关于工程训练综合能力竞赛提高车削加工效率的浅谈

    陈华庚

    【摘 要】 国家通过举办“全国大学生工程训练综合能力竞赛”，旨在测试大学生在校期间所学理论知识在实际生活、生产环境中的运用能力。学生在竞赛过程中的车削加工重物环节，是参加竞赛的学生根据举办场所提供的普通车床、毛坯加工材料，自行制定车削刀具，通过学生操作机床加工和加工质量检验学生对车削刀具和机床的选择、加工工艺的制定在车削加工中的运用能力。

    【关键词】 刀具；机床；车削加工工艺

    【中图分类号】 G64.22 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2017）17-00-01

    普通车床车削加工轴类工件是现代制造业中常见一种加工方法，提高加工效率首先需要熟悉车床结构，通过练习车削熟练撑握各手柄操作，减少学生对手柄无效操作；其次就是工件加工刀具、工具的选配，刀具、工具根据加工区区域、加工线速度和余量作调整，优先考虑一刀多用和工量具全用；加工工艺制定是保证加工质量达到相应的技术要求下，以最短加工刀具移动轨迹作动态加工技术处理，综合提高车削加工效率有以下几方面：

    车削刀具、车床的选择、加工工艺

    一、车削刀具

    学生在参赛无碳小车中使用的重物，是本组同学根据比赛要求，通过操作车床加工至特定形状、尺寸的工件。操作车床车削加工前需考虑的因素：加工区域对刀具的形状约束、加工余量、刀具种类、刀具材料、刀具刃口、刀具排屑槽的制定作选择。

    （一）加工区域对刀具的形状约束[1]

    在车削加工过程中，根据刀具刀尖轨迹分布的区域分类：工件的外表面、工件内表面和端面。工件表面加工时，主要考虑刀具形状与三爪卡盘夹持工件时形成的相互垂直面1mm处的刀具空间量，目的是保证刀具未切削部位与卡盘不发生碰撞和足够的铁屑排屑空间。工件内表面和端面加工时，为了控制铁屑排屑方向，刀具在端面加工时安装在垂直于工件的轴心线方向，加工内表面时刀具轴心线安装在平主轴中线位置，根据刀具加工轨迹和空间减小刀具整体0.5mm增大加工间隙量。

    （二）加工余量

    车床加工余量是指金属工件在车削前对毛坯工件的材料成份、硬度和形状的综合量。材料成份主要指的是工件表硬层和被包裹部份，在初次加工时的加工余量应包含表面硬层厚度、工件不规则的尺寸量和0.5毫米的加工余量；加工余量主要分为粗加工余量和精加工余量，粗加工时去除量为刀具刃口尺寸三分二，整个切削需要留足粗加工时因温度、积屑瘤等引起尺寸变化的量；在精加工余量计算时应考虑刀具与工件摩擦时产生温度对工件引起的变形和工件刚性变化时的弹形变化量。

    （三）刀具种类

    车削刀具种类的选择根据检测被加工材料的硬度、金属元素成份、红硬性、材料的加工空间和刀具结构的综合选定，冷加工是刀具在常温中对被加工材料切削过程，其硬度值应高于材料硬度值1.5倍左右；材料的合金比例与刀具的比例不能有相同，避免在高温中刀具与工件发生亲和性；加工材料时的红硬性主指刀具的温度临界值，为了降低刀具温度常见方法有三个方面：降低加了背吃刀量、增加切削液的吸热比、增加刀具的散热面积，材料的加工空间和散热方式；刀具结构的选择参考刀具与刀杆连接方式：机夹式、焊接式，机夹式刀具可直接更换磨损件；焊接式刀具需要人为刃磨几何角度，损坏时整把刀具更换。

    （四）刀具刃口

    刀具在车削过程中，切削刃口决定了刀具使用寿命和工件表面质量。通过实验刀具刃口尺寸值在0.2-0.3mm、背吃刀量在0.5-3mm之间，不仅保持足够强度增加了刀具锋利，还能有效控制加工温度。

    （五）刀具排屑槽的制定

    刀具切削排屑槽[2]设计根据加工量和切削要素而特定。刀具排屑槽在根据排屑槽形状分类：半圆柱、半圆锥、反半圆锥。排屑槽尺寸受铁屑螺旋状的直径影响，受半圆凹槽半径直接影响，背吃刀量在3mm左右的铁屑螺旋直径在其背吃刀量的2倍左右，即6mm，排屑槽直径为铁屑螺旋柱直径/2mm值。

    二、车床的选择

    车床的选择主要有机床精度[3]和机床稳定性两方面，精度控制主要是车床主轴跳动参数和大拖板在导轨上移动平行度和直线度值，通过专用工量具检测车床部位有主轴卡盘的跳动，其值0.005mm—0.02mm范围，加工工件的直线度检测[4]机床部位为大拖动在左右往复移动300mm值时，其变化量在0.005mm-0.01mm范围；车床的稳定性车削过程中机床结构运行平稳，不出现爬行和不规则的震动。

    三、加工工艺

    加工工艺是在车床加工范围和刀具种类基础上根据工件和刀具制定的高效加工方法，车床加工中加工工艺遵循规则：刀具轨迹路线短、先粗后精、背吃刀量最大化、刀具几何尺寸合理化等。

    四、结束语

    学生在比赛操作车床加工工件，不仅平时要加强车削加工练习，还要针对自身撑握加工工件的几个技术难点强化训练，操作加工机床设备一定遵循设备操作守则，不要因提高加工效率而野蛮操作损坏机床；刀具是车削加工必备工具，刀具几何尺寸值要通过实验、实训验证。学生比赛是个综合技能测评，提高心理素质和操作技能才能在比赛中脱颖而出。

    参考文献：

    [1]桂志红.现代装备制造业技能大师技术技能精粹车工.长沙：湖南科學技术出版社.2013.12

    [2]张能武.车刀刃磨技术全程图解[M].北京：化学工业出版社，2015.

    [3]苏和堂，陶发岭.车工技能训练[M].安徽：安徽科学技术出版社，2015.

    [4]陈则钧，龚雯.机电设备故障诊断与维修技术[M].北京：高等教育出版社，2014.