车削外圆的常见问题及解决方法

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【摘要】本文主要阐述了车削外圆的常见故障:出现波纹,表面拉毛,表面粗糙、直径时大时小等原因。分析并提出了解决问题的方法。

【关键词】车削外圆 故障分析 解决对策

在机械制造业中,在卧式车床(如ca6140)上车削外圆是最基本,最普通的一种加工形式。无论是手动操作或自动进给方法,必须严格保持加工零件与车刀之间的运动关系:主轴每转一转,刀具应均匀移动给一个进给量。主轴带着工件一起转动,主轴的运动经挂轮传递给进给箱,经过进给箱变速后(主要为获得所需的进给量)传递给光杠,并由光杠和溜板箱中齿轮装置传递给齿条,带动大拖板作给予一定进给量的均匀直线运动,使刀架上的刀具与加工工件作相对匀速切削运动,使加工零件获得一定的尺寸公差要求,型位公差要求和表面粗糙度的要求。在实际操作中,由于各种原因可能使主轴到刀具之间,刀具与加工工件表面切削状态等环节出现问题,引起车削外圆发生故障,影响产品的质量,影响正常的生产。

1 出现波纹

工件表面有时出现波纹,主要是由于振动引起的,在车削中出现振动有以下几种原因。

a:电动机转动时产生振动。

解决方法:发现电动机转动时有振动应及时坚固电动机的螺栓螺母,同时检查机床底脚螺栓是否拧紧。有条件时,更换带有橡胶垫圈的调整垫块。

b:车床主轴承松动或不圆,主轴上的齿轮啮合不好,主轴后轴承松动或不圆。

解决方法:用直径20毫米、1米长的钢元撬抬卡盘,发现卡盘有明显上抬间隙时,应打开床头箱,调整前轴承的松紧度,消除主轴的径向跳动。同时检查后轴承的松紧度,调整控制后轴承的并帽螺母。手盘动卡盘,使主轴转动松紧适度,消除主轴的轴向窜动,这样即可解决在车削中发生的工件表面跳动和工件轴向窜支所产生的波纹。

如发现床头箱内的齿轮发生严重磨损,啮合不好,必须更换齿轮。使齿轮啮合状态良好,消除齿轮传动时产生的冲击,减轻产生振动给车削带来的波纹。

c:工件空心或伸出太长。

解决方法:安装工件要牢固,加工空心零件不能伸出过长,车刀要刃磨锋利,这样可避免工件表面出现波纹。

d:刀架松动。

解决方法:检查刀架是否锁紧,检查清除刀架底接触面的铁屑,增强刀架的锁紧力。

e:车刀伸出过长或刀刃已用钝。

解决方法:车刀伸出长度不宜过长。刀刃用钝,要将刀具刃磨出合理角度。刃磨好车刀的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。

前角:增大前角可以减少切削变形和切削力。使切削轻快,提高加工精度和降低表面粗糙度。工件材料的强度、硬度高,前角应选小一些,工件材料的强度硬度低前角应大一些。一般硬质合金刀具前角为15°—20°为宜。

后角:要求切削刃强固,应取较小的后角。精加工时应取较大的后角。例如:加工45#钢粗车时取后角5°—7°。精车时取6°—8°。

主偏角和副偏角:

(1)影响切削加工残留面积高度。从这一点看,减小主偏角和副偏角,可以降低表面粗糙度,特别是副偏角对加工表面粗糙度的影响更大。

(2)主偏角和副偏角决定了刀尖角,故直接影响刀尖强度和散热体积。

(3)影响三个切削分力的大小和比例关系。增大主偏角可以减小主切削力,同时,可使径向力减小,轴向力增大。

(4)主偏角影响断屑效果和排屑方向。增大主偏角能使切屑变窄面厚,容易折断。

主偏角选择原则:

(1)工艺系统刚性好时,减小主偏角可提高刀具耐用度;刚性不足(如车细长轴)时,应取较大的主偏角,甚至主偏角等于90°,以减小径向力,减小振动。

(2)加工很硬的材料,如冷硬铸铁和淬火钢时,为了减少单位切削刃上的负荷,改善刀头散热条件提高刀具耐用度,应取较小的主偏角。

(3)需要从中间切入的,以及仿形加工的车刀,应增大主偏角和副偏角;有时,由于工件形状的限制,例如车阶梯轴,则需用主偏角90°的偏刀。

(4)单件小批生产,希望一、二把刀具加工出工件上所有的表面,则选取通用较好的45°车刀或90°偏刀。

副偏角的选择原则:

(1)副偏角变化的幅度一般不太大,在不引起振动的情况下,可选取较小的数值,对于外圆车刀可取副偏角6°—10°。

(2)精加工车刀的副偏角应取得更小一些。必要时,可磨出一段副偏角等于0°的修光刃,修光刃的长度应略大于进给量的1.2——1.5倍。

(3)加工高强度高硬度材料或断续切削时,应取较小的副偏角(4°—6°),以提高刀尖强度。

刃倾角的选择原则:

(1)加工一般钢料和灰铸铁,粗车时取刃倾角0°— -5°;精车时取刃倾角0°—5°;有冲击负荷时取刃倾角-5°— -15°;冲击性特别大的,甚至取刃倾角-30°— -45°。

(2)车削淬火钢,可取刃倾角 -5°— -12°;车削铜、铝时,可取刃倾角5°— 10°。

(3)当工艺系统刚性不足时,尽量不用负值刃倾角,以免径向力过大面产生振动。

(4)微量精车外圆和精车内孔时,采用大刃倾角-45°— -75°。

2 车削工件时大时小

车削工件时大时小的原因。

a:工件装夹松动。

b:车刀磨损,车刀用钝,刀刃上出现缺口。

c:车削长轴时,顶尖松紧不适,顶尖磨损。跟刀架,中心架的支撑爪磨损或松紧调整不当。

解决方法:停车检查工件的装夹是否牢固,车具磨损,用钝,必须卸下车刀,重新在砂轮上刃磨或更换新刀,顶尖调整松紧,顶尖磨损更新,跟刀架中心架支撑爪的松紧要调整适宜,注意和冷却,减少磨损。

3 出现表面拉毛表面粗糙度低劣

车削外圆时出现表面拉毛表面粗糙度低劣现象,产生原因。

a:车削时,切削用量配合使用不当(工件转速√,吃刀深度t,进给量s)

b:车具刀刃在不合理的车削过程中产生切削力过大发热,强度,硬度发生变化。车刀产生损坏或不锋利。在不当的切削用量下车削零件尤其在精车时(通常为最后一刀)工件表面粗糙留有明显刀痕,达不到表面粗糙度的要求。

c:表面出现拉毛现象。主要原因,刀刃不锋利。排屑不畅,铁屑排出成丝状或带状,缠绕工件表面,造成工件表面被带状铁屑严重拉毛影响零件的质量。

4 车削外圆小结

总之,车削外圆时产生的故障形式多种多样,既有设备原因也有工件材质问题,刀具问题,以及操作者等原因,在排除故障时要具体情况具体分析。通过各种分析和诊断找出具体影响因素,采取有效的解决方法,最主要的归纳以下几点a:认真,负责,保养调整机床,使机床达到一定的完好状态(精度)。b:正确理解切削基本原理,合理掌握运用切削用量。c:工件的装夹牢固,采用辅助手段使工件切削时减少工件的几何变形。d:正确的使用各种牌号刀具,刃磨合理角度的刀具,使刀具在切削过程中,排屑流畅。e:注意正确使用冷却液和液,延长刀具使用寿命,提高生产率。

参考 文献

[1]《全国先进刀具选编》.广西机械 工业 研究所出版,1975.

[2]《车工实用技术问答》.北京出版社出版,1996.