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普通车床高速切削加工改进
2019-4-24  来源:齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司  作者:付川川

      摘 要:文章对普通车床高速切削加工技术的改造工艺进行探讨,使改进后的加刀运行转速达3000r/min以上,并提高设备的进给率,当改进设备应用于大批量生产大孔和大平面的零部件加工工艺当中,实现工作效率的大幅度提高。文章所探讨的普通机床的改造方案属于低成本改进方式,可以为中小型企业在设备改造方面提供参考性建议。
  
      关键词:普通车床;高速切削;设备改造
  
      切削加工技术的不断发展,对汽车制造、航空航天领域、机械制造以及模具制造中具有较高的应用价值。高速切削已经发展成为切削加工工艺的关键技术。目前,对于高速切削加工技术而言,国内对其技术理论、设备制造、工艺方案以及实践应用都进行了一系列学术研究,并取得了丰硕的研究成果。在高速机床的切削技术方面,国内研究甚少。它作为影响整个工艺加工效果的关键因素,也影响国内高速加工技术发展,值得国内技术人员对其进行深究。
  
      对于国内当前的机械制造行业来讲,还需要大量的高速切削机床进行生产加工,但国内企业所采用的高速切削机床设备,绝大部分还都依赖国外进口,且进购价格普遍昂贵,根本无法适应小型企业进行生产和应用。针对这一现象,文章对普通车床高速切削加工技术的改造措施进行探讨,对改造普通机床的高速切削技术具有一定的参考价值。
  
      1、切削速度的改进方法
  
      在切削速度上,旧式普通车床的主轴转速普遍偏低,为了提高床车的主轴转速,可以通过在车床溜板上安装一个电动机,并将刀柄与电机轴相连,这样的改造方案可以在主轴旋转的情况下带动刀具的旋转,增加刀具的相对转速,并达到3000r/min以上;而在切削刀具的进给率方面,由于切削速率的优化,使得其主轴转速明显提高,其进给率也有相应的提高,使得其对各种材料的切削进给速度比普车快了2~3倍。
  
      基于以上两点,实现切削速度和进给率两方面加工性能的提升,可以显著提高使机床的整体工作效率,单位时间内的材料切除率也会提升至普车机床的2~3倍。为了降低企业在改造方面的投入成本,电动机可以从报废的旧式铣床设备上拆卸得来,其转速也可以达到30~1500r/min。设备经改进后,其最快相对转速可以达到3500r/min,切削进给速度也提高了2成之多。
  
      2、设备改装注意事项
  
      首先,切削加工改进工前,检测车床导轨的直线度和平行度,其误差不能大于被加工零件相对位置公差的1/6。设备在刀夹系统的结构设计上,需要保证刀具的悬伸量足够小,从而提高刀具的刚韧度,确保加工质量。
  
      其次,在将电机与刀夹系统进行连接的过程中,需要将连接体系固定牢固,对于刀夹系统刚性要求也要提高。在刀具初始设计中,可能存在刀具设置不对称的现象,在改进过程中需要重新对刀具进行调整,进而确保刀具系统的稳定性。如在改进过程中没有将连接体系固定好的话,刀柄在高速运转的情况下很容易引起主轴及连带部件的松动,严重者还会造成刀具的不规则磨损,减少了刀具的使用寿命,零部件的加工质量也会因此受到影响。为了增加其牢固性能,可以在电动机的前端平面上安装几个深槽孔,使刀夹系统不光通过花键轴与电机进行接触,还可以通过法兰面与电机平面接触。这样的改进措施不但方便了定位套的布置,进而加强了其与刀杆的紧密配合,还可以防止刀具的额外震动,保证整个改装系统的可行性及稳固性,从而提高产品的加工质量。另外,这样的改进措施也能够很好的提高刀夹系统的刚韧度。
  
      再次,在改进过程中,可以在导轨附近的适当位置增加一个行程开关,从而完成对刀具行程的控制;同时,还可以安装挡铁,进而控制车床削孔的深度,提高加工质量和效率。在溜板面上设计、安装一个调整装置,可以根据工作需要实现对电机和刀夹系统整体高度的调整。在设备启动前,通过对高度的调整,可以确保刀具的回转轴线与主轴轴线的平行性,进一步提高加工精度。
  
      最后,在完成改装后,在刀具的选择使用上,适宜采用大尺寸、质地坚硬的合金刀具,进而提高刀具的刚韧度。同时需要注意刀柄结构的设计,尽量保持刀具在快速运转中的稳定性,不会由于速度的增大,对加工产品质量产生不好的影响。
  
      3、结束语
  
      经实践证明,按照上述的改装方法对普通车床车的切削技术进行改造,可以使加工出来的产品的表面粗糙度达到Ra6.3,φ64孔表面粗糙度达到Ra1.6,符合工艺生产的要求。进而得到结论:通过在车床溜板上安装一个电动机,并将刀柄与电机轴相连,可以使改装后的设备切削速度增至两倍多,加工零件的表面质量也得到了大幅度提高。同时,在实践中还发现了一个规律:若刀具轴线与被加工表面间的夹角过大,则当刀具的进给速度加大时,其表面粗糙度也会随之加大,发生上述现象的原因主要在于垂直于刀具方向的切削力在增大的过程中,会使工艺系统产生额外的振动。因此在加工过程中需要使刀具的轴线与被加工表面的法线角度尽可能缩小,这样才不会影响改进后设备的工作质量。
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