轴类工件的车削表面质量与控制[1].doc

轴类工件的车削表面质量与控制
【摘要】本文就材料、刀尖圆弧半径和修光刃、积屑瘤、鳞刺、振动切削刃对表面粗糙度的影响进行了详细的分析，并提出了控制措施。
【关键词】表面粗糙度材料刀尖圆弧半径和修光刃积屑瘤鳞刺振动影响防止减小措施
表面粗糙度是指被加工表面所具有的较小间距和微小峰谷平面度。它是鉴定加工表面质量的重要指标之一。
材料对表面粗糙度的影响
加工弹塑性材料时，刀具对金属材料挤压所产生的塑性变形和刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性越小，金属塑性变形越大，加工出的表面粗糙度值越大。因此，为了改善对中碳钢和低碳钢材料工件的切削性能，降低表面粗糙度值，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。加工塑性材料时，切削速度对积屑瘤和鳞刺的影响非常显著。切削速度较低易产生鳞刺，低速至中速易形成积屑瘤，粗糙度也大。避开这个速度区域，表面粗糙度值会减小。
加工脆性材料时，切屑发生的塑性变形非常小，切屑成小粒或粉状排出，对刀尖不断地冲击，由于切屑的崩碎而在已加工表面留下许多“坑坑”，不容易得到光洁的表面。因而在精加工时，将车刀前刀面磨成平直切削刃，应用修光刃以及对切削用量进行合理的调整等都是很必要的。切削脆性材料时，还会产生崩碎切屑，切屑崩碎时的裂缝深人到已加工表面之下，使粗糙度增大。此外，排屑状况、机床设备的精度和刚度等，也会影响已加工表面的表面粗糙度。加工脆性材料时，因为一般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以切削速度对表面粗糙度基本无影响。
刀尖圆弧半径和修光刃对表面粗糙度的作用和改善
（1）刀尖圆弧半径的应用刀具形状对工件的表面粗糙度有着直接影响，当使用刀尖切削轴类工件会留下一定的残留面积，当使用圆弧切削刃时也会留下一定的残留面积。由于表面粗糙度值主要取决于残留面积的高度，所以，切削加工时，选择较大的刀尖圆弧半径以及小的进给量，都可以降低表面粗糙度值。但是，是不是说粗加工中为了切削顺利，应采用小的刀尖圆弧半径，而精加工时，为了提高被加工表面的光洁性，就应该采用大的刀尖圆弧半径呢？事实上，当刀尖圆弧半径增大时，车刀的圆弧刃增长，其主偏角小于直线刃主偏角，容易引起切削中产生振动，并且，会使切屑热增多；但是，车刀切屑刃工作长度的增加，改善了散热条件，使切削温度降低，同时使刀尖强度增大，有利于降低加工表面的表面粗糙度值。刀尖圆弧半径一般选用在0.2~2mm,它可依据以下几点：
1）粗车时，切屑变形严重，切削力大，切削热多，可选用较大的圆弧半径；精车时，考虑加工精度和表面粗糙度值，选用适当的圆弧半径。
2）工艺系统（工件、车床、车刀、夹具）刚性较好时，应选用较大的圆弧半径，反之，应选用较小的圆弧半径。
3）对较硬材料或容易引起车刀磨损的材料，应选取较大的圆弧半径，反之，应选用较小的圆弧半径。
车刀上的刀尖半径常与过渡刃、刃倾角和前角等几个角度有关，有的车刀刀尖处不采用大的圆弧，而是采用直线过渡刃或与前脚、刃倾角等角度协调配合，加工中应根据具体情况合理选用和确定。
（2）修光刃的应用修光刃就是在过渡刃和副切削刃之间磨出一小段直线刃，这样对轴件表面可起到修光作用。修光刃有时与刀尖圆弧半径配合应用，单独使用有车刀圆弧半径的车刀车削出的轴件表面与刀尖圆弧半径和修光刃结合应用的车刀车出的轴件表面比较，后者比前者明显地降低了表面粗糙度值。
修光刃是和车刀进给方向相平行的一小段直线切削刃，它有时是在刃磨刀具以后用磨石研磨出来的。它之所以起到使轴件表面光洁的作用，主要是因为这一段直线切削刃可以把工件表面刮平。它的宽度应合理选择，太宽了刀具切削困难（阻力大、振动大），太窄了起不到修光的作用。通常它的宽度比进给量大一些，采用1.1~1.2倍进给量的数值。
积屑瘤的作用和影响
车削时，经常可以看到在刀尖附近黏附着一小块金属，这就是积屑瘤。
由于积屑瘤本身硬度很高，同时又突出在刀尖处，所以，随着积屑瘤的产生增长消失而变化，其刀具对背吃刀量也不断发生变化，这样就提高了加工出来的表面粗糙度，并且，被工件带走的积屑瘤，有的附着在工件表面，有的则嵌入加工表面内，因而又可造成工件表面的硬度不均。
还应指出的是，积屑瘤的出现，固然有上述缺点，但由于它的产生，使得刀具的刃部受到一定的保护，且使刀具后刀面与加工表面的磨损大大的减小。特别是积屑瘤长在刀尖上呈楔形，就相当于增大了刀具的前角，利于降低切削力，因而对于粗加工是有好处的。
防止积屑瘤产生的主要措施是：
1）降低刀具前刀面的表面粗糙度，使切屑刀具前刀面摩擦减少。2）采用较高或较低的切削速度，避开易产生积屑瘤的速度值
3）控制刀具的前角，低速切削时，用较大的前角，高速时用较小的前角。
4）充分使用切削液。
5）减小进给量和减小主偏角数值。
6）提高材料的硬度和降低工件的塑性，也可减少积屑瘤的可能性。
4.刀具磨损