機械加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率提升問題探究

【摘 要】在提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能地降低成本和提高生產(chǎn)率，就是提高金屬切削加工的技術(shù)經(jīng)濟效益。本文主要針對金屬切削原理和加工刀具的基礎(chǔ)知識，從改善工件材料加工性、合理選用切削液、刀具幾何角度的選擇、切削用量的選擇、切屑的控制等方面分析，研究、提高機械加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的途徑。

【關(guān)鍵詞】加工質(zhì)量；生產(chǎn)率；金屬切削；途徑

1.改善工件材料的切削加工性

切削加工性對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都有很大的影響，所以在保證零件使用性能前提下，盡可能選用切削加工性好的材料。材料的強度和硬度高，則切削力大，切削溫度高，刀具易磨損，故切削性能差；材料塑性好，不容易斷屑，不容易獲得好的表面質(zhì)量，故切削性能差；材料導(dǎo)熱性差，切削熱不易傳散，切削溫度高，故切削加工性差。

針對各種材料不易切削的原因，可采用不同措施來解決：

（1）對材料進行適當熱處理，是改善切削加工性重要途徑。如對低碳鋼進行正火，降低塑性，提高硬度，容易斷屑，加工表面獲得較小粗糙度值；高碳鋼和工具鋼進行球化退火，降低硬度，改善加工性能；鑄鐵件在加工前進行退火，降低表層硬度。

（2）采用合適的刀具材料。 如選用強度高、韌性、耐熱、導(dǎo)熱性好，同工件材料中某些元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的親和力小的刀具材料。如選用硬質(zhì)合金刀具切削不銹鋼時，應(yīng)采用鎢鈷類硬質(zhì)合金。

（3）合理選用切削用量和刀具幾何參數(shù)。對于韌性好、強度高、容易造成加工硬化的工件材料，宜采用前角較大且有負倒棱的刀具，以較低的Vc、較高f 和ap，使刀具刃口既鋒利又有一定強度，改善散熱條件和加工硬化情況。

2.合理選擇切削液，可以改善金屬切削加工條件

2.1切削液的種類

（1）水溶液：主要成分是水，為防止機床和工件生銹，常加入防銹劑，主要用于粗加工和普通磨削加工，常用的有肥皂水和蘇打水。

（2）乳化液：乳化油加95%～98%水稀釋而成的一種乳白色切削液，主要起潤滑作用。

（3）切削油：以礦物油（機械油、輕柴油、煤油）為主要成分并加入一定添加劑而構(gòu)成的切削液。加入添加劑可提高潤滑效果，切削油的潤滑、防銹性能好，但流動性差，冷卻、清洗作用比較差。

2.2切削液的合理選擇和使用方法

根據(jù)刀具材料、工件材料、加工方法和技術(shù)要求等具體情況，來合理選用切削液。

（1）硬質(zhì)合金耐熱性高，一般不用切削液。必要時可用低濃度乳化液或水溶液，則必須連續(xù)、充分地澆注，以免冷熱不勻使刀具產(chǎn)生應(yīng)力而引起裂紋。

（2）高速鋼刀具耐熱性差，需采用切削液。

（3）加工鑄鐵、鑄造黃銅等脆性材料，一般不用切削液。

使用切削液時，還要注意使用方法，切削液應(yīng)澆注在切削變形區(qū)（發(fā)熱核心區(qū)），不應(yīng)該澆注在刀具和工具上。

3.刀具幾何角度的選擇

合理選擇刀具的角度，可以保證工件的加工質(zhì)量，獲得較高刀具壽命，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

3.1前角的選擇

前角的選擇應(yīng)遵循“銳字當先，銳中求固”的原則，同時，還要考慮工件材料、刀具材料及加工工藝要求等因素：

（1）工件材料的強度和硬度低，可采用較大前角，減小切削變形；工件材料的強度和硬度高，可采用較小前角，以保證刀尖強度；當工件特別硬時，應(yīng)選用很小的前角，甚至負前角。

（2）加工塑性材料應(yīng)取較大前角，加工脆性材料應(yīng)取較小前角。

（3）粗加工、斷續(xù)切削和承受沖擊載荷時，為保證切削強度，取較小前角甚至負前角。

（4）高速鋼刀具比硬質(zhì)合金刀具韌性好，前角比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°。

通常情況下，采用硬質(zhì)合金刀具加工有色金屬時，前角較大，可達30°。加工鑄鐵和鋼件時，強度和硬度高，r。=10°～15°；加工高錳鋼鈦合金時，為了提高刀具強度和導(dǎo)熱性能，選用小于10°的前角；加工淬硬鋼時選負前角（-15°

3.2后角的選擇

3.2.1后角選擇原則

通常在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度前提下，后角a。取小值。一般粗加工、工件硬度較大時，為使刀刃強固，取較小后角，a。=6°～8°；精加工或工件硬度較小時，為減小摩擦和粗糙度值，取較大后角，a。=8°～12°；在相同條件下，高速鋼刀具的后角比硬質(zhì)合金刀具稍大些；強力車削、車斷或工件剛性差時，后角a。=3°～6°。

3.2.2副后角選擇

副后角的作用是減少副后刀面與已加工表面間摩擦，其數(shù)值一般與主后角相同，但對切斷刀、車槽刀等，為保證刀刃強度，一般副后角a。′=1°～3°。

3.3主偏角Kr的選擇

（1）一般粗車時（無中間切入），工件剛性好，Kr取45°、60°、75°；工件剛性差時，Kr取65°、75°、90°。

（2）精車（無中間切入）時，工件剛性好，Kr取45；工件剛性差時，Kr取60°、75。

（3）車細長軸、階臺軸、薄壁件時，Kr取90°。

4.切削用量的合理選擇

4.1粗加工時切削用量的選擇

粗加工時切削用量的選擇次序是：先采用盡量大切削深度ap，其次選盡可能大進給量f，最后根據(jù)刀具耐用度，確定合理切削速度Vc。

（1）切削深度ap：根據(jù)工件加工余量和工藝剛性確定，保證精加工、半精加工余量前提下，盡量將粗加工余量h一次切除，即ap=h；若余量過大，工藝系統(tǒng)剛性不足時，分多次走刀。

（2）進給量f ：根據(jù)工藝系統(tǒng)剛性并考慮斷屑情況盡量選用較大值。`選擇時可根據(jù)工件材料、表面粗糙度、刀尖圓弧半徑，預(yù)選一個切削速度后，再選取進給量。

（3）切削速度Vc：根據(jù)機床功率、刀具耐用度、工件材料、刀具材料，通過計算確定切削速度。在實踐生產(chǎn)中，一般按經(jīng)驗或有關(guān)手冊資料來選取切削速度。

4.2半、精加工時切削用量的選擇

（1）切削深度ap：精加工余量較小，所以半精車時ap=1-2㎜；精車時ap=0.5-0.8㎜。

（2）進給量f：主要受加工精度和表面粗糙度的限制，一般應(yīng)選得小些。

（3）切削速度Vc：Vc主要受刀具耐用度的限制，所以，硬質(zhì)合金刀具采用較高速度（1.33-1.6m/s）；高速鋼刀具采用較低速度（0.05-0.13 m/s）。

5.切屑的控制

5.1切屑的卷曲和流向

（1）切屑的卷曲是由于切屑變形及切屑排出時遇到刀具上斷屑槽、凸臺、附加擋塊及其它障礙物所造成的。

（2）切屑的流向主要受刃傾角的影響。

5.2斷屑

在生產(chǎn)實踐中，斷屑主要有兩種形式，一種是切屑在流出的過程中遇到障礙物，受到彎曲力矩作用而折斷；另一種是切屑在流動過程中靠自重甩斷（理想狀態(tài)下，L=40㎜-60㎜）。

控制斷屑最常用的措施，是在前刀面上磨制斷屑槽或在刀具前面安裝斷屑器。斷屑槽的形式通常有折線型、直線圓弧型、全圓弧型斷屑槽三種。

6.結(jié)束語

提高機械加工質(zhì)量和生產(chǎn)率是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前，我國大力發(fā)展職業(yè)技術(shù)教育，為社會培養(yǎng)了一大批高素質(zhì)的技能型人才。那么，在職業(yè)教育中，教師在傳授理論知識同時，更要重視學(xué)生實際操作能力訓(xùn)練，達到理論和實踐相結(jié)合目的。

【參考文獻】

[1]周星元，梅順齊.機械制造技術(shù)（下冊），中國水利水電出版社，2008.

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