车外沟槽和切断

任务二　车外沟槽和切断

一、工作任务

加工如图4．6所示矩形沟槽轴。

二、相关知识

1．外沟槽的种类

车削外圆及轴肩部分的沟槽，称为车外沟槽。常见外沟槽（见图4．7）有：外圆沟槽、45°外沟槽、外圆端面沟槽和圆弧沟槽。

2．车刀的装夹

（1）刀尖对准工件中心或低于中心0．1mm。

（2）刀头伸出长度不能过长，否则车刀刚性变差、易折断。

（3）车刀的轴线必须垂直于工件轴线，否则车出的槽壁可能不平直，会影响工件质量。

3．外沟槽的切削方法

（1）车削精度不高和宽度较窄的沟槽（见图4．8（a））时，可用刀宽等于槽宽的车刀一次进给车出。

图4．6　矩形沟槽轴零件图

图4．7　常见外沟槽

（a）外圆沟槽；（b）45°外沟槽；（c）外圆端面沟槽；（d）圆弧沟槽

（2）车削有精度要求的沟槽（见图4．8（b））时，一般采用两次直进法车出。即第一次车槽时，槽壁两侧留精车余量，然后根据槽深、槽宽进行精车。

（3）车削较宽的沟槽（见图4．8（c））时，可采用多次直进法车出，在槽两侧留精车余量，然后根据槽深、槽宽进行精车。

图4．8　外沟槽的车削

（a）窄沟槽的车削；（b），（c）宽沟槽的车削

（4）车削较小的圆弧沟槽时，一般以成型刀一次车出；较大的圆弧沟槽，可双手联动车削，以样板检查修整。

（5）车削较小的梯形槽时，一般以成型刀一次车出；较大的梯形槽，通常先切直槽，然后用梯形刀直进或左右切削。

4．外沟槽的检查和测量

（1）精度要求高的沟槽：通常用千分尺（见图4．9（a））和样板（见图4．9（b））测量。

（2）精度要求低的沟槽：可用游标卡尺（见图4．9（c））测量。

图4．9　外沟槽的测量方法

（a）千分尺测量；（b）样板测量；（c）游标卡尺测量

5．切断

1）切削用量的选择

由于切断刀的刀体强度较差，应尽量选择较小的切削用量。硬质合金车刀的切削用量比高速钢车刀稍大些，切断钢件时的切削速度比切断铸铁材料的切削速度要高，而进给量要小一些。

（1）背吃刀量：横向切削时，背吃刀量等于垂直于工件已加工表面方向量得的切削层厚度。所以切断和车外沟槽时的背吃刀量应等于切断刀的主切削刃宽度。

（2）进给量：用高速钢切断刀切断钢料时f＝0．05～0．10mm／r，切断铸铁时f＝0．10～0．20mm／r；用硬质合金切断刀切断钢料时f＝0．10～0．20mm／r，切断铸铁时f＝0．15～0．20mm／r。

（3）切削速度：用高速钢切断刀切钢料时v_c＝30～40m／min，切铸铁时v_c＝15～25m／min；用硬质合金切断刀切钢料时v_c＝80～120m／min，切铸铁时v_c＝60～100m／min。

2）切断方法

（1）直进法（见图4．10（a））：沿垂直于工件轴线方向进行切断。此法效率高，但对车床、切断刀的刃磨和安装要求较高，否则容易折断刀体。

（2）左右切削法（见图4．10（b））：切断刀在轴线方向往复移动，随之两侧径向进给直至切断工件。在切削系统（刀具、工件、车床）刚性不足的情况下采用。

（3）反切法（见图4．10（c））：工件反转，车刀反向装夹，适用于较大直径工件的切断。

切断工件时，由于排屑困难、散热条件差、切削刃容易磨损，极易造成“扎刀”和刀体断裂的情况。为了克服上述缺点，可采取措施控制切屑形状和排屑方向。理想的切屑是呈带状从工件槽内流出，再卷成“圆锥形螺旋”、“垫圈形螺旋”或“发条状”向外排出，这样能有效防止“扎刀”。或者在切断刀上磨出3°的刃倾角（左高右低）。刃倾角太小切屑在槽中呈“发条状”，不能理想地卷出；刃倾角太大，刀尖不对准工件中心，排屑困难，容易损伤工件表面，并使切断工件的平面歪斜，造成“扎刀”。

图4．10　切断的三种方法

（a）直进法；（b）左右切削法；（c）反切法

卷屑槽的大小和深度要根据进给量和工件直径大小确定。进给量大，卷屑槽相应增大；反之，减少。否则，切屑极易呈长条状缠绕在车刀和工件上，产生严重后果。

6．切断工件时减少振动和防止刀体折断的方法

1）减少振动的措施

（1）适当增大前角，但不能过大，一般控制在20°以下，使切削阻力减少；同时适当减少后角，在刀刃附近起消振作用，防止工件振动。

（2）在主切削刃附近磨R0．5mm的凹槽，不仅能消除振动，还能起导向作用，保证切断的平直性。

（3）大直径工件宜采用反切法，可防止振动，且排屑方便。

（4）选择适宜的主切削刃宽度。主切削刃太宽，引起振动；太窄，刀体强度下降，易折断。

（5）改变刀柄的形状，增大刀柄的刚性。把刀柄下面作成“鱼肚形”，可减轻或消除振动。

2）防止刀体折断的方法

（1）增强刀体强度，副后角、副偏角不要过大，其前角亦不能过大，否则容易产生“扎刀”使刀体折断。

（2）切断刀应安装正确，不能歪斜或高于、低于工件中心太多。切断实心工件时，切削刃应与工件中心等高。

（3）切断毛坯工件前，应先车外圆或开始时尽量减少进给量。

（4）手动进给切断时，手柄摇动应连续、均匀，若切削过程中必须停车时，应先退刀后停车。

三、工艺准备

1．分析图纸

（1）明确形状：该零件为带有外矩形沟槽的简单轴类零件，由两个外圆和一个矩形槽组成。

（2）分析尺寸要求：该零件外圆的尺寸精度要求较高，沟槽尺寸精度要求较低，其中外圆的表面结构为R_a1．6μm，沟槽的表面结构为R_a3．2μm。

（3）材料：毛坯材料为45＃钢，φ40mm×80mm。

2．刀具选择

加工该零件时选择一把焊接式硬质合金90°偏刀，一把硬质合金45°车刀，一把刀宽为4mm的高速钢切槽刀。

3．准备量具、工具

（1）选用游标卡尺、千分尺和深度尺，并校准精度。

（2）准备弹簧刀杆、常用工具（卡盘、扳手等）。

4．选择装夹方法

采用三爪卡盘对工件进行装夹。

5．编写加工工艺

（1）装夹φ40mm的毛坯材料，伸出50mm。

（2）车端面。

（3）粗车φ36mm外圆至φ36．5mm，长42mm。

（4）粗车φ30mm外圆至φ30．5mm，长30mm，并保证φ36外圆长12mm。

（5）车槽宽10mm，直径φ20mm，并保证右端φ30外圆长10mm。

（6）精车φ36mm、φ30mm外圆至尺寸。

（7）倒角、倒钝。

（8）综合检查后取下。

6．确定切削用量

（1）粗车端面、外圆时：n＝450r／min，a_p＝2～3mm，f＝0．2mm／r。

（2）精车端面、外圆时：n＝860r／min，a_p＝0．2～0．3mm，f＝0．1mm／r。

（3）粗车矩形槽时n＝200r／min，精车矩形槽时n＝80r／min。

四、任务实施

（1）工件安装：三爪卡盘，工件伸出50mm夹紧。

（2）刀具安装：分别将90°偏刀、45°车刀、切断刀装夹在方刀架上，调整好刀具高度和伸出长度，夹紧刀具。

（3）按照编写的加工工艺对工件进行加工。

五、考核评价

（1）学生对工件进行自检，填写“考评评分表”（见表4．2），并同工件一起交给老师。

（2）教师对工件进行检查，对学生整个任务的实施过程进行分析，并填写“考评评分表”对学生进行成绩评定。

表4．2　考评评分表

六、思考与练习

（1）常用的外沟槽的检查和测量方法有哪些？

（2）切断工件时如何防止车刀刀体折断？

（3）按图4．6所示要求，加工出合格的工件。