理论教育 切削运动和用量的优化策略

切削运动和用量的优化策略

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据刀具与工件的相对运动对切削过程所起的不同作用,可以把切削运动分为主运动和进给运动。进给运动与主运动相配合,就可以完成切削加工。合理选用切削用量。

切削运动和用量的优化策略

1.切削运动

为了使车刀能够从工件上切下多余的金属,必须使刀具与工件之间产生相对运动,从而获得毛坯形状精度、尺寸精度和表面质量都符合技术要求的工件。根据刀具与工件的相对运动对切削过程所起的不同作用,可以把切削运动分为主运动和进给运动。

1)主运动

主运动是指机床提供的主要运动。主运动使刀具和工件之间产生相对运动,从而使刀具的前刀面接近工件并对加工余量进行剥离。在车床上,主运动是机床主轴的回转运动,即车削加工时工件的旋转运动。

2)进给运动

进给运动是指机床提供的使刀具与工件之间产生的附加相对运动。进给运动与主运动相配合,就可以完成切削加工。在车床上,进给运动是机床刀架(溜板)的直线运动。它可以是纵向的移动(沿机床主轴方向),也可以是横行的移动(垂直于机床主轴方向)。

在车削加工中,主运动要消耗比较大的能量,才能完成切削。

2.切削用量

切削速度进给量和背吃刀量三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素,如图4.3所示。

1)切削速度(v)

车削时,工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度,用v(m/min)表示。其计算公式:

图4.3 车削原理图

式中:v——切削速度(m/min);

d——工件待加工表面的直径(mm);

n——车床主轴每分钟的转数(r/min)。

2)进给量(f)(www.daowen.com)

对于不同种类的机床,进给量的单位是不同的。对于普通车床,进给量为工件每转一周,车刀所移动的距离,单位为mm/r;对于数控车床,由于其控制原理与普通车床不同,进给量也可以用刀具在单位时间内沿进给方向上相对于工件的位移量表示,单位为mm/min。

3)切深(a p

又称背吃刀量,是指已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。其计算公式:

式中:a p——切深(mm);

d w——工件待加工表面的直径(mm);

d m——工件已加工表面的直径(mm)。

为了保证加工质量和提高生产效率,零件加工应按粗加工、半精加工和精加工分阶段进行。中等精度的零件,一般按粗车—精车的方案进行即可。

粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量,使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产效率为主,在生产中加大切削深度,对提高生产效率最有利,其次适当加大进给量,而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下:背吃刀量a p=0.8~1.5 mm,进给量f=0.2~0.3 mm/r,切削速度v取30~50 m/min(切钢)。

粗车铸、锻件毛坯时,因工件表面有硬皮,为保护刀尖,应先车端面或倒角,第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凹凸不平,切削用量则不宜过大。

粗车应留有0.5~1 mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14~IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.5~6.3μm。

精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求,生产效率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8~IT7,表面粗糙度值Ra=3.2~0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的背吃刀量a p(0.1~0.3 mm)和较小的进给量f(0.05~0.2 mm/r),切削速度可取大些。

精车的另一个突出的目的是保证加工表面的粗糙度的要求。减小表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。

(1)合理选用切削用量。选用较小的背吃刀量a p和进给量f,可减小残留面积,使Ra值减小。

(2)适当减小副偏角K′r,或刀尖磨有小圆弧,以减小残留面积,使Ra值减小。

(3)适当加大前角γ0,将刀刃磨得更为锋利,使Ra值减小。

(4)用油石加机油打磨车刀的前、后刀面,使其Ra值达到0.2~0.1μm,可有效减小工件表面的Ra值。

(5)合理使用切削液,也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油;若用低速精车铸铁应使用煤油,高速精车钢件和较高速精车铸铁件,一般不使用切削液。

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