车削工艺规程

工 艺 规 程

文件编号:HD/GYGC2015-020 工艺类别:车削 (通用)

编制: 校对: 审核: 批准:

生效日期 凌海航达航空科技有限公司

目 录

1. 总体要求...............................................................................................2 2. 目的.......................................................................................................2 3. 适用范围...............................................................................................2 4. 产品概述...............................................................................................3 5. 依据.......................................................................................................3 6. 工序级别定义.......................................................................................3 7. 所用主要设备.......................................................................................3 8. 工艺流程...............................................................................................4 9. 检验定义.............................................................................................4 10. 工作记录.............................................................................................4 11. 具体工艺要求.....................................................................................4 12. 工艺重要关联与补充.........................................................................6 附录

《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01)——车削

1. 总体要求

1.1 本工艺主要设备为普通车床,该设备操作员,应具备上岗操作资格,对设备操作过程熟知会用,具备对设备常见故障、材料识别的技能,严格按照上所用设备的操作规程操作车床,不得出现违规操作。要密切配合、支持检验员的工作,尊重其检验结果,执行质控部对质量问题的纠正、返修等裁断。服从MRB对重大质量问题的审核及处理结果。

1.2 操作过程如需人员辅助时,应向负责领导口头提出申请。 1.3 注意生产操作者的人身安全,杜绝各类安全隐患。

1.4 保持环境卫生,坯、料应分类、有序堆放,更换不同材质的材料前,应清理车削残渣,以免混杂。杜绝乱拿乱放。

1.5 生产工序的现场中,该产品/零部件的有效/受控图纸及详实记录的《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01)、《产品检验记录卡》( PM-QCP-006-03)、《产品终检检验卡》 ( PM-QCP-006-04)等追溯性文件同时存在,必须做到图、物、卡同步存在或转序。 2. 目的

2.1 使生产者在本规程的指导下,正确、高效地生产出合格产品。 2.2 为了实现产品生产过程中的质量控制。

2.3 为了合理利用原辅材料、设备、人员和生产时间。

2.4 为了使公司管理规范化,使生产中的“人、机、料、法、环”得到统筹、合理安排和利用,最大限度地减小内耗、提高效益。 3. 适用范围:

3.1 塑料或金属及其它可车削材料的轴类、管类、套类、圆片类产品或组件的配件加工。

3.2 塑料或金属及其它可车削材料的公制、美制和英制标准的内外螺纹加工。

3.3 吸塑、挤出、拉深、折弯、冲压等模具零件的加工。 4. 产品综述

4.1 产品材料主要分金属、塑料两种。

4.2 按车削工艺在产品所有工序中的占比,我公司所生产的车削类产品,应分为:

4.2.1 只经过车削加工(或再经表面处理的)的单一工艺产品。 4.2.2车削工艺只是复杂加工的工序之一,经过此工序后的工件,

还需要铣、整形等其它工序,即复合工序的产品。 5. 依据

《生产任务单》、《检验规程》、受控/有效图纸、经技术确认的样品或等效的技术文件。 6. 工序级别定义:

6.1 A级:组装类工序。

6.2 B级:零部件或分件生产工序。 7. 所用主要设备

8. 工艺流程

领料——下料———去毛刺——粗车——精车(含车外圆等多道工序,详见《生产工艺&过程检验卡》)——倒角——去毛刺——检验——表面处理——包装——入库 9. 检验定义

9.1 自检:由操作者在生产操作过程中自行检验。 9.2 专检:由专职检验员检验即车间检验员、总检检验。 10. 工作记录 10.1 直接性记录 10.1.1 《领料单》

10.1.2 《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01) 10.1.3 《产品检验记录卡》( PM-QCP-006-03) 10.1.4 《产品终检检验卡》 ( PM-QCP-006-04) 10.1.5 《入库单》 10.1.6 《出库单》 10.2 间接性记录

10.2.1 《样品样件台账》( PM-ECP-011) 10.2.2 《文件收发登记本》(PM-ECP-010-01) 10.2.3 《产品报废申请单》(PM-PCP-024-01) 10.2.4 《产品报废台账》(PM-PCP-024-02) 11. 具体工艺要求(见下表)

注: N/A是英语“不适用”(Not applicable)等类似单词的缩写。 12 工艺重要关联与补充 12.1 加工图纸中常用符号: ◎ 同轴度 // 平行度

⊥ 垂直度 跳动

12.2 车削工艺范围及特点

在车床上利用工件的旋转运动和刀具的直线移动,进行切削加工的方法,称为车削加工。其中工件的旋转运动为主运动,刀具的移动为进给运动。 1)、工艺范围广。 2)、生产率高。 3)、生产成本低。 4)、精度范围大。 (1)荒车

荒车精度一般为IT18~IT15,表面粗糙度Ra大于80μm。 (2)粗车

粗车后的尺寸精度为IT13~IT11,表面粗糙度Ra值为30~12.5μm。 (3)半精车

尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前可安排半精车,半精车后的尺寸精度为IT10~IT8,粗糙度Ra为6.3~3.2μm。 (4)精车

一般作为最终工序或光整加工的预加工工序,精车后工件尺寸精度可达IT7~IT8,Ra值为1.6~0.8μm。

5)、高速精细车是加工有色金属高精度回转表面的主要方法。 12.3 不锈钢的车削加工

目前应用的不锈钢,按其组织状态主要分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢,常把含鉻量超过11.7%或含镍量大于8%的合金钢,叫不锈钢,在合金钢中加入较多的金属元素(Cr和Ni),而改变了合金的物理性质和化学性质。增强了抗腐蚀能力,无论在空气中还是在酸盐的溶液中,均不易氧化生锈并在较高温度(>450℃)下仍具有较高的强度,因此被广泛应用于航空,航天、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。 1)、不锈钢的主要切削特点 (1)切削力大

其中奥氏体不锈钢尤为突出,这种材料虽然硬度不高,以牌号1Cr18Ni9Ti为例,其硬度≤187HBW,但塑性很好(断后伸长率δ=40%,断面收缩率Ψ=60%),因此在切削过程中塑性变形大,使切削力增加。在切削用量相同时,切奥氏体不锈钢耗能比低碳钢约高50%。 (2)加工硬化严重

在不锈钢中,以奥氏体和奥氏体铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。他们塑性大,塑性变形时晶格产生强烈歪扭;同时奥氏体稳定性差,在切削力的作用下,部分奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下,易于分解呈弥散分布,使切削加工时产生硬化层。这一切均使加工硬化现象更为明显。 (3)刀具易产生粘附磨损

不锈钢材料在切削过程中产生高温下,与刀具材料的亲和性较大,使刀具与切削间产生粘结、扩散,易形成“刀瘤” ,而造成刀具粘附磨损,降低刀具的使用寿命。 (4)切削区局部温度高

这类材料所需切削力大,分离切削消耗的功率也大,产生的切削热也就多,传入刀具的热量可达20%,而加工碳素钢时仅占9%,同时由于不锈钢的导热性不好(不锈钢的导热系数约为碳钢的1/3左右),大量切削热都集中在切削区和刀-屑接触的界面上,从而是切削区局部温度很高。 2)、刀具材料的选择

根据前述不锈钢的切削特点,要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材料有硬质合金、高速钢和涂层刀具。 (1)硬质合金

通常情况下,多数难加工材料都宜选用YG类硬质合金加工。最好不选用YT类硬质合金,尤其是在加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时,应绝对避免选用YT类硬质合金。因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲和作用,切削容易把合金中的Ti带走,促使刀具磨损加剧。YG类硬质合金的韧性较好,有较高的耐磨性和红硬性,更适合不锈钢材料的加工,可采用较大的前角,使切削轻快;导热性也好;同时切屑与刀具间不易粘接。 (2)高速钢

当工件的形状、尺寸、结构不便使用硬质合金刀具或或硬质合金刀具易于损坏时,需选用高性能高速钢刀具。普通高速钢(如W18Cr4V等)的刀具寿命很低,不符合要求,可采用新型高速钢刀具如含钴高速钢(W2Mo9Cr4Vco8)、含铝超硬高速钢(W6Mo5Cr4V2Al)、含氮高速钢(W12Mo3Cr4V3N)等。

(3)新型刀具材料涂层刀具

采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)法,在硬质合金或其他材料刀具基本上涂覆一薄层耐磨性高的难溶金属(或非金属)化合物而得到的刀具材料。涂层刀具的镀膜可以防止切屑和刀具直接接触,减小摩擦,降低各种机械热应力。使用涂层刀具,可缩短切削时间,降低成本,减少换刀次数,提高加工精度,且刀具寿命长。涂层刀具可减少或取消切削液的使用。

3)、刀具参数的确定

合理选择道具参数,对提高刀具的寿命和工件的加工质量非常重要。在保证刀具有足够强度,力求不蹦刃的前提下,应选用较大前角,不仅能降低切削力和切削温度,而且也将使硬化深度降低。车削各种不锈钢的前角一般为12°-13°。在保证刀具足够的前提下,宜选较大的后角。一般取10°-20°,还可采用在主刀刃上负倒棱等措施来强化到头,以提高刀具的耐磨能力。由于不锈钢韧性、塑性大,切削时断屑困难,应用强迫变形的方法,主要是合理地选择前刀面上断屑槽的参数和切削用量。我们在合理选择切削用量基础上,一般采用双刃倾角加外斜式卷屑槽的办法。对外圆车刀磨出双刃倾角,使切屑面

呈棱面形,刀具前刀面上刃磨出外斜式圆弧卷屑槽,使切屑沿卷屑槽导流卷曲成宝塔状卷屑或短紧螺旋卷屑。加工不锈钢时,切屑对刀具的粘附性强,容易产生积屑瘤,因此刀具的前、后刀面及刃口要有较小的表面粗糙度值,以降低切削阻力。减小切削粘附、提高刀具寿命。

4) 、切削用量

(1)切削速度v

为了保证合理的刀具寿命,可降低切削速度。一般切削不锈钢时切削速度可按车削普通碳钢的40%-60%。

(2)进给量f

为提高加工表面质量,给进量宜采用较小值。

(3)背吃刀量ap

(4)一般粗加工时可选ap=2—5mm,精加工时可选ap=0/2—0.5mm。 加工不锈钢的切削用量

5) 、切削液

由于不锈钢的切削加工性较差,切削区温度高,要求切削液具有较高的冷却性能、润滑性能和渗透性。为强化冷却效果,可采用高压喷住或油雾冷却。 常用的切削液有:

(1)硫化油:具有一定的冷却性能和润滑性能,而且来源丰富,成本较低。 (2)四氯化碳+矿物油或其他油类:矿物油或其他油类添加四氯化碳后,大大提高了切削液的渗透性,特备由于不锈钢材料的精加工。

6) 、结束语

基于以上所述,不锈钢材料车削的基本原则是:刀具材料应用坚韧好、强度高的硬质合金或涂层刀具,刀具参数应尽可能的合理并尽可能将刀具刃磨得锋利些, 便于切屑的卷曲、折断,还应使切削用量适当和切削液供应充足。相关措施方法应尽量配合使用。使用涂层刀具时,合理选用车削要素,通过多次试验,批量加工涂层刀具更胜一筹,比以往在普通车床加工效率提高五倍以上。

12.4 塑料件的切削加工

12.4.1 前言

塑料制件一般采用直接成型的方法生产,但有些塑件直接成型困难或对其精度要求高时,必须进行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金属的设备。由于塑料的性能和金属相差较大,且塑料品种繁多,其种类不同性能也有较大差异,所以塑件的切削加工有它自身的特点。

12.4.2 塑料的性能对切削加工的影响

热性能 、弹性模量、塑料切屑的特点:

和金属相比,塑料的热容量小,导热性差(其导热系数只有金属的千分之三或更小),热膨胀系数大(比金属大1.5~20倍)。故在

切削过程中因摩擦而产生的热量主要传给刀具。即使少量热量传给塑件内部,极易产生局部过热,引起塑件变色,熔融、甚至燃烧。而且温度过高,塑件的弹性变形加剧,影响塑件的表面质量和尺寸精度,严重时引起工件弹跳,甚至造成事故。因此,加工中常采用冷却剂(一般用压缩空气)降低温度。塑料的弹性模量只有金属的1/10~1/16,切削加工时,若刀具和夹具对它施加压力过大,会引起较大的弹性变形,影响塑件的加工精度,严重时会造成加工困难。因此在切削加工时,刀具的参数要合理,刃口要锋利,切削用量应适当,以减小切削力。夹紧力不可过大。

在高速切削时,被切下来的塑料碎屑呈胶熔状态,遇冷即硬化。在加工过程中,碎屑极易粘附在刀具上,从而改变刀具的角度,增大切削深度,影响塑件的加工精度,因此应及时除去切屑。此外塑料制件在切削加工过程中,会产生大量切屑粉尘,必须采取有效的通风除尘措施,使空气中的粉尘含量符合国家规定的标准。

12.4.3刀具材料的选择

刀具的材料主要有高速钢、硬质合金、金刚石等。切削一般的塑料,可选用前两种刀具材料。相比较而言,高速钢的磨利性较好,选用高度刚刀具并仔细刃磨,能是刀具刃口更锋利,使其耐用度低于硬质合金刀具。加工玻璃钢宜选用金刚石刀具。因玻璃钢由塑料和玻璃钢纤维两种材料组合而成,切削时软硬相间,断续切削,每分钟的冲击达百万次以上,刀具比切削纯硬质材料还要容易磨钝,因此应选用耐磨性极好的金刚石刀具。

12.4.4 刀具几何参数的选择

在选择刀具几何参数时应尽量减小切削力,降低切削温度,以保证塑件的加工质量,并尽可能提高生产率和刀具耐用度,降低加工成本。下面着重讨论车刀几何参数选择原则。

表1 切削常用塑料的车刀参考角度

车刀前角的大小直接影响切削效果。前角选大些可减小切削变形、切削力,减少切削热的产生,降低切削温度,减小刀具刃口钝圆半径,使刀刃锋利;同时能提高塑件加工质量。但前角过大会削弱刀具强度,散热条件变差,切削温度反而升高,使刀具耐用度和塑件加工质量下降。因此合理选择刀具的前角很重要。选择时应综合考虑塑件材料、刀具材料及加工性质三方面的因素。

试验证明,加工塑件时,随刀具前角的增大,切削阻力会减小。这是因为大多数塑料的抗压强度大于抗拉强度(一般大2~3倍),从力学的角度分析,杜兰萍刀具前角愈大愈有利于塑料发生拉伸断裂。故加工塑件时,刀具前角应选大些;但加工玻璃钢等材料,冲击力较大,为保证刀具强度,前角应取小些,甚至取负值。

刀具材料不同,前角的选择也不相同。高速钢的抗弯强度和冲击韧性较大,可承受较大的切削力,前角可取更大的数值,以减小切削力。加工性质不同,前角的选择也不同。粗加工时,切削深度和进给量都较大,切削力大,为减小切削力,前角应取大些;精加工时,切削速度一般较高,产生的切削热较多,为改善刀具散热条件,降低切削温度,前角可取小些。

12.4.5 切削速度、进给量和切削深度

1)切削速度

提高切削速度可以缩短切削时间,提高生产率,且切削力不会增大,塑件表面粗糙度也几乎不受切削速度的影响。但切削速度增加会使切削温度明显升高,塑件会产生热膨胀和热变形,甚至变色,影响加工质量,且刀具磨损加剧、耐用度降低(切削速度提高10%,刀具耐用度会缩短为原来的40%~60%),这样使换刀、磨刀、对刀调整等辅助时间增加,生产率反而有所下降,因此要控制切削速度。常用塑料加工时的切削速度参见表2。

表2 切削常用塑料的切削用量塑料材切削速进给切削深度量度料(mm)

2) 进给量和切削深度

进给量和切削深度增大时也使切削加工时间缩短,且因改善了散热条件,切削温度和刀具耐用度下降不大,不会使换刀、磨刀等辅助时间明显增加,故可提高生差率。但随着进给量和切削深度的增加,切削力会显著增大(进给量增大一倍,切削力约增大70%~80%,切削深度增大一倍,切削力几乎成倍增加),易使塑件产生变形而影响加工质量,甚至使工件报废。塑件表面粗糙度值还会随进给量的增大而增大,因此加工时应选择合适的进给量和切削深度。切削常用塑料的进给量和切削深度参见表2。

12.4.6 结束语

在加工塑料制件时,应根据塑料的性能及加工条件、加工要求,选择合适的道具材料,合理选择刀具的几何参数及切削用量,解决好塑料加工中的特殊问题,使刀具几何参数的切削用量达到最佳组合,

以达到减小切削力,降低切削温度,保证加工质量,提高生产率的目的。

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文件编号:HD/GYGC2015-020 工艺类别:车削 (通用)

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1. 总体要求...............................................................................................2 2. 目的.......................................................................................................2 3. 适用范围...............................................................................................2 4. 产品概述...............................................................................................3 5. 依据.......................................................................................................3 6. 工序级别定义.......................................................................................3 7. 所用主要设备.......................................................................................3 8. 工艺流程...............................................................................................4 9. 检验定义.............................................................................................4 10. 工作记录.............................................................................................4 11. 具体工艺要求.....................................................................................4 12. 工艺重要关联与补充.........................................................................6 附录

《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01)——车削

1. 总体要求

1.1 本工艺主要设备为普通车床,该设备操作员,应具备上岗操作资格,对设备操作过程熟知会用,具备对设备常见故障、材料识别的技能,严格按照上所用设备的操作规程操作车床,不得出现违规操作。要密切配合、支持检验员的工作,尊重其检验结果,执行质控部对质量问题的纠正、返修等裁断。服从MRB对重大质量问题的审核及处理结果。

1.2 操作过程如需人员辅助时,应向负责领导口头提出申请。 1.3 注意生产操作者的人身安全,杜绝各类安全隐患。

1.4 保持环境卫生,坯、料应分类、有序堆放,更换不同材质的材料前,应清理车削残渣,以免混杂。杜绝乱拿乱放。

1.5 生产工序的现场中,该产品/零部件的有效/受控图纸及详实记录的《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01)、《产品检验记录卡》( PM-QCP-006-03)、《产品终检检验卡》 ( PM-QCP-006-04)等追溯性文件同时存在,必须做到图、物、卡同步存在或转序。 2. 目的

2.1 使生产者在本规程的指导下,正确、高效地生产出合格产品。 2.2 为了实现产品生产过程中的质量控制。

2.3 为了合理利用原辅材料、设备、人员和生产时间。

2.4 为了使公司管理规范化,使生产中的“人、机、料、法、环”得到统筹、合理安排和利用,最大限度地减小内耗、提高效益。 3. 适用范围:

3.1 塑料或金属及其它可车削材料的轴类、管类、套类、圆片类产品或组件的配件加工。

3.2 塑料或金属及其它可车削材料的公制、美制和英制标准的内外螺纹加工。

3.3 吸塑、挤出、拉深、折弯、冲压等模具零件的加工。 4. 产品综述

4.1 产品材料主要分金属、塑料两种。

4.2 按车削工艺在产品所有工序中的占比,我公司所生产的车削类产品,应分为:

4.2.1 只经过车削加工(或再经表面处理的)的单一工艺产品。 4.2.2车削工艺只是复杂加工的工序之一,经过此工序后的工件,

还需要铣、整形等其它工序,即复合工序的产品。 5. 依据

《生产任务单》、《检验规程》、受控/有效图纸、经技术确认的样品或等效的技术文件。 6. 工序级别定义:

6.1 A级:组装类工序。

6.2 B级:零部件或分件生产工序。 7. 所用主要设备

8. 工艺流程

领料——下料———去毛刺——粗车——精车(含车外圆等多道工序,详见《生产工艺&过程检验卡》)——倒角——去毛刺——检验——表面处理——包装——入库 9. 检验定义

9.1 自检:由操作者在生产操作过程中自行检验。 9.2 专检:由专职检验员检验即车间检验员、总检检验。 10. 工作记录 10.1 直接性记录 10.1.1 《领料单》

10.1.2 《生产工艺&过程检验卡》(PM-QCP-006-01) 10.1.3 《产品检验记录卡》( PM-QCP-006-03) 10.1.4 《产品终检检验卡》 ( PM-QCP-006-04) 10.1.5 《入库单》 10.1.6 《出库单》 10.2 间接性记录

10.2.1 《样品样件台账》( PM-ECP-011) 10.2.2 《文件收发登记本》(PM-ECP-010-01) 10.2.3 《产品报废申请单》(PM-PCP-024-01) 10.2.4 《产品报废台账》(PM-PCP-024-02) 11. 具体工艺要求(见下表)

注: N/A是英语“不适用”(Not applicable)等类似单词的缩写。 12 工艺重要关联与补充 12.1 加工图纸中常用符号: ◎ 同轴度 // 平行度

⊥ 垂直度 跳动

12.2 车削工艺范围及特点

在车床上利用工件的旋转运动和刀具的直线移动,进行切削加工的方法,称为车削加工。其中工件的旋转运动为主运动,刀具的移动为进给运动。 1)、工艺范围广。 2)、生产率高。 3)、生产成本低。 4)、精度范围大。 (1)荒车

荒车精度一般为IT18~IT15,表面粗糙度Ra大于80μm。 (2)粗车

粗车后的尺寸精度为IT13~IT11,表面粗糙度Ra值为30~12.5μm。 (3)半精车

尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前可安排半精车,半精车后的尺寸精度为IT10~IT8,粗糙度Ra为6.3~3.2μm。 (4)精车

一般作为最终工序或光整加工的预加工工序,精车后工件尺寸精度可达IT7~IT8,Ra值为1.6~0.8μm。

5)、高速精细车是加工有色金属高精度回转表面的主要方法。 12.3 不锈钢的车削加工

目前应用的不锈钢,按其组织状态主要分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢,常把含鉻量超过11.7%或含镍量大于8%的合金钢,叫不锈钢,在合金钢中加入较多的金属元素(Cr和Ni),而改变了合金的物理性质和化学性质。增强了抗腐蚀能力,无论在空气中还是在酸盐的溶液中,均不易氧化生锈并在较高温度(>450℃)下仍具有较高的强度,因此被广泛应用于航空,航天、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。 1)、不锈钢的主要切削特点 (1)切削力大

其中奥氏体不锈钢尤为突出,这种材料虽然硬度不高,以牌号1Cr18Ni9Ti为例,其硬度≤187HBW,但塑性很好(断后伸长率δ=40%,断面收缩率Ψ=60%),因此在切削过程中塑性变形大,使切削力增加。在切削用量相同时,切奥氏体不锈钢耗能比低碳钢约高50%。 (2)加工硬化严重

在不锈钢中,以奥氏体和奥氏体铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。他们塑性大,塑性变形时晶格产生强烈歪扭;同时奥氏体稳定性差,在切削力的作用下,部分奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下,易于分解呈弥散分布,使切削加工时产生硬化层。这一切均使加工硬化现象更为明显。 (3)刀具易产生粘附磨损

不锈钢材料在切削过程中产生高温下,与刀具材料的亲和性较大,使刀具与切削间产生粘结、扩散,易形成“刀瘤” ,而造成刀具粘附磨损,降低刀具的使用寿命。 (4)切削区局部温度高

这类材料所需切削力大,分离切削消耗的功率也大,产生的切削热也就多,传入刀具的热量可达20%,而加工碳素钢时仅占9%,同时由于不锈钢的导热性不好(不锈钢的导热系数约为碳钢的1/3左右),大量切削热都集中在切削区和刀-屑接触的界面上,从而是切削区局部温度很高。 2)、刀具材料的选择

根据前述不锈钢的切削特点,要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材料有硬质合金、高速钢和涂层刀具。 (1)硬质合金

通常情况下,多数难加工材料都宜选用YG类硬质合金加工。最好不选用YT类硬质合金,尤其是在加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时,应绝对避免选用YT类硬质合金。因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲和作用,切削容易把合金中的Ti带走,促使刀具磨损加剧。YG类硬质合金的韧性较好,有较高的耐磨性和红硬性,更适合不锈钢材料的加工,可采用较大的前角,使切削轻快;导热性也好;同时切屑与刀具间不易粘接。 (2)高速钢

当工件的形状、尺寸、结构不便使用硬质合金刀具或或硬质合金刀具易于损坏时,需选用高性能高速钢刀具。普通高速钢(如W18Cr4V等)的刀具寿命很低,不符合要求,可采用新型高速钢刀具如含钴高速钢(W2Mo9Cr4Vco8)、含铝超硬高速钢(W6Mo5Cr4V2Al)、含氮高速钢(W12Mo3Cr4V3N)等。

(3)新型刀具材料涂层刀具

采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)法,在硬质合金或其他材料刀具基本上涂覆一薄层耐磨性高的难溶金属(或非金属)化合物而得到的刀具材料。涂层刀具的镀膜可以防止切屑和刀具直接接触,减小摩擦,降低各种机械热应力。使用涂层刀具,可缩短切削时间,降低成本,减少换刀次数,提高加工精度,且刀具寿命长。涂层刀具可减少或取消切削液的使用。

3)、刀具参数的确定

合理选择道具参数,对提高刀具的寿命和工件的加工质量非常重要。在保证刀具有足够强度,力求不蹦刃的前提下,应选用较大前角,不仅能降低切削力和切削温度,而且也将使硬化深度降低。车削各种不锈钢的前角一般为12°-13°。在保证刀具足够的前提下,宜选较大的后角。一般取10°-20°,还可采用在主刀刃上负倒棱等措施来强化到头,以提高刀具的耐磨能力。由于不锈钢韧性、塑性大,切削时断屑困难,应用强迫变形的方法,主要是合理地选择前刀面上断屑槽的参数和切削用量。我们在合理选择切削用量基础上,一般采用双刃倾角加外斜式卷屑槽的办法。对外圆车刀磨出双刃倾角,使切屑面

呈棱面形,刀具前刀面上刃磨出外斜式圆弧卷屑槽,使切屑沿卷屑槽导流卷曲成宝塔状卷屑或短紧螺旋卷屑。加工不锈钢时,切屑对刀具的粘附性强,容易产生积屑瘤,因此刀具的前、后刀面及刃口要有较小的表面粗糙度值,以降低切削阻力。减小切削粘附、提高刀具寿命。

4) 、切削用量

(1)切削速度v

为了保证合理的刀具寿命,可降低切削速度。一般切削不锈钢时切削速度可按车削普通碳钢的40%-60%。

(2)进给量f

为提高加工表面质量,给进量宜采用较小值。

(3)背吃刀量ap

(4)一般粗加工时可选ap=2—5mm,精加工时可选ap=0/2—0.5mm。 加工不锈钢的切削用量

5) 、切削液

由于不锈钢的切削加工性较差,切削区温度高,要求切削液具有较高的冷却性能、润滑性能和渗透性。为强化冷却效果,可采用高压喷住或油雾冷却。 常用的切削液有:

(1)硫化油:具有一定的冷却性能和润滑性能,而且来源丰富,成本较低。 (2)四氯化碳+矿物油或其他油类:矿物油或其他油类添加四氯化碳后,大大提高了切削液的渗透性,特备由于不锈钢材料的精加工。

6) 、结束语

基于以上所述,不锈钢材料车削的基本原则是:刀具材料应用坚韧好、强度高的硬质合金或涂层刀具,刀具参数应尽可能的合理并尽可能将刀具刃磨得锋利些, 便于切屑的卷曲、折断,还应使切削用量适当和切削液供应充足。相关措施方法应尽量配合使用。使用涂层刀具时,合理选用车削要素,通过多次试验,批量加工涂层刀具更胜一筹,比以往在普通车床加工效率提高五倍以上。

12.4 塑料件的切削加工

12.4.1 前言

塑料制件一般采用直接成型的方法生产,但有些塑件直接成型困难或对其精度要求高时,必须进行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金属的设备。由于塑料的性能和金属相差较大,且塑料品种繁多,其种类不同性能也有较大差异,所以塑件的切削加工有它自身的特点。

12.4.2 塑料的性能对切削加工的影响

热性能 、弹性模量、塑料切屑的特点:

和金属相比,塑料的热容量小,导热性差(其导热系数只有金属的千分之三或更小),热膨胀系数大(比金属大1.5~20倍)。故在

切削过程中因摩擦而产生的热量主要传给刀具。即使少量热量传给塑件内部,极易产生局部过热,引起塑件变色,熔融、甚至燃烧。而且温度过高,塑件的弹性变形加剧,影响塑件的表面质量和尺寸精度,严重时引起工件弹跳,甚至造成事故。因此,加工中常采用冷却剂(一般用压缩空气)降低温度。塑料的弹性模量只有金属的1/10~1/16,切削加工时,若刀具和夹具对它施加压力过大,会引起较大的弹性变形,影响塑件的加工精度,严重时会造成加工困难。因此在切削加工时,刀具的参数要合理,刃口要锋利,切削用量应适当,以减小切削力。夹紧力不可过大。

在高速切削时,被切下来的塑料碎屑呈胶熔状态,遇冷即硬化。在加工过程中,碎屑极易粘附在刀具上,从而改变刀具的角度,增大切削深度,影响塑件的加工精度,因此应及时除去切屑。此外塑料制件在切削加工过程中,会产生大量切屑粉尘,必须采取有效的通风除尘措施,使空气中的粉尘含量符合国家规定的标准。

12.4.3刀具材料的选择

刀具的材料主要有高速钢、硬质合金、金刚石等。切削一般的塑料,可选用前两种刀具材料。相比较而言,高速钢的磨利性较好,选用高度刚刀具并仔细刃磨,能是刀具刃口更锋利,使其耐用度低于硬质合金刀具。加工玻璃钢宜选用金刚石刀具。因玻璃钢由塑料和玻璃钢纤维两种材料组合而成,切削时软硬相间,断续切削,每分钟的冲击达百万次以上,刀具比切削纯硬质材料还要容易磨钝,因此应选用耐磨性极好的金刚石刀具。

12.4.4 刀具几何参数的选择

在选择刀具几何参数时应尽量减小切削力,降低切削温度,以保证塑件的加工质量,并尽可能提高生产率和刀具耐用度,降低加工成本。下面着重讨论车刀几何参数选择原则。

表1 切削常用塑料的车刀参考角度

车刀前角的大小直接影响切削效果。前角选大些可减小切削变形、切削力,减少切削热的产生,降低切削温度,减小刀具刃口钝圆半径,使刀刃锋利;同时能提高塑件加工质量。但前角过大会削弱刀具强度,散热条件变差,切削温度反而升高,使刀具耐用度和塑件加工质量下降。因此合理选择刀具的前角很重要。选择时应综合考虑塑件材料、刀具材料及加工性质三方面的因素。

试验证明,加工塑件时,随刀具前角的增大,切削阻力会减小。这是因为大多数塑料的抗压强度大于抗拉强度(一般大2~3倍),从力学的角度分析,杜兰萍刀具前角愈大愈有利于塑料发生拉伸断裂。故加工塑件时,刀具前角应选大些;但加工玻璃钢等材料,冲击力较大,为保证刀具强度,前角应取小些,甚至取负值。

刀具材料不同,前角的选择也不相同。高速钢的抗弯强度和冲击韧性较大,可承受较大的切削力,前角可取更大的数值,以减小切削力。加工性质不同,前角的选择也不同。粗加工时,切削深度和进给量都较大,切削力大,为减小切削力,前角应取大些;精加工时,切削速度一般较高,产生的切削热较多,为改善刀具散热条件,降低切削温度,前角可取小些。

12.4.5 切削速度、进给量和切削深度

1)切削速度

提高切削速度可以缩短切削时间,提高生产率,且切削力不会增大,塑件表面粗糙度也几乎不受切削速度的影响。但切削速度增加会使切削温度明显升高,塑件会产生热膨胀和热变形,甚至变色,影响加工质量,且刀具磨损加剧、耐用度降低(切削速度提高10%,刀具耐用度会缩短为原来的40%~60%),这样使换刀、磨刀、对刀调整等辅助时间增加,生产率反而有所下降,因此要控制切削速度。常用塑料加工时的切削速度参见表2。

表2 切削常用塑料的切削用量塑料材切削速进给切削深度量度料(mm)

2) 进给量和切削深度

进给量和切削深度增大时也使切削加工时间缩短,且因改善了散热条件,切削温度和刀具耐用度下降不大,不会使换刀、磨刀等辅助时间明显增加,故可提高生差率。但随着进给量和切削深度的增加,切削力会显著增大(进给量增大一倍,切削力约增大70%~80%,切削深度增大一倍,切削力几乎成倍增加),易使塑件产生变形而影响加工质量,甚至使工件报废。塑件表面粗糙度值还会随进给量的增大而增大,因此加工时应选择合适的进给量和切削深度。切削常用塑料的进给量和切削深度参见表2。

12.4.6 结束语

在加工塑料制件时,应根据塑料的性能及加工条件、加工要求,选择合适的道具材料,合理选择刀具的几何参数及切削用量,解决好塑料加工中的特殊问题,使刀具几何参数的切削用量达到最佳组合,

以达到减小切削力,降低切削温度,保证加工质量,提高生产率的目的。

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