關于工程訓練綜合能力競賽提高車削加工效率的淺談

陳華庚

【摘 要】 國家通過舉辦“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”，旨在測試大學生在校期間所學理論知識在實際生活、生產環境中的運用能力。學生在競賽過程中的車削加工重物環節，是參加競賽的學生根據舉辦場所提供的普通車床、毛坯加工材料，自行制定車削刀具，通過學生操作機床加工和加工質量檢驗學生對車削刀具和機床的選擇、加工工藝的制定在車削加工中的運用能力。

【關鍵詞】 刀具；機床；車削加工工藝

【中圖分類號】 G64.22 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）17-00-01

普通車床車削加工軸類工件是現代制造業中常見一種加工方法，提高加工效率首先需要熟悉車床結構，通過練習車削熟練撐握各手柄操作，減少學生對手柄無效操作；其次就是工件加工刀具、工具的選配，刀具、工具根據加工區區域、加工線速度和余量作調整，優先考慮一刀多用和工量具全用；加工工藝制定是保證加工質量達到相應的技術要求下，以最短加工刀具移動軌跡作動態加工技術處理，綜合提高車削加工效率有以下幾方面：

車削刀具、車床的選擇、加工工藝

一、車削刀具

學生在參賽無碳小車中使用的重物，是本組同學根據比賽要求，通過操作車床加工至特定形狀、尺寸的工件。操作車床車削加工前需考慮的因素：加工區域對刀具的形狀約束、加工余量、刀具種類、刀具材料、刀具刃口、刀具排屑槽的制定作選擇。

（一）加工區域對刀具的形狀約束[1]

在車削加工過程中，根據刀具刀尖軌跡分布的區域分類：工件的外表面、工件內表面和端面。工件表面加工時，主要考慮刀具形狀與三爪卡盤夾持工件時形成的相互垂直面1mm處的刀具空間量，目的是保證刀具未切削部位與卡盤不發生碰撞和足夠的鐵屑排屑空間。工件內表面和端面加工時，為了控制鐵屑排屑方向，刀具在端面加工時安裝在垂直于工件的軸心線方向，加工內表面時刀具軸心線安裝在平主軸中線位置，根據刀具加工軌跡和空間減小刀具整體0.5mm增大加工間隙量。

（二）加工余量

車床加工余量是指金屬工件在車削前對毛坯工件的材料成份、硬度和形狀的綜合量。材料成份主要指的是工件表硬層和被包裹部份，在初次加工時的加工余量應包含表面硬層厚度、工件不規則的尺寸量和0.5毫米的加工余量；加工余量主要分為粗加工余量和精加工余量，粗加工時去除量為刀具刃口尺寸三分二，整個切削需要留足粗加工時因溫度、積屑瘤等引起尺寸變化的量；在精加工余量計算時應考慮刀具與工件摩擦時產生溫度對工件引起的變形和工件剛性變化時的彈形變化量。

（三）刀具種類

車削刀具種類的選擇根據檢測被加工材料的硬度、金屬元素成份、紅硬性、材料的加工空間和刀具結構的綜合選定，冷加工是刀具在常溫中對被加工材料切削過程，其硬度值應高于材料硬度值1.5倍左右；材料的合金比例與刀具的比例不能有相同，避免在高溫中刀具與工件發生親和性；加工材料時的紅硬性主指刀具的溫度臨界值，為了降低刀具溫度常見方法有三個方面：降低加了背吃刀量、增加切削液的吸熱比、增加刀具的散熱面積，材料的加工空間和散熱方式；刀具結構的選擇參考刀具與刀桿連接方式：機夾式、焊接式，機夾式刀具可直接更換磨損件；焊接式刀具需要人為刃磨幾何角度，損壞時整把刀具更換。

（四）刀具刃口

刀具在車削過程中，切削刃口決定了刀具使用壽命和工件表面質量。通過實驗刀具刃口尺寸值在0.2-0.3mm、背吃刀量在0.5-3mm之間，不僅保持足夠強度增加了刀具鋒利，還能有效控制加工溫度。

（五）刀具排屑槽的制定

刀具切削排屑槽[2]設計根據加工量和切削要素而特定。刀具排屑槽在根據排屑槽形狀分類：半圓柱、半圓錐、反半圓錐。排屑槽尺寸受鐵屑螺旋狀的直徑影響，受半圓凹槽半徑直接影響，背吃刀量在3mm左右的鐵屑螺旋直徑在其背吃刀量的2倍左右，即6mm，排屑槽直徑為鐵屑螺旋柱直徑/2mm值。

二、車床的選擇

車床的選擇主要有機床精度[3]和機床穩定性兩方面，精度控制主要是車床主軸跳動參數和大拖板在導軌上移動平行度和直線度值，通過專用工量具檢測車床部位有主軸卡盤的跳動，其值0.005mm—0.02mm范圍，加工工件的直線度檢測[4]機床部位為大拖動在左右往復移動300mm值時，其變化量在0.005mm-0.01mm范圍；車床的穩定性車削過程中機床結構運行平穩，不出現爬行和不規則的震動。

三、加工工藝

加工工藝是在車床加工范圍和刀具種類基礎上根據工件和刀具制定的高效加工方法，車床加工中加工工藝遵循規則：刀具軌跡路線短、先粗后精、背吃刀量最大化、刀具幾何尺寸合理化等。

四、結束語

學生在比賽操作車床加工工件，不僅平時要加強車削加工練習，還要針對自身撐握加工工件的幾個技術難點強化訓練，操作加工機床設備一定遵循設備操作守則，不要因提高加工效率而野蠻操作損壞機床；刀具是車削加工必備工具，刀具幾何尺寸值要通過實驗、實訓驗證。學生比賽是個綜合技能測評，提高心理素質和操作技能才能在比賽中脫穎而出。

參考文獻：

[1]桂志紅.現代裝備制造業技能大師技術技能精粹車工.長沙：湖南科學技術出版社.2013.12

[2]張能武.車刀刃磨技術全程圖解[M].北京：化學工業出版社，2015.

[3]蘇和堂，陶發嶺.車工技能訓練[M].安徽：安徽科學技術出版社，2015.

[4]陳則鈞，龔雯.機電設備故障診斷與維修技術[M].北京：高等教育出版社，2014.endprint