn)給量增大時(shí)，切削時(shí)產(chǎn)生的切削熱和切削力都較大，所以應(yīng)適當(dāng)降低點(diǎn)切削速度。反之可以提高。 總之，實(shí)際生產(chǎn)中，情況比較復(fù)雜，一般需靠逐步積累經(jīng)驗(yàn)才能做到心中有數(shù)。 總的來說，粗車時(shí)選擇切削用量的順序，應(yīng)把切削深度放在首位，其次是進(jìn)給量，最后是切削速度。如果用硬質(zhì)合金車刀精車，應(yīng)該盡可能提高切削速度。因?yàn)榫嚂r(shí)，切削深度和進(jìn)給量受工件精度和表面粗糙度的限制，一般取得較小。尤其是表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給量更應(yīng)該取得小一些。 YT15的切削速度為：40-100m/min W18Cr4V(高速鋼) 的切削速度為：10-30m/min2. 切削深度的選擇：粗車時(shí)，加工余量比較多，這時(shí)不要求很高的表面粗糙度，在考慮機(jī)床動(dòng)力，工件和車床剛性及刀具的強(qiáng)度和剛性許可的情況下，盡可能選用較大的切削深度，以減少進(jìn)給次數(shù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是切削深度選得過大會(huì)引起機(jī)床震動(dòng)，如果超過機(jī)床和車刀的承受能力就會(huì)損壞機(jī)床和車刀。切削深度：粗車：2-10mm(根據(jù)機(jī)床功率大小) 精車：0.1-0.5mm3. 進(jìn)給量（走刀量）的選擇：切削深度選定后，進(jìn)給量也應(yīng)選得大一些。但是，進(jìn)給量的大小受到機(jī)床，刀具的剛性，強(qiáng)度，工件精度，表面粗糙度和斷屑條件等的限制。當(dāng)進(jìn)給量太大時(shí)，會(huì)引起機(jī)床和刀具的損壞，工件彎曲，表面粗糙度降低等。進(jìn)給量： 粗車：0.3-0.8 mm/r. 精車：0.080.25 mm/r.注：鏜孔，車螺紋時(shí)的切削三要素應(yīng)比車外圓低一擋，割斷時(shí)再低一擋。附：在車床上使用鉆頭鉆孔的切削參數(shù)：鉆頭材料:W18Cr4V;加冷卻液;被加工材料:鋼件)1. 鉆孔直徑2: s=0.03-0.12mm/r; v=70.7-26.8m/min; n=11240-4260r/min2. 鉆孔直徑5: s=0.05-0.20mm/r; v=70.5-27m/min; n=4