普通車床高速切削加工改造

廖振興，蔡艷

（湖南財經工業職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

普通車床高速切削加工改造

廖振興，蔡艷

（湖南財經工業職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

本文闡述對普通車床進行高速切削加工改造，使工件與刀具的相對轉速達到 3000r/min以上。進給率比常規切削加工提高2～3倍，單位時間材料切除率可提高2～3倍，可廣泛應用于大批量生產大孔及大端面的零部件加工工藝中，大大提高勞動生產效率，降低成本。同時，通過極低成本對普通機床進行改造，解決了中小企業購買新機床的資金投入問題，還能較大幅度的提高產品質量。

高速切削；設備改造；普通車床；低成本

高速加工 (High Speed Machining,HSM) 發展興于20世紀 80年代 ,以提高切削速度和進給速度為特點，被認為是 21世紀最有發展前途的先進制造技術之一。高速切削機床以高速銑削為基礎，從而移用到高速車、鉆以及磨削中。美、德、日、法等幾個工業先進國家的高速銑床已成商品投入市場。

隨著高速高效加工技術的發展,在汽車、航空航天、高速機車、能源以及模具等行業廣泛應用，高速切削已成為切削加工的主流。目前，針對高速高效加工，從基礎理論、設計制造、工藝方法到應用實踐都有了相關的研究成果。而高速機床和刀具技術等因素是限制我國高速高效加工發展的主要因素。當前，我國在汽車、航空航天、高速機車、能源以及模具等行業使用了大量的加工中心及銑削機床，而這些設備中不乏高速加工設備，高速加工技術得到了相應的應用。但國內高速切削機床大部分都還依賴進口，價格都較昂貴，只適合大型企業選用，小型企業無力購買。普通機床改造方面也只限于數控化和自動化改造，在普通機床高速化改造方面研究尚少。

本文闡述利用普通車床進行高速切削加工改造，工件與刀具的相對轉速達到 3000r/min以上。進給率比常規切削加工提高2～3倍，單位時間材料切除率可提高2～3倍，可廣泛應用于大批量生產大孔及大端面的零部件加工工藝中，大大提高勞動生產效率，降低成本。同時，通過極低成本對普通機床進行改造，提高了舊機床的利用率，極大減少了設備的投入，減少固定資金的投入，能得到極好的經濟效益，解決了中小企業購買新機床的資金投入問題，可以以較少的設備投入來實現高速切削，在大幅降低產品加工成本的同時，還能較大幅度的提高產品質量。

1 切削速度提高方法

（1）在切削速度方面，老式普通車床主軸轉速低，為了提高主軸的轉速，在普通車床溜板上安裝電動機，刀柄與電機軸相連接，使主軸旋轉的同時刀具也能夠旋轉，從而相對轉速提高，可達 3000r/min以上。

（2）在進給率方面，由于主軸的轉速提升了，故進給率也應提高，各種材料的切削進給速度比常規普車加工應提高2～3倍。

（3）在加工效率方面，單位時間材料切除率提高2～3倍。本次設備改造為了降低設備的投入，選擇了從報廢的舊銑床設備上拆下來的舊電動機。電機轉速 30～1500r/min，電機功率 7.5kW。設備改進后，最高相對轉速可以達 4000r/min，切削進給速度提高 3倍。

2 設備改裝注意事項

（1）改裝前應檢測一下車床導軌的直線度、平行度。誤差不應大于被加工零件位置公差的六分之一。刀夾系統的設計結構上應使刀具的懸伸量盡量小，以提高刀具的剛度。

（2）刀夾系統與電機的聯接要牢固 ,刀夾系統剛性必須好。由于刀具設計過程中可能存在不對稱的現象，或對刀具進行新的調整，使得刀具系統不平衡。高速旋轉的刀柄如果不平衡量太大不僅會引起主軸及其部件的額外振動，還會引起刀具的不規則磨損，縮短刀具壽命，降低零件的加工質量。為了增加剛性，可以在電機前端面上加工幾個安裝孔，使刀夾系統不但有花鍵軸與電機軸相接觸，還有一法蘭面與電機平面相接觸。這樣可以方便增設一個定位套，使其與刀桿相配合，用以限制刀具的擺動，保證產品加工質量。同時，這樣可以很好的提高刀夾系統的剛度，保刀具與電機軸牢固聯接。

（3）可在導軌附近適當位置設計行程開關，控制刀具的行程，同時，可安裝死擋鐵控制車削孔的深度。以提高勞動效率。

表1

表2

（4）在溜板上注意設計安裝一個調整機構，以用來根據需要，調整電機及刀夾系統的高度。在使用前，可調整此機構，確保刀具的回轉軸線與主軸的軸線相平行。（5）設備改裝后使用時宜采用大尺寸硬質合金刀具，提高刀具的剛性。同時注意刀柄的結構設計，力爭保持刀具運動中的動平衡，刀柄影響同軸度和動平衡，隨著速度的增加，對加工產品質量的影響作用更大。

3 切削速度與表面質量方面的關系研究

按此法改裝 C620-3普通車床車削下的聯軸器，產品的精度要求為大端面表面粗糙度 Ra6.3，φ64孔表面粗糙度 Ra1.6。

改裝前后大端面表面質量如表1。

改裝前后內孔表面質量如表2。

可以得出一個結論：新改裝的設備切削速度快了兩倍多，表面質量也得到了部分改進。同時，在實驗中也發現一個規律，如果刀具軸線與被加工表面之間角度太大的話，隨著進給速度的增加，表面粗糙度也隨著增加，這主要是垂直于刀具的刀具方向的切削力在增大，從而使工藝系統振動增大的原因所至。加工時應使刀具的軸線與被加工表面的法線角度盡可能的小些。如果進給速度增大，則相對轉速也應該增大。同時，隨著相對轉速的增加，進給速度也應該要增加，以保證刀具每齒或工件每轉進給量基本不變，否則會影響表面質量。

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[2]陳明，安慶龍，劉志強 .高速切削技術基礎與應用 [M].上海科學技術出版社 ,2012.

[3]蔡艷等 .一種基于零件表面質量控制的油泵密封性能改善方法 [M].機床與液壓，2010,10.

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TG8；TH12

A

1671-0711（2017）07（下）-0069-02