高級車工技師論文

1、高級車工技師論文提高車床加工工效的幾個(gè)途徑【摘要】 車床加工中，“三分技術(shù)七分刀”的說法，充分說明了刀具在加工中的重要地位但即使使用同樣的機(jī)床和刀具,不同操作者所完成的加工過程和結(jié)果，也是有所差異的,這便是技術(shù)水平上的差異。這種差異主要表現(xiàn)在對加工參數(shù)的選擇與應(yīng)用,以及現(xiàn)實(shí)施行的加工方法上面。也就是說，只有加強(qiáng)學(xué)習(xí)，鉆研和尋找理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有效結(jié)合點(diǎn)，靈活運(yùn)用了知識(shí)，那么在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)發(fā)揮出意想不到的作用?！娟P(guān)鍵詞】 優(yōu)化工藝方法 合理性 硬質(zhì)合金 打刀 主偏角 四爪單動(dòng)卡盤 半精加工 螺距 鈍圓 撞車 前角 群鉆 分屑槽 磨合現(xiàn)象 消振棱 倒棱 鏜孔 刀尖角 強(qiáng)力切削 鐵屑 過渡刃

2、排屑槽在金屬切削加工中,我們追求的理想狀態(tài)一般是減少單件機(jī)加工工時(shí),并盡可能使刀具耐用度提高,以達(dá)到降本增效的目的。但在實(shí)際生產(chǎn)中,要根據(jù)零件的材料和數(shù)量的多少,以及加工特點(diǎn),進(jìn)行科學(xué)合理地分析,選擇優(yōu)化工藝方法,才能達(dá)預(yù)期的理想狀況。一.刀具的合理選用是提高工效的最基本保障 加工材料通常分為脆性材料和塑性材料，例如碳鋼類和鑄鐵類工件，在車削前對刀具的選擇：1）刀具材料的選擇：碳鋼毛坯通常選用YT類硬質(zhì)合金加工；鑄鐵類工件選用YG類硬質(zhì)合金加工。但是在加工氣割毛坯工件或間斷切削的工件時(shí)，由于工件存在表面硬點(diǎn)和斷續(xù)沖擊的影響，有時(shí)要考慮選用韌性更好的YW類硬質(zhì)合金或高速鋼刀具荒車表面，以免出現(xiàn)“

3、打刀”現(xiàn)象的發(fā)生；2）主偏角的選擇：常用車刀的主偏角分45度，75度，90度等幾種（以外圓刀為例），每種刀都有自己的特點(diǎn)，粗加工中一般采用主偏角較小的刀具，因?yàn)槠涞额^散熱條件較好，刀尖角相對較大，刀頭強(qiáng)度高，適合強(qiáng)力切削；而較大的主偏角適合臺(tái)階軸車削，其較小的徑向分力，在加工剛性較差的細(xì)長工件中效果較好。但在實(shí)際加工中也有時(shí)采用各種刀具的優(yōu)點(diǎn)混合使用，比如較大尺寸的臺(tái)階軸工件粗加工時(shí)，可用45度刀粗車(因?yàn)樵谂枯^大的情況下45度車刀能承受更大的切削用量和切削速度，刀具壽命明顯高于90度車刀)，90度刀清根的方法加工，能取得較高的效率；3）車刀刃磨角度的選擇：這一點(diǎn)特別重要。對于同一個(gè)狀況而言

4、，幾何角度的合理與否直接影響到刀具的使用壽命和加工表面質(zhì)量，這要求必須遵循一個(gè)原則：合理性。我們很難將車刀刃磨得適合任何材料，或任何加工類型（指粗加或半精加工等）。通常只針對一種類型而言，如粗車45#鋼棒料，為使切削輕快，增大前角可明顯降低切削力，在一定范圍內(nèi)切削力的減小與前角的增大成正比。但過大將會(huì)事得其反，其強(qiáng)度的降低也和前角成正比。所以應(yīng)恰當(dāng)把握尺度，這便是所需要的“合理性”。刀具的各個(gè)角度之間有著密切的聯(lián)系，刃磨時(shí)應(yīng)綜合考慮，不可片面追求刀“快”，而使事與愿違。二創(chuàng)新的思路會(huì)給工作帶來展新的一面。生產(chǎn)過程中，各個(gè)行業(yè)均會(huì)出現(xiàn)問題與難點(diǎn)，對此我們應(yīng)以積極的心態(tài)去嘗試著來解決它，這樣往往在

5、某個(gè)方面想出一些巧妙的辦法。包括一些常用的方法，我們都應(yīng)抱有創(chuàng)新的心態(tài)。比如QJS180鋸機(jī)防護(hù)絲母的加工中，以往都是在四爪卡盤上，每個(gè)工件在加工前必須進(jìn)行找正，經(jīng)過分析與嘗試后，筆者采用三爪卡盤加墊片的方法替代前者，略去了找正時(shí)間，簡化了整個(gè)加工過程，工作效率大大提高：防護(hù)絲母是我公司QJS180橋式鋸機(jī)絲杠部件中的一個(gè)零件，材料為HT200。其外形如圖所示，由于該機(jī)的產(chǎn)銷量大，所以零件加工工序多為中小批量加工。以往對于T48*7-7H的梯形內(nèi)螺紋，一般是在普通車床上采用四爪卡盤裝夾加工，加工前毛坯要逐個(gè)找正，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。7mm的螺距，使內(nèi)螺紋在車削時(shí)刀具相對工件運(yùn)動(dòng)速度較快，而且需要頻繁進(jìn)退

6、車刀，所以使加工過程變得緊張、繁瑣。稍有不慎也易進(jìn)錯(cuò)刀，甚至?xí)l(fā)生“撞車”現(xiàn)象，損壞刀具或者工件報(bào)廢，因而對操作者的技術(shù)水平有相當(dāng)高的要求。另者鉆底孔（40mm）過程勞動(dòng)強(qiáng)度較大，操作者易于疲勞，因此對加工效率的提高帶來一定困難。針對上述不利因素，筆者在實(shí)際加工中（2003年期間）利用德州產(chǎn)CKD6140經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢，配合自制工裝進(jìn)行車削，實(shí)現(xiàn)了加工過程的自動(dòng)化，取得了理想的效果，具體改進(jìn)方式如下：1）用加墊塊的方法用三爪自定心卡盤替代四爪單動(dòng)卡盤裝夾，簡化了找正過程，節(jié)約了裝夾時(shí)間。墊片厚度的計(jì)算方法可用CAD繪圖法，測量出理論數(shù)值后，再在實(shí)際裝夾中進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整。需要注

7、意的是未加墊片的兩爪，夾緊位置應(yīng)處于工件毛坯棱邊邊線的中間位置。用目測法校對裝夾后，鉆孔位置誤差一般能控制在1mm左右。2) 由于工件鉆通前、后鉆頭的走刀路線總長度是包含兩個(gè)鉆心高度的，所以說兩種鉆頭的走刀路線差值，實(shí)際上是兩者的鉆心高度差的兩倍，而不是兩者鉆心高度之差。這對于批量加工來說，走刀路線的縮短就意味著工作效率的提高。3）用專用鉆孔工裝，象裝夾車刀一樣固定在車床刀臺(tái)上（如下圖所示裝配使用，本工裝已發(fā)表在原機(jī)械工人2005年第九期上）替代人工用尾座鉆孔，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切削的過程，把勞動(dòng)強(qiáng)度降到最低。上圖工裝的使用方法：可將一坯料裝夾在卡盤上，用車床尾座鉆出40mm的孔，然后把上圖中的工

8、裝體象裝夾車刀一樣裝夾在刀臺(tái)上。鉆頭找正時(shí)，要先把鉆頭穿過事先鉆好的孔內(nèi)，再去調(diào)正工裝體，最終使孔、鉆頭、鉆套、工裝體內(nèi)孔統(tǒng)一在同一軸線上來。需要說明的是，鉆套的外圓是圓柱面，與工裝體的內(nèi)孔是過渡配合（可用標(biāo)準(zhǔn)鉆套改裝成型，這樣設(shè)計(jì)的目的是重磨鉆頭時(shí)，換裝極為方便，只需折下定位螺釘，便可抽出鉆頭和鉆套來），而工裝體的制作中，先加出除內(nèi)孔和銷孔的其它位置后，最后鏜孔。為使內(nèi)孔處于理想位置，最好采用配作的方法加工：1.即把工裝體安放在刀臺(tái)的壓刀位置上，調(diào)正、壓緊；2.把鉆頭裝夾在車床的三爪卡盤上，預(yù)留1-2mm精加工量，移動(dòng)大拖板進(jìn)給，鉆出底孔；3.卸下鉆頭，換上鏜孔刀，仍舊裝夾在車床的卡盤上，用

9、同樣的方法精鏜出內(nèi)孔。并刻劃出位置標(biāo)記，以便在下次使用時(shí)，工裝的位置仍然同制作時(shí)的位置相吻合。以上所述加工方法，已通過多年的實(shí)踐驗(yàn)證，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的典型范例，為此類工件的加工方法展示了一條新的思路。三工作中多留意某些“不利現(xiàn)象”，正確利用它，會(huì)給工作帶來很大方便。例如在車床上鉆45#鋼時(shí)（指較大的孔），切削易成帶狀，這種屑形雖然排屑順利，但卻易于傷人，不易清理。偶然在一次鉆孔時(shí)，鉆頭前刀面出現(xiàn)幾處較大破損，繼續(xù)工作時(shí)屑形呈碎片狀。分析原因是破損的主切削刃變成若干段折線，相當(dāng)于磨出若干分屑槽，而且前角明顯變小，因而出現(xiàn)這種現(xiàn)象。如果希望出現(xiàn)這種屑形，只需仿照便可以了。四加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，利用理論

10、知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)是提高工效的好方法。閱讀和學(xué)習(xí)大量和車床有關(guān)的書籍和資料,學(xué)習(xí)他人的一些方法和思路是開啟難點(diǎn)的鑰匙。無數(shù)同行和前輩,學(xué)者在自身的實(shí)踐中,用數(shù)年甚至畢生的經(jīng)驗(yàn)、成果定格成文章,供我們參照,這使我們在解決某些問題上尋得一條捷徑,尤其是信息化時(shí)代的今天,網(wǎng)絡(luò)成為個(gè)人成長和發(fā)展的有效平臺(tái)。它如同一盞路燈,不僅拓寬我們的視野,而且在信息交流中使工作上少走很多彎路。五工作經(jīng)驗(yàn)的積累和利用是提高工效一種方法。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,操作者的新老交替大多是以師帶徒的形式進(jìn)行的,這種方法給徒弟不止是有積極影響的一面,一些錯(cuò)誤的做法同樣會(huì)誤導(dǎo)徒弟,這是我們不容忽視的一個(gè)方面。這就要求我們不能人云亦云,盲目接受

11、,要多問幾個(gè)為什么,更要勇于打破傳統(tǒng)思維方式,不僅要消化正確可行做法,甚至要形成自己的風(fēng)格,鍛煉成具有獨(dú)立解決難題的方法和能力。這樣在工作上才能有所突破。記得有個(gè)小馬過河的故事,說河水的深淺只有勇于親自嘗試才能驗(yàn)證。下面是筆者在多年實(shí)踐中的一個(gè)實(shí)例應(yīng)用。即“磨合現(xiàn)象”在車刀中的應(yīng)用。眾所周知,機(jī)動(dòng)車輛在正常使用前都有一個(gè)“磨合期”,其主要目的是消除零件在制造和裝配中的各種誤差,改善配合狀態(tài),以便于在后期的工作中發(fā)揮良好的作用。此期間,通常要限制負(fù)荷與車速,不能滿負(fù)荷工作,通過長期的觀察發(fā)現(xiàn),該現(xiàn)象同樣適用于車刀的工作狀況。刀具的正常磨損分初期磨損,正常磨損和后期磨損。刃磨后的車刀,刃口上有許多

12、鋸齒狀的小缺口,如果在刃磨后直接使用,切削負(fù)荷極易在這些強(qiáng)度薄弱的位置引起應(yīng)力集中而形成早期破損,較可行的辦法是用油石適當(dāng)研磨車刀的各個(gè)刃口和刀面,進(jìn)一步降低表面粗糙度,盡可能消除微觀缺陷,鈍圓刀刃。提高其抗沖擊性能,這個(gè)研磨過程十分重要,相當(dāng)于車刀的初期磨損。它能大大提高車刀的抗破損能力。QJS180鋸機(jī)主軸是一種典型臺(tái)階軸類零件，材料為45鋼。該件是由鍛坯正火后再進(jìn)行粗車的，粗車后預(yù)留半精車余量在24mm之間。以前的半精車工序中，是用90外圓車刀（注：本文所指刀具為機(jī)夾式車刀，刀片材料為硬質(zhì)合金YT15）擔(dān)負(fù)著除端面和倒角以外幾乎全部的外圓加工，承擔(dān)了主要切削任務(wù)。而45外圓車刀僅用于車端

13、面和倒角的過程中，起次要作用。但通過筆者不斷地嘗試，對半精車加工中的刀具幾何角度，工藝方法等幾方面做出部分改進(jìn)后，不僅明顯提高了加工效率，而且刀具的使用壽命也同時(shí)得到了提高。具體改進(jìn)方法如下：1）改用45外圓車刀半精車大部分外圓（除左端80和150以外臺(tái)階）， 90外圓車刀清根的方法加工工件。改變了兩者主次關(guān)系，調(diào)整了切削用量。下表是實(shí)驗(yàn)后，兩種刀具的切削參數(shù)的對比表：通過上表的對比不難看出，工件在加工時(shí)轉(zhuǎn)速和走刀量等參數(shù)上顯著提高了。那么為何會(huì)有這么大的差別呢？如下圖所示，當(dāng)車床每轉(zhuǎn)進(jìn)給量用線段AB表示，用矩形ABGF和ADEH分別表示90外圓刀和45外圓車刀的切屑厚度。不難看出，在直角三角

14、形ABC中，直角邊BC的長度必然要小于斜邊AB的長度。也就是說在進(jìn)給量相同的情況下，45外圓車刀與90車刀的切屑的厚度之比為1：2；而在背吃刀量（L）相等時(shí)，在直角三角形ADF中，直角邊AD和斜邊AF，分別為45外圓車刀與90車刀主刀刃的負(fù)荷分布長度。也就是說在同樣的切削力與切削熱的情況下，前者較后者有更長的散熱長度和較小的表面壓強(qiáng)。這就是刀具在主偏角改變后，刀具切削用量為何能夠加大，而且刀具壽命并不降低的重要原因。但需要說明一點(diǎn)，工作中選擇上表中切削用量的上限，刀具的壽命將處于數(shù)值的下限值。2）在主后刀面上磨出“消振棱”，結(jié)合人工“磨合切削刃”的方法，能使加工過程的振動(dòng)現(xiàn)象得到有效的扼制。我

15、們知道，任何事物都存在優(yōu)、缺點(diǎn)的兩面性。45外圓車刀雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但也同時(shí)存在不利的方面：較大的徑向切削分力。而90車刀的主要切削力方向是沿走刀方向平行于的軸線的，徑向分力很小，這就是車細(xì)長軸類工件多選用較大主偏角刀具的原因。本工件的長、徑尺寸比按1130：70.516：1，最細(xì)處直徑為70.5mm。半精車余量在4mm以下，雖然工件的從外形、切削力方面分析，其剛性相對較好，但由于改進(jìn)后所采用了較高的車速和徑向分力較大的刀具，產(chǎn)生振動(dòng)的傾向也增大了。所以必須首先解決切削過程中振動(dòng)的產(chǎn)生。而采用在車刀的后刀面磨出消振棱的方法，是一種抑制振動(dòng)的有效方法。3）“磨合現(xiàn)象”在車刀中的應(yīng)用。前者所說的

16、“磨合現(xiàn)象”，筆者通過長期的實(shí)踐觀察筆者發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象同樣適用于車刀的工作狀況，在此件的加工中應(yīng)用后取得了令人滿意的效果。刀具的使用磨損分初期磨損，正常磨損和后期磨損。刃磨后的車刀,刃口上有許多鋸齒狀的小缺口，如果在刃磨后直接使用，切削負(fù)荷極易在這些強(qiáng)度薄弱的位置引起應(yīng)力集中，而形成刀具的早期破損。較可行的辦法是用油石適當(dāng)研磨車刀的各個(gè)刃口及刀面,進(jìn)一步降低表面粗糙度，盡可能消除微觀缺陷，鈍化刀刃的尖角，提高其抗沖擊性能。這個(gè)研磨過程十分重要，相當(dāng)于車刀的初期磨損，它能大大提高車刀的抗破損能力。據(jù)有關(guān)資料介紹，現(xiàn)在已有專門針對刀具作鈍化處理的工藝方法。車刀在安裝后的工作實(shí)際角度，會(huì)因安裝誤差而發(fā)

17、生偏差，從而改變了刀具刃磨后本身的角度，這種誤差會(huì)給加工造成一定影響。相信同行們會(huì)發(fā)現(xiàn)剛磨出的車刀，不如使用過一段時(shí)間后好用，甚至是無法正常使用。這種現(xiàn)象多發(fā)生在細(xì)長軸類工件的首件加工中，剛磨好的刀具常會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，造成加工面出現(xiàn)明顯振紋，嚴(yán)重時(shí)甚至使加工過程被迫中止。通常這種現(xiàn)象會(huì)被認(rèn)為是刀桿的強(qiáng)度低或是機(jī)床結(jié)構(gòu)中某些部位間隙過大，工件剛性不足等原因所至，所以首先設(shè)法強(qiáng)化刀桿的強(qiáng)度，或是調(diào)整機(jī)床，降低車速等方法。在排除以上原因仍未得到控制時(shí)，在很大程度上就是刀具后角偏大所造成的。而依據(jù)“磨合現(xiàn)象”，在主后刀面磨出一個(gè)大約寬在0.2-0.4mm左右，后角為0度的消振棱，配合油石研磨刀刃

18、后，一般能消除振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。如果仍未消除，可采用提高車速小吃刀的方法，試切一段時(shí)間后（目的在于加速初期磨損的過程），再進(jìn)行正常加工參數(shù)的切削加工，就能根除振動(dòng)的發(fā)生，這就是筆者所說的“磨合現(xiàn)象”。這時(shí)作為消振棱的這個(gè)棱面，在切削時(shí)與工件產(chǎn)生磨擦所產(chǎn)生的反作用力，這個(gè)作用力在一定程度上會(huì)減弱或抑制了振動(dòng)的發(fā)生。實(shí)踐證明，振動(dòng)現(xiàn)象一般是常發(fā)生在前三、四件加工過程中，而通過這個(gè)“磨合”期的刀具，從理論上來說，消振棱的刃磨偏差和安裝誤差在此期間被磨損掉了，形成了實(shí)際存在的0度后角的消振棱，即工件與刀具之間形成了“默契”的工作關(guān)系，從而有效地抑制了振動(dòng)的發(fā)生。有些書籍上也介紹過其它消除自激振動(dòng)的方法，

19、如采用消震器，但不如該方法方便實(shí)用。4）雙重后角結(jié)構(gòu)，能兼顧到刃口的強(qiáng)度與耐用度。理論上主后刀面較為合適的后角是35左右，但由于刃磨和安裝的誤差，使我們很難掌握地恰到好處，而采用在后刀面上磨出消振棱的辦法，只要恰當(dāng)控制后刀面VB寬度（經(jīng)驗(yàn)值VB約為0.20.3mm，其后角為零度）并進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹澳ズ稀?，振?dòng)現(xiàn)象會(huì)得到有效地扼制。我們知道，適當(dāng)增大后角可明顯降低切削阻力，使切削變得輕快，這在手動(dòng)進(jìn)刀時(shí)會(huì)有明顯感覺。然而較大的后角又易于產(chǎn)生振動(dòng)，所以采用“雙重后角”結(jié)構(gòu)，車刀就具備了既快又耐用的特點(diǎn)。如果出現(xiàn)單純的刀刃正常磨損，只需要拆下機(jī)夾刀片來，手工在砂輪上稍加修磨，就可再次使用。而用這種方法5

20、）增大刀尖圓弧半徑尺寸。較大的刀尖（過渡刃）能使刀具的抗沖擊性及散熱效果得到明顯改善，而且降低了工件表面刀痕殘留面積的高度，這為減小粗糙度提供了保障。當(dāng)然，較大的圓弧尺寸切削力也有明顯的影響，經(jīng)驗(yàn)值是控制在R2.5-R3左右。6）較寬的倒棱結(jié)合較大的前角，在強(qiáng)化刀刃的同時(shí)，對切削力的增大也不會(huì)有較大影響。由于刃口倒棱的寬度值一般是走刀量的30%-70%左右，我們選擇的是較大的走刀量參數(shù)，自然也應(yīng)選用較寬的倒棱寬度值，這樣刃口的強(qiáng)度及散熱能力也會(huì)隨之提高。此時(shí)適當(dāng)增大排屑槽的寬度和深度，使刀具前角加大，降低了切削力的同時(shí)，切削熱也會(huì)明顯降低，排屑變得通暢，一般鐵屑呈白色的長螺旋繩狀排出，在刀具使

21、用壽命的中后期會(huì)出現(xiàn)微黃色，并隨切削時(shí)間的增長鐵屑顏色也變深，此時(shí)應(yīng)及時(shí)磨刀。要不，當(dāng)切屑呈深藍(lán)色時(shí)，刀具磨損已是很嚴(yán)重了。此時(shí)再磨刀，就很難出現(xiàn)理想的切削效果了。如果刀具在采用前述方法車削時(shí)，鐵屑呈現(xiàn)深黃色，而且是C型屑，這說明前角小，排屑槽偏淺，偏窄。在修磨排屑槽時(shí)，一定要平行于主刀刃，倒棱寬度要保持基本一致。刃傾角為0或正值，控制切屑流向不能朝向已加工面，以免產(chǎn)生劃傷和鐵屑亂崩現(xiàn)象。磨刀時(shí)砂輪的圓角不能太大，否則就易磨成寬而淺的排屑槽，也就無法達(dá)到前述效果。7）加工先后順序的改進(jìn)。以前車工件時(shí)，是先從最大尺寸的臺(tái)階開始，依次向床尾方向的加工順序進(jìn)行的，其間在反復(fù)的空行程上，浪費(fèi)了許多時(shí)間

22、。由于粗加工中各臺(tái)階的長度尺寸已車好，所以工件裝夾好后，完全可以從尾座至床頭的加工順序，減少了空行程中的時(shí)間消耗，工件的臺(tái)階越多，節(jié)省的時(shí)間就越多。因這種方法的加工路徑基本是“順路”加工，再用90外圓車刀清根時(shí)，也只有很少的一段行程了。而原來的方法是多走了一個(gè)工件長度的行程。以上改進(jìn)的工藝方法，是筆者在多年的實(shí)踐中得出的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)于“磨合理論”的說法，筆者也在后來金屬加工雜志上找到相關(guān)論文的支持，即2009年第8期事半功倍的新工藝刀具鈍化。在此特別說明的是，工件坯料中如有焊點(diǎn)，氣孔，白點(diǎn)，彎曲過大或經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的，均不適用此方法加工。六車刀的安裝后的工作角度會(huì)異于其刃磨角度,這種誤差有時(shí)會(huì)給加工造成一定影響。相信同行們會(huì)發(fā)現(xiàn)剛磨出的刀不如使用過一段時(shí)間好用,甚至是無法正常使用。比如我公司某產(chǎn)品部件的青銅螺母加工中,T487的梯形內(nèi)螺紋,在首件加工中剛磨好的刀具常會(huì)出現(xiàn)明