【正文】 .................................... 20 數(shù)控車(chē)床的簡(jiǎn)介 ......................................... 20 ......................................................... 20 車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 摘要： 本文通過(guò)對(duì)車(chē)削加工過(guò)程 中的力，與運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述 并解釋了其對(duì)車(chē)削經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)工藝成本的影響。通過(guò)不同因素的不同影響方向闡述了，車(chē)削經(jīng)濟(jì)性的基本原則，并對(duì)車(chē)削設(shè)備進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 關(guān)鍵詞 ：車(chē)刀、車(chē)削運(yùn)動(dòng)、車(chē)削力、車(chē)削經(jīng)濟(jì)性 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械加工方式層出不窮，但是使刀具與工件坯料處于一定的相對(duì)位置并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的切削加工方式，仍然是主要的機(jī)械加工方式。金屬切削加工的方式很多，常用的有車(chē)削、銑削、刨削、鏜削、磨削、鉆削等。本文將對(duì)車(chē)削加工的原理、工藝以及應(yīng)用范圍進(jìn)行嘗試性探討。 車(chē)削加工是指用車(chē) 刀在車(chē)床上使刀具與工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而獲得所需要的零件尺寸形狀及粗糙度要求的一種切削加工。 車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 6 機(jī)械零件形狀很多，但主要由外圓面、內(nèi)圓（孔）面、平面和成形面等基本表面組成。如外圓面和孔是以一直線為母線，以圓為軌跡作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而形成的。根據(jù)母線與圓心軸線的不同相對(duì)位置又可形成圓柱面、圓錐面和段平面等。平面則是以一直線為母線，以另一直線作為軌跡作平移運(yùn)動(dòng)所形成的。 這些母線和運(yùn)動(dòng)軌跡，都是通過(guò)刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即切削運(yùn)動(dòng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 車(chē)削運(yùn)動(dòng)的構(gòu)成 根據(jù)在切削過(guò)程中的作用不同，切削 運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)：主要完成切削的運(yùn)動(dòng)，通常他的速度最高，消耗功率最大。在一種加工方式中主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè) （圖 21） 。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) :使切削運(yùn)動(dòng)連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可有一個(gè)或一個(gè)以上 （圖21） 。 圖 21 車(chē)削運(yùn)動(dòng)和工件上的表面 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)。 車(chē)削過(guò)程中的切削用量及切削層參數(shù) 切削用量是衡量切削加工時(shí)切削運(yùn)動(dòng)大小及工件與刀具相對(duì)位置的量。它通常包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三要素。之所以稱(chēng)為三要素，是因?yàn)樵谇邢骷庸ぶ?，這三 者缺一不可，對(duì)切削過(guò)程有重要影響。 車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 7 切削速度 切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件上的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，以 Vc 表示。 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度定義為其最大線速度，按下式計(jì)算： 式中： d—— 工件或刀具的直徑， mm； n—— 工件或刀具的轉(zhuǎn)速， r/s 或 r/min； 的單位為 m/s 或 m/min。 進(jìn)給量 刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的單位位移量。車(chē)削加工中用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移 量來(lái)度量，以 f 表示單位為 mm/r 或 mm/st。 f、 vf 之間的關(guān)系如下： vf=fn （ 22） 式中： n—— 工件的轉(zhuǎn)速， r/s 或 r/min。 vf 的單位為 mm/s 或 mm/min。 背吃刀量 在通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)并垂直該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的尺寸，以 ap 表示，單位為 mm. 車(chē)外圓時(shí)， ap 的計(jì)算式如下： ap= （ 23） 式中： dw—— 工件待加工表面直徑， mm； dm—— 工件已加工表面直徑， mm。 ap 的單位為 mm。 車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 8 圖 22 車(chē)削時(shí)切屑層參數(shù) 切削層參數(shù) 切削層是切削過(guò)程中，刀具切削部分正在切除的工件材料層，通常在前述切削層尺寸平面中測(cè)量。它決定了切屑的尺寸和刀具切削部分的載荷等其它參數(shù)。 （ 1）切削層公稱(chēng)橫截面積 AD 在給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的實(shí)際橫截面積，單位為 mm2。 （ 2）切削層公稱(chēng)寬度 bD 在給定瞬間，沿主切削刃測(cè)量的切削層尺寸，單位為 mm。 （ 3）切 削層公稱(chēng)厚度 hD 在同一瞬間，垂直于過(guò)渡表面度量的切削層尺寸，單位為 mm。 由定義可知 （ 24） 在車(chē)削時(shí)，當(dāng)殘留面積很小時(shí)可以認(rèn)為 （ 25） 車(chē)削過(guò)程中工件表面的變化 車(chē)削加工過(guò)程中在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面上一層金屬不斷的被切下來(lái)變?yōu)榍邢鳎瑥亩庸こ鏊枰男碌谋砻?，在新表面形成的過(guò)程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面， 他們分別是待加工表面 （過(guò)渡表面） 、切削表面和已加工表面（圖 22）。 待加工表面：即將被切去的金屬層表面。 切削表面：切削刃正在切削而形成的表面，切削表面又稱(chēng)加工表面或過(guò)渡表面。 已加工表面 :已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。 切屑的形成及種類(lèi) 切屑的形成過(guò)程 金屬切削過(guò)程實(shí)際上是一種擠壓過(guò)程，在刀具的擠壓作用下，塑性材料（如優(yōu)質(zhì)碳素鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼等）的被切削層金屬已經(jīng)過(guò)彈性變形 —— 塑性剪切滑移（脆性材料無(wú)此階段如鑄鐵件） —— 擠裂而形成切屑，同時(shí)切屑和工件已加工表面分別與刀具的前、后刀面發(fā)生 擠壓和摩擦，繼續(xù)產(chǎn)生塑性變形。在金屬切削研究中，將以上變形以及由此產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，歸納到切削刃附近的三個(gè)變形區(qū)（圖車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 9 23）來(lái)分析討論。塑性材料的剪切滑移變形主要發(fā)生在第Ⅰ變形區(qū)內(nèi)。金屬材料的變形程度、切削力、切削熱的大小和切削形態(tài)等，主要決定于該區(qū)的狀況。在切削速度較大時(shí)，該區(qū)就逐漸變窄成一個(gè)面（圖中 OM 面），通常 OM 面的位置就反映了金屬變形程度。 刀具前刀面的磨損和積屑瘤現(xiàn)象就發(fā)生在第Ⅱ變形區(qū)內(nèi)。刀具后刀面的磨損以及已加工表面的質(zhì)量（包括加工硬化、表面纖維化等），均發(fā)生在第Ⅲ變形區(qū)內(nèi)。 圖 23 三個(gè)變 形區(qū)的示意圖 切削的種類(lèi) 工件材料的塑性不同、刀具的前角不同或采用不同的切削用量等，會(huì)形成不同類(lèi)型的切屑，同時(shí)也反映了對(duì)切削加工的不同影響。常見(jiàn)的切屑種類(lèi)有以下幾種 (1)帶狀切屑 其特征是切削連綿不斷，底部很光滑。通常用大前角、較高的切削速度、較小的切削厚度切削塑性材料時(shí)易得到。這時(shí)切削力穩(wěn)定，加工表面較光潔，但切屑易纏繞工件，即不安全又會(huì)刮傷已加工表面。精加工時(shí)出現(xiàn)這種切屑較為理想，但必須采取斷屑措施。 (2)擠裂切屑 擠裂切屑又稱(chēng)節(jié)狀切屑，切屑的背部呈鋸齒形，底面有時(shí)出現(xiàn)裂紋，這時(shí)表明材料的 剪切滑移量較大，使切削材料局部地方加工硬化嚴(yán)重，達(dá)到了斷裂強(qiáng)度。在用較低的切削速度、較大的切削厚度或刀具前角較小時(shí)，加工較硬的 塑性金屬材料時(shí)容易產(chǎn)生。此時(shí)切削力波動(dòng)較大，已加工表面粗糙度值大，粗加工時(shí)才允許出現(xiàn)。 (3)崩碎切屑 切屑為不規(guī)則的碎塊狀，這時(shí)工件已加工表面凹凸不平。在切削鑄鐵黃銅等脆性材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生。工件材料越是硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大時(shí)，崩碎車(chē)削加工的過(guò)程及應(yīng)用 10 現(xiàn)