外圓切削的常見問題及解決方法

在機械制造業中，用車床車削外圓是最基本、最普通的一種加工形式，常見有以下幾種加工方式:

(1)粗車:粗車削加工是外圓加工最常用的方法。由于粗車的目的主要是迅速地從零件毛坯上去除多余的材料，為后面的精車做好準備。粗車的好壞，直接影響生產率和產品質量。粗車通常采用盡可能大的切削深度和進給量來提高生產率，而為了延長刀具壽命，切削速度則通常比較低。車刀宜選取較大的主偏角，以減小切削力，防止工件的彎曲變形和振動;選取較小的前角、后角，楔角，以增強車刀刀頭部分的強度;選取負值的刃傾角，增加車刀刀尖抗沖擊能力，避免崩刀。

對于加工精度和表面粗糙度，粗車實現的參數分別為IT12～ITll，Ra為50～12．5μm。

(2)精車:精車的主要任務是保證零件所要求的加工精度和表面質量。精車外圓表面一般采用較小的背吃刀量與進給量和較高的切削速度進行加工。在加工大型軸類零件外圓時，則常采用寬刃車刀低速精車。精車時車刀應選用較大的前角、后角和正值的刀傾角，以提高加工表面質量。精車可作為較高精度外圓的最終加工或作為精細加工的預加工。精車的加工精度可達IT8～IT6級，表面粗糙度Ra可達1．6～0．8μm。

精細車的特點是背吃刀量和進給量取值極小，切削速度高達150～2000m／min。精細車一般采用立方氨化硼(CBN)、金剛石等超硬材料刀具進行加工，所用機床也必須是主軸能作高速回轉、并具有很高剛度的高精度或精密機床。精細車的加工精度及表面粗糙度與普通外圓磨削大體相當，加工精度可達IT6以上，表面粗糙度Ra可達0．4～0.005μm。多用于磨削加工性不好的有色金屬工件的精密加工，對于容易堵塞砂輪氣孔的鋁及鋁合金等工件，精細車的優點更為明顯。在加工大型精密外圓表面時，精細車可以代替磨削加工。

在床頭箱中，電動機的旋轉運動通過皮帶、皮帶輪把力傳遞給離合器，然后經過離合器，通過床頭箱的變速齒輪等機構把力傳遞給主軸，同時通過掛輪箱的三星齒輪把旋轉運動傳遞給進給箱，通過進給箱變速齒輪變速后傳遞給光杠或者絲桿，光杠或者絲桿把旋轉運動傳遞給溜板箱，經過溜板箱中的傳動齒輪傳遞給安裝在床身導軌的齒條，帶動大拖板做均勻直線運動，中拖板、小拖板都安裝在大拖板上，安裝在小拖板刀架上的刀具與零件作直線運動，而工件做旋轉運動，這樣就可以一層一層車掉零件的表面，使加工后的零件獲得預定的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求。在實際生產中，由于卡盤與工件之間，刀具與零件之間，機床本身的原因，操作失誤等原因，有時會有不同的故障發生，從而影響產品的質量和生產效率。為此，以下就是針對加工過程中常見的問題提出不同的解決方案。

1 外圓表面起切削瘤、表面光潔度差

車削外圓時，特別是精車，經常出現毛刺，外表起切削瘤，表面光潔度差等現象，其主要原因是因為切削用量不合理而引起的，車削過程中車削速度v、切削深度t、進給量S沒有合理搭配，引起零件發熱，變形，同時刀具是很關鍵的，合理地選擇刀具的材料，車刀的角度，以及正確安裝車刀，同樣對車削后零件的形位尺寸，表面光潔度產生影響。車刀刃磨不合理、車刀損壞或磨鈍都很容易產生切削瘤。如果刀具選擇不合理，則容易崩刀，車削過程中有無切削液，何種切削液，濃度是否合適，車削后的零件表面光潔度就會不一樣，精車時這種情況就更為明顯。當然，表面出現切削瘤的主要原因是因為車刀不鋒利，刀尖損壞，車刀角度不合理，排屑困難，鐵屑流經前刀面時成絲狀或帶狀，容易卷繞到零件表面，造成工件表面被鐵屑嚴重刮傷而影響零件的表面質量。因此，解決方法主要是合理選擇刀具，針對不同的零件，不同的機床和加工方法合理選擇切削用量，則是有效避免切削瘤，改善零件表面光潔度的主要方法。

2 車削時圓度難控制

車削過程中零件外圓橢圓度大，圓度偏差大。其主要原因有幾方面:工件未夾緊;車刀磨損，刀頭不利，崩刀，刃口有缺口;工件伸出過長，采用一夾一頂或是兩頂尖裝夾工件時，尾座頂尖過松或是過緊，活動頂尖軸承磨損，死頂尖磨損過大，車長軸時跟刀架，中心架的支撐爪磨損或松緊調整不合理，車削過程中刀架松動等等，這些都會引起車削過程中，外圓圓度公差難控制。解決辦法是切削前檢查，工件裝夾牢固，車刀裝夾牢固，合理刃磨車刀各角度，車削過程中，如果車刀已經磨損則必須卸下車刀，刃磨車刀或更換新刀具，調整頂尖，松緊合理，更換磨損的頂尖。調整跟刀架、中心架支撐爪，松緊要適當，條件允許則使用合理的潤滑劑和冷卻液以減少磨損。

3 出現震紋

車削過程中，工件表面有時出現震紋，主要是振動引起的。車削過程中產生振動有以下幾方面原因:第一，由于電動機工作時本身產生振動，電動機旋轉運動產生很大的扭矩，帶動其他部位產生振動;第二，因為車床未裝配好，車床長時間運行后，或者超負荷使用車床引起車床主軸軸承松動或不圓、主軸上的齒輪松動或嚙合間隙過大，主軸后軸承松動或不圓，皮帶輪松動或者皮帶過松，經常打滑。常用￠30mm、長1.5m的45#圓鋼撬抬卡盤，如果卡盤有明顯松動時，則打開床頭箱，掛空擋，調整主軸前軸承的松緊度，用百分表檢查，控制主軸的徑向間隙，同時檢查主軸后軸承的松緊度，調整控制后軸承的并帽螺母，用手旋轉卡盤，讓主軸轉動合理，百分表檢查，控制主軸的軸向間隙，這樣就可以解決因為主軸松動引起車削過程中發生的異常震動，避免工件徑向和軸向竄動所產生的震紋。如果床頭箱內的齒輪嚴重磨損，嚙合間隙無法調整，則需要更換齒輪，使得各齒輪嚙合良好，減小齒輪傳動時產生的沖擊，減緩振動，避免車削過程中產生震紋;第三，因為空心薄壁工件或安裝后工件伸出過長，工件本身剛性不夠導致振動，車削過程中工件表面產生震紋。所以安裝工件時要裝夾牢固，特別是空心薄壁工件不能伸出過長，裝夾力度適合，防止用力過度工件變形，必要時采用工裝夾具輔助裝夾，增加工件的強度，避免振動，此外，車刀角度要合理，精車時盡量保持車刀鋒利，排屑順暢，以此來避免工件表面產生震紋;第四，因為刀架松動，車削過程中刀具受力不均，容易產生振動。所以應檢查刀架是否鎖緊，如果刀架鎖緊裝置損壞，或者磨損嚴重，應該及時更換，檢查刀架底接觸面，如果鐵屑過多，則清除刀架底接觸面的鐵屑，以增加刀架的鎖緊力，避免松動;第五，因為安裝刀具時，車刀伸出過長，或者沒有鎖緊刀具，引起車刀剛性減弱，受力后容易產生振動，所以，安裝車刀時，刀頭伸出長度不宜過長，檢查刀架上的螺栓是否失效，如已損壞則應更換新螺栓;第六，車刀不鋒利，刀刃已經用鈍，刀尖崩掉，刀刃有缺口，都會增加車削過程中的車削力，增加刀頭的受力，引起振動。所以刀具應刃磨出合理的角度，減少車刀帶來的振動因素。

車刀的前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角針對不同的角度大小和適合加工的特點做一下說明，以便于可以合理選擇和利用不同的角度減少切削過程的不準確性。合理利用車刀，提高切削外圓的效率，提高零件的加工精度等。

前角:前角主要影響鐵屑的排出，增大前角刀頭變得鋒利，有利于鐵屑排出;如果是采用負前角則增加排屑的難度。另外，減小前角會增加切削力，但會引起切削變形;為使切削輕快，提高加工精度和降低表面粗糙度，通常要增大前角。工件材料不同，也要調整前角，一般來說，如果工件材料比較軟，比如銅、鋁件之類，則車刀前角應該取大一些。硬質合金車刀前角一般取10°～15°即可。

后角:一般來說，后角越小，切削刃越堅固，越不容易損壞，但對加工精度影響越大，因此，在精加工時應該加大后角，例如:加工45鋼，如果粗車時取后角5°～7°;精車時應該加大至6°～8°。

主偏角和副偏角:切削加工殘留面積高度，受到主偏角和副偏角影響。因此，要想降低工件加工表面粗糙度，就得減小主偏角和副偏角，特別是降低副偏角;同時，刀尖角由主偏角和副偏角決定并直接影響刀尖強度和散熱體積，影響三個切削分力的大小和比例關系。主偏角與主切削力、徑向力成反比，與軸向力成正比;主偏角影響斷屑效果和排屑方向，增大主偏角能使切屑變窄面厚，容易折斷，利于排屑，不容易纏繞工件。

4 產生錐度

產生錐度主要是由于用一頂一夾或者兩頂尖裝卡工件時，由于后頂尖軸線不在主軸線上;用小滑板車外圓時產生錐度是由于小滑板的位置不正確;用卡盤裝夾工件縱向進給車削時產生錐度是由于車床床身導軌跟主軸軸線的不平行;工件裝夾時伸出較長，車削時因切削力影響使前端讓開，產生錐度;車刀中途逐漸磨損。為此，針對以上產生錐度的原因采取的應對方法有:車削時必須找正錐度、必須事先檢查小滑板的刻線是否與中滑板刻線的“0”線對準;調整車床主軸與床身導軌的平行度，盡量減少工件的伸出長度或另一端用頂尖支撐，增加裝夾剛性;選用合適的刀具材料或適當降低切削速度。

總之，車削是軸類、套類和盤類零件外圓表面加工的主要工序，也是這些零件加工耗費工時最多的工序。車削外圓產生的問題也是多種多樣，為提高車削外圓表面生產效率，通常采用高速切削。高速切削是通過提高切削速度來提高加工生產效率的。切削速度的提高要求車床具有高轉速，同時受刀具材料的限制;通常采用強力切削，強力切削是通過增大切削面積來實現的。其特點是對車刀切削刃進行改革，在刀尖處磨出一段副偏角為0，長度取為1．2～1．5f的修光刃，這樣既可以增加刀頭強度，在進給量提高幾倍甚至十幾倍的條件下進行切削時，加工表面粗糙度Ra仍能達到5～2．5μm。強力切削比高速切削的生產效率更高，適用于剛性比較好的軸類零件的粗加工。采用強力切削時，車床加工系統必須具有足夠的剛性及功率;另外還采用多刀加工方法，多刀加工是通過減少刀架行程長度提高生產效率的。在保證以上問題能夠合理解決的同時，我們還要注意對機床本身的保養調試和檢測，保證工件的裝夾的正確性，正確使用機床，保證切屑的順利排放，合理選用冷卻液，潤滑劑等。從各方面細致的考慮，才能有效避免各種問題的發生，保證加工質量，提高生產效率。

參考文獻

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