精密外沟槽精车工艺分析

精密外沟槽精车工艺分析

毛青

（广西机械高级技工学校，广西柳州545005）

摘要：针对液压活塞工件外矩形槽的槽底表面粗糙度要求达到Ra 0.8 µm的精密加工问题，采用在普通数控车床上精车的办法，从刀具选择、刃磨到进刀方式以及防止车刀产生积屑瘤等，制订了周密的工艺过程，结果使工件稳定地达到了技术要求，为类似工件的加工提供了成功借鉴。

关键词：精车；外沟槽；刀具；工艺分析

Analysis of Precision Turning Process Outside the Tank

MAO Qing

(Guangxi Senior Mechanical Technician School, Liuzhou Guangxi 545005，China ) Abstract:For the out rectangle groove of hydraulic piston workpiece, the requirements for the end of a rough surface reached Ra 0.8 µm precise work, By precision turning on a common CNC lathe, from the choice of cutting tools, grinding into the way to input knife, and to prevent the silver wire chip when turning tools. Made the process, achieved the stability, provided successful examples for similar specifications for the processing .

Key words:precision turning outside groove cutter process analyse

作者简介：毛青（1965—），男，广西临桂人，讲师，研究方向：职业教育。

有一批液压活塞零件共100件，工期5天。活塞上有两个外矩形槽，槽底表面加工质量要求特别高，如图1所示。矩形槽宽度分别为5 mm和18 mm，槽深均为5 mm，槽底直径尺寸均为Φ 40 h7（0 -0.025），沟槽底面表面粗糙度Ra 0.8 µm。要使用普通数控车床加工，必须设法改进车削加工工艺，选择合理的刀具材料、刀具参数、切削用量和改变进刀方法，才能保证达到技术要求。

图1 活塞零件上的外沟槽

1 刀具选择

在数控车床上精车外矩形槽，首先要考虑的，是选用耐磨性好、重复定位精度高的数控切槽刀。但数控切槽刀的刀片材料均为硬质合金，无论有无涂层，主切削刃都不够锋利，多次加工试验，均达不到Ra 0.8 µm的表面粗糙度要求。经过综合分析比较和加工试验，证明韧性好、强度高、刃磨性能好的高速钢刀具，能够在普通砂轮机上刃磨出锋利的切削刃，满足加工要求。为提高车刀耐磨性，选用超硬高速钢作为外沟槽精车刀的刀具材料。

2 刀具刃磨

外沟槽精车的几何形状和几何参数如图2所示。由于零件表面加工质量要求较高，因此对刀具刃磨的要求也不同一般。

（1）刀头宽度。普通切槽刀刀头宽度，在槽宽尺寸允许的情况下，通常选择3～4 mm较为合理。在这里，为适应特殊的斜向进刀方式和防止产生振纹，车刀刀头刃磨宽度为1.5 mm，刀尖过渡刃为0.3 mm ×45°。

图2 外沟槽精车刀几何形状参数

（2）前角。为了保证精车刀具锋利，切削轻快，减少积屑瘤，车刀应选取25°～30°的大前角。精车时，背吃刀深度和进给量很小，切削力不大，对车刀切削部分的强度要求不高，另一方面，高速钢材料本身强度高、韧性好、散热性能优良，也允许车刀选择较大前角。

（3）刃倾角。刃磨车刀时，必须使主切削刃的刃倾角等于0°，以保证矩形沟槽槽底平直，保证直径尺寸精度及圆柱度等技术要求。

（4）主副偏角。切槽精车刀的刀头宽度尺寸较小，仅1.5 mm。若两侧副切削刃按常规选直线形、副偏角选3°，刀头根部宽度尺寸将小于1 mm，严重削弱刀头强度。因此把副切削刃改为折线形、切削部分副偏角改为10°，以提高刀头强度，减小副切削刃与工件的摩擦。

车刀主偏角应为90°。

（5）主副后角。刃磨车刀时，实际主后角可选6°～8°，使刀具锋利，并减小后刀面与工件的摩擦，有利于保证工件表面粗糙度。副后角取3°～5°为宜。

切槽精车刀在砂轮机上刃磨完毕后，用细油石仔细研磨车刀前刀面和主后刀面，使前刀面和主后刀面切削部分表面粗糙度小于Ra 0.8 µm，并保持主切削刃锋利平直。

3 进刀方式

精加工表面粗糙度要求不高的矩形槽时，车削过程通常分为两个工步：第1工步，车刀沿横向进刀，车至工件规定的直径尺寸；第2 工步，车刀沿纵向进刀，完成沟槽底面的车削加工，进刀路线如图3所示。

图3 常规进刀路线

由于车床振动、工件材质不均匀等诸多复杂因素的影响，造成切削过程及切屑层厚度极不稳定，第1工步横向进刀时，在车刀前刀面上容易产生积屑瘤，工件加工表面出现不规则的线痕，严重影响工件表面加工质量。

要避免工件加工表面出现线痕，达到降低工件表面粗糙度的目的，就必须采取措施，设法增加车刀实际切削时的前角、同时减小切削层厚度，防止车刀前刀面产生积屑瘤。

行之有效的办法是，第2工步进刀方法不变，将第1工步的横向进刀，改为斜向进刀，改变切屑流向，增加实际前角、同时切削层厚度变得更薄，使前刀面不易产生积屑瘤。

实际加工表明，在刀具保持锋利的前提下，刀具横向进给量0.05 mm、同时沿纵进给的进给量达到3.5 mm时，刀具前刀面基本不出现积屑瘤，工件表面粗糙度能稳定达到Ra 0.8 µm的技术要求。窄槽进刀路线如图4所示，宽槽进刀路线如图5所示。

图4 窄槽进刀路线图5 宽槽进刀路线

4 切削用量

切削用量的选择合理与否，对工件表面加工质量和刀具寿命都有很大影响。切削用量主要包括背吃刀量、切削速度和进给量。

背吃刀量过大，刀具磨损加快，容易产生积屑瘤，对精加工很不利；背吃刀量过小，无法去除上道工序留下加工痕迹，都会影响工件表面加工质量。背吃刀量取决于半精车后剩余的精余量。精车外沟槽时，精车余量应小于0.1 mm，以0.05～0.06 mm为宜，半精车后表面粗糙度应小于Ra 3.2 µm。

精车时，切削速度不能高于高速钢刀具材料允许的60 m / min的最高切削速度。为兼顾刀具寿命和加工效果，可选择30 m / min的切削速度。虽然在此切削度下，比较容易产生积屑瘤，采取其他措施，能有效地加以抑制，保证加工质量。

进给量选0.02～0.05 mm /r，容易获得比较理想的加工效果。

5 切削液