車削加工常見難題的解決

雖然在車削時幾乎不可能考慮到所有的因素，但專家們認為應該考慮下文所提及的車削加工的五個方面。需要注意的是，每個因素都有可能對其他因素產生潛在的影響。因此，不能就一個問題單獨來看，建議機械師充分考慮車削時的各個因素。

將冷卻液直接作用於切削刃對於熱處理、排屑和表面光潔度來說非常重要

熱處理

Exsys刀具公司的銷售經理ScottLeitch說「必須要找出一種散熱的方法。如果刀架在運行過程中沒有冷卻液作用在其頂部，則熱量會增加，並可能對刀具壽命、表面光潔度和零件質量產生影響。另外，密封刀架（用於冷卻液的應用）有助於冷卻液更有效地散熱。」

美國的沃爾特有限責任公司的產品經理Kurt Ludeking表示，理論上來說，大多數機床都配有冷卻液噴口，操作人員只需要將冷卻液噴口引導至切割區域，以便使用冷卻液對該區域進行散熱。這因為受到很多因素的影響，這種方法只是有時候才有效果。在日常維護過程中，冷卻液流動方向可能會發生偏差，還有可能會被濺出的切屑影響冷卻液的流動路徑。如果沒有充分利用冷卻液，則散熱效果不會明顯，並且最後會得到嚴重的月牙窪磨損和後刀面磨損。

最佳的解決方案是將冷卻液通過高壓噴出，但並不適用於所有情況，例如：不滿足放置笨重的高壓設備的條件時，又或者當零件太薄、微細難以承受壓力時。

Ludeking說：「如果沒有通過高壓的冷卻液的話，可以通過刀架將冷卻液直接引導進入刀刃，即使約150 psi左右的壓力相對較低，但這對於大多數現代機床來說是足夠的。因此，只要冷卻液能夠被引導在刀刃上，就可以獲得很好的冷卻效果。」

雖然熱處理是相當重要的，但並不是每個人都認為是主要的因素。山高有限公司的產品經理Don Graham表示，雖然熱處理對刀具壽命起了相當重要的作用，但是由於現代刀具幾何形狀和塗層的發展，熱處理的影響也大大減弱。他說：「雖然刀具壽命與熱處理有很大的關係，但是隨著企業生產的現代化刀具的發展，熱量已不再是一個問題。我認為過分考慮熱處理的人可能只是沒有在正確的速度和進給條件下使用刀具。」

安裝選擇

Graham不建議操作員把精力放在熱處理上，而應該放在優 化刀具和刀柄的選擇上。他說「我認為沒有一個切削刀具公司，包括山高，有簡單的方法來選擇「最好的」切削刀具。當獲得適合工件設計的刀具時，大約有8到10個常見的刀具形狀，每一個形狀都可以應用在不同的方向上。所以，首先需要確定合適的刀具形狀，然後找出其應用的方向，最後找出所加工工件的合適的進給、速度和等級。如果選擇合適的話，這種方法適用於所有的加工，而且應該不會產生什麼問題。」

Hurco的TMi系列數控車床適用於通用車削，並提供了手動車削到數控車削的簡單過渡

哈斯自動化公司的數控車床產品技術專家米爾頓·拉米雷斯（Milton Ramirez）指出了安裝的重要性，並特別指出在車削時，穩定的安裝是非常重要的。他說：「安裝始終是至關重要的。只要有條件，就可以使用夾頭，因為它們可以提供更大的抓地力，所以更加堅固。下一步要選擇好機床夾頭的材料和工件尺寸，使夾緊直徑與工件和夾頭相匹配。」

如果工件允許的話，他還建議使用支撐尾座，還指出了在工作時間長並且加工困難的車削中最好的支撐方式就是使用移動中心架。然而，這種類型的刀架僅在雙轉塔機床上可用，其中該工件由一個轉檯加工並由另一個轉檯支撐。因為只有一個轉塔的車床，最常見的夾緊工具是固定中心架，其支撐體是無法移動的。只有夾具才可以用於夾緊或釋放工件。

機床製造商赫克北美的產品技術專家邁克爾·科普說，一旦刀具和工件被固定，接下來重要的步驟就是選擇合適的刀具幾何形狀。他說：「刀具在刀尖圓弧半徑和特定刀具等級的選擇時，有時可以不局限於標準刀具的參數，比外圓車削和軸肩車削更複雜的操作是挑選合適的刀具幾何形狀，這是一個關鍵的步驟。增加刀具的導程角也會有所改善。較高的導程角和正前角刀具比具有較小切削角度的刀具會產生更好的表面光潔度。

表面光潔度

在所有的機械加工中，零件質量非常重要，表面光潔度是其主要組成部分。除了更高的導程角和正前角刀具，機械師如何從車削操作中獲得最佳的表面光潔度呢？根據沃特的Ludeking的說法，使用修光刃刀具可以獲得最佳的表面光潔度。它們的粗糙度是標準車削刀具的一半，並且以相同的進給速率離開工件表面。

精密冷卻液刀柄可將冷卻液儘可能作用切屑下方的有效工作區域，從而有利於切屑控制和刀具壽命，並提高速度

Ludeking表示：「適當使用修光刃刀具可以對錶面光潔度有很大的改善。缺點是它們往往會產生很大的刀具壓力，所以可能會遇到偏轉或振動的問題，尤其是很薄的部分。在進行輪廓切割時，應特別小心，因為修光刃刀具是為直線切割設計的，這意味著它們沒有真正的半徑。需要注意的是，實際半徑和正在編程的半徑會有所誤差。」

除了選擇修光刃刀具，山高的Ｇｒａｈａｍ還提供了一種非常規 的方法———加快工件轉速。他說：「這與常規的思維是相反的，但我認為旋轉的工件速度越快，就會變得越穩定。Ｇｒａｈａｍ引用陀螺效 應作為他的推理，把它比作騎自 行車：雖然以１ｍｉ／ｈ的速度騎自 行車可以努力保持直立，但是摩 托車在以１００ｍｉ／ｈ的速度曲線行 駛時幾乎是平行於地面的，並且 更容易糾正。 他說：「如果加工的工件是平衡的，你會得到同樣的效果。」

顫振

與討論的其他問題不同，振動幾乎完全可以避免。Hurco的Cope解釋說：「振動通常是由於使用不適當的速度和進給，或者由於工件或刀具缺乏剛性而引起的，從而增加了諧波和振動。一旦振動開始發生，幾乎不可能停止，因此，我們要防止振動發生。增大進給速率和更大的刀尖圓弧半徑可以減少振動，並且大的刀尖圓弧半徑能夠適應更高的進給速率，而且依然可以得到要所需的光滑的表面光潔度。

振動可導致表面光潔度不均勻（頂部）; 合適的安裝可以消除振動，形成精細的表面光潔度（底部）

Graham說任何導致偏轉的因素都會引起振動：初始參數不適當的選擇或使用已經磨損的邊緣進行切割、缺乏對刀具或刀架的合適的支撐、切割彈性材料，如沒有固定的幾何形狀的鈦、由不恰當的切屑控制和熱管理產生的積屑瘤——所有這些都可能引起振動。那麼解決方案是什麼？

Graham說：「固定安裝」說起來容易，但實際上很難做到，」Graham說。我們告訴人們，儘可能地努力尋找穩定的支撐，以獲得正在加工的工件最小的突出部位和刀架上最低的突出部分，如果可能的話就可以穩定的安裝。如果正在加工軸，並且機器有第二個轉塔，則可以在相對應的端部使用兩個刀架，以獲得更高的穩定性。還可以通過軸上方和下方的刀具，使相對的徑向力相互平衡。 更鋒利的切削刃也大大減少刀具壓力。」

他補充說：「我喜歡用儘可能快的速度加工工件，而現在許多主要製造商使用的刀具都比以前的刀具加工起來更快。」「許多人沒有利用這個優勢，山高的Duratomic鑲嵌式方法能夠以2,000 ft/min或者更快的速度加工鋼材，但在我的經驗中，很少有看到超過1000ft/min的。

切屑控制與排出

Ludeking解釋說，切削將產生切屑，而我們需要將切屑從切削中排出。切屑控制是一個特別具有挑戰性的難題，因為該工件不斷被削減。然而車削切屑與其他操作（如銑削）一樣都沒有自然的斷裂點。因此，切屑向上捲曲，並被斷屑槽切斷，但這會給加工帶來額外的切削熱。

根據該公司的說法，沃特的MP4幾何形狀用於各種進給和DOC條件下的切屑控制

他說：「斷屑槽斷屑效果越好，特別是在較硬的材料中，產生的熱量越多，這使我們回到了如何選擇合適的冷卻液的問題上。在車削過程中，針對切屑控制有很多不同的刀具幾何形狀，但是由於額外的熱量對加工產生一定影響。斷屑槽幾何形狀結合相應的進給速率可以控制切屑形成。越嚴格幾何形狀的斷屑槽能夠使進給速率越低，但是如果進給速度太低，則切屑可能長而且拉絲（不自斷），或者進給速度過高時，它們可能會粘結到切削刃。

Hurco"s Cope指出，切屑排出——從切屑區域排出切屑——對錶面光潔度有很大的影響。如果切屑在加工過程中與工件接觸，或者切屑又被重新切割，那麼表面光潔度將會受到不利影響。

他說：「轉盤操作中的切屑與其他操作不同，因為切屑經常被纏繞在工件本身上。可以讓冷卻液或空氣朝向刀具的尖端，並且防止工件表面上的切屑脫離方向進而與刀具接觸。所以，在車削過程中，使用帶有合適斷屑槽的刀具切斷切屑，來防止長且易拉絲的切屑形成變得非常重要。」

原載《工具展望》

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