普通車床高速切削加工改進(jìn)
2019-4-24 來源：齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 作者：付川川
摘 要：文章對普通車床高速切削加工技術(shù)的改造工藝進(jìn)行探討，使改進(jìn)后的加刀運(yùn)行轉(zhuǎn)速達(dá)3000r/min以上，并提高設(shè)備的進(jìn)給率，當(dāng)改進(jìn)設(shè)備應(yīng)用于大批量生產(chǎn)大孔和大平面的零部件加工工藝當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)工作效率的大幅度提高。文章所探討的普通機(jī)床的改造方案屬于低成本改進(jìn)方式，可以為中小型企業(yè)在設(shè)備改造方面提供參考性建議。
關(guān)鍵詞：普通車床；高速切削；設(shè)備改造
切削加工技術(shù)的不斷發(fā)展，對汽車制造、航空航天領(lǐng)域、機(jī)械制造以及模具制造中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。高速切削已經(jīng)發(fā)展成為切削加工工藝的關(guān)鍵技術(shù)。目前，對于高速切削加工技術(shù)而言，國內(nèi)對其技術(shù)理論、設(shè)備制造、工藝方案以及實(shí)踐應(yīng)用都進(jìn)行了一系列學(xué)術(shù)研究，并取得了豐碩的研究成果。在高速機(jī)床的切削技術(shù)方面，國內(nèi)研究甚少。它作為影響整個(gè)工藝加工效果的關(guān)鍵因素，也影響國內(nèi)高速加工技術(shù)發(fā)展，值得國內(nèi)技術(shù)人員對其進(jìn)行深究。
對于國內(nèi)當(dāng)前的機(jī)械制造行業(yè)來講，還需要大量的高速切削機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)加工，但國內(nèi)企業(yè)所采用的高速切削機(jī)床設(shè)備，絕大部分還都依賴國外進(jìn)口，且進(jìn)購價(jià)格普遍昂貴，根本無法適應(yīng)小型企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用。針對這一現(xiàn)象，文章對普通車床高速切削加工技術(shù)的改造措施進(jìn)行探討，對改造普通機(jī)床的高速切削技術(shù)具有一定的參考價(jià)值。
1、切削速度的改進(jìn)方法
在切削速度上，舊式普通車床的主軸轉(zhuǎn)速普遍偏低，為了提高床車的主軸轉(zhuǎn)速，可以通過在車床溜板上安裝一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并將刀柄與電機(jī)軸相連，這樣的改造方案可以在主軸旋轉(zhuǎn)的情況下帶動(dòng)刀具的旋轉(zhuǎn)，增加刀具的相對轉(zhuǎn)速，并達(dá)到3000r/min以上；而在切削刀具的進(jìn)給率方面，由于切削速率的優(yōu)化，使得其主軸轉(zhuǎn)速明顯提高，其進(jìn)給率也有相應(yīng)的提高，使得其對各種材料的切削進(jìn)給速度比普車快了2～3倍。
基于以上兩點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給率兩方面加工性能的提升，可以顯著提高使機(jī)床的整體工作效率，單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率也會(huì)提升至普車機(jī)床的2～3倍。為了降低企業(yè)在改造方面的投入成本，電動(dòng)機(jī)可以從報(bào)廢的舊式銑床設(shè)備上拆卸得來，其轉(zhuǎn)速也可以達(dá)到30～1500r/min。設(shè)備經(jīng)改進(jìn)后，其最快相對轉(zhuǎn)速可以達(dá)到3500r/min，切削進(jìn)給速度也提高了2成之多。
2、設(shè)備改裝注意事項(xiàng)
首先，切削加工改進(jìn)工前，檢測車床導(dǎo)軌的直線度和平行度，其誤差不能大于被加工零件相對位置公差的1/6。設(shè)備在刀夾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，需要保證刀具的懸伸量足夠小，從而提高刀具的剛韌度，確保加工質(zhì)量。
其次，在將電機(jī)與刀夾系統(tǒng)進(jìn)行連接的過程中，需要將連接體系固定牢固，對于刀夾系統(tǒng)剛性要求也要提高。在刀具初始設(shè)計(jì)中，可能存在刀具設(shè)置不對稱的現(xiàn)象，在改進(jìn)過程中需要重新對刀具進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而確保刀具系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如在改進(jìn)過程中沒有將連接體系固定好的話，刀柄在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下很容易引起主軸及連帶部件的松動(dòng)，嚴(yán)重者還會(huì)造成刀具的不規(guī)則磨損，減少了刀具的使用壽命，零部件的加工質(zhì)量也會(huì)因此受到影響。為了增加其牢固性能，可以在電動(dòng)機(jī)的前端平面上安裝幾個(gè)深槽孔，使刀夾系統(tǒng)不光通過花鍵軸與電機(jī)進(jìn)行接觸，還可以通過法蘭面與電機(jī)平面接觸。這樣的改進(jìn)措施不但方便了定位套的布置，進(jìn)而加強(qiáng)了其與刀桿的緊密配合，還可以防止刀具的額外震動(dòng)，保證整個(gè)改裝系統(tǒng)的可行性及穩(wěn)固性，從而提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。另外，這樣的改進(jìn)措施也能夠很好的提高刀夾系統(tǒng)的剛韌度。
再次，在改進(jìn)過程中，可以在導(dǎo)軌附近的適當(dāng)位置增加一個(gè)行程開關(guān)，從而完成對刀具行程的控制；同時(shí)，還可以安裝擋鐵，進(jìn)而控制車床削孔的深度，提高加工質(zhì)量和效率。在溜板面上設(shè)計(jì)、安裝一個(gè)調(diào)整裝置，可以根據(jù)工作需要實(shí)現(xiàn)對電機(jī)和刀夾系統(tǒng)整體高度的調(diào)整。在設(shè)備啟動(dòng)前，通過對高度的調(diào)整，可以確保刀具的回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線的平行性，進(jìn)一步提高加工精度。
最后，在完成改裝后，在刀具的選擇使用上，適宜采用大尺寸、質(zhì)地堅(jiān)硬的合金刀具，進(jìn)而提高刀具的剛韌度。同時(shí)需要注意刀柄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，盡量保持刀具在快速運(yùn)轉(zhuǎn)中的穩(wěn)定性，不會(huì)由于速度的增大，對加工產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不好的影響。
3、結(jié)束語
經(jīng)實(shí)踐證明，按照上述的改裝方法對普通車床車的切削技術(shù)進(jìn)行改造，可以使加工出來的產(chǎn)品的表面粗糙度達(dá)到Ra6.3，φ64孔表面粗糙度達(dá)到Ra1.6，符合工藝生產(chǎn)的要求。進(jìn)而得到結(jié)論：通過在車床溜板上安裝一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并將刀柄與電機(jī)軸相連，可以使改裝后的設(shè)備切削速度增至兩倍多，加工零件的表面質(zhì)量也得到了大幅度提高。同時(shí)，在實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律：若刀具軸線與被加工表面間的夾角過大，則當(dāng)?shù)毒叩倪M(jìn)給速度加大時(shí)，其表面粗糙度也會(huì)隨之加大，發(fā)生上述現(xiàn)象的原因主要在于垂直于刀具方向的切削力在增大的過程中，會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生額外的振動(dòng)。因此在加工過程中需要使刀具的軸線與被加工表面的法線角度盡可能縮小，這樣才不會(huì)影響改進(jìn)后設(shè)備的工作質(zhì)量。
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