车削

车削是一种加工形式,一种材料去除过程,用于通过切割不需要的材料来创建旋转部件。转动过程需要转动机或车床、工作件、夹具和切割工具。工作件是固定在夹具上的预形材料,它本身连接到转动机,并允许高速旋转。切割机通常是单点切割工具,也固定在机器中,尽管有些操作使用多点工具。切割工具馈入旋转工作件,并以小芯片的形式切割材料,以创建所需的形状。
转动用于产生具有许多特征的旋转(通常是轴对称的)部件,如孔、凹槽、螺纹、锥形、各种直径步骤,甚至轮廓表面。完全通过车削制造的部件通常包括数量有限的组件,可能用于原型,如定制设计的轴和紧固件。车削也常用作辅助工艺,用于添加或优化使用不同工艺制造的部件的功能。由于车削可以提供高公差和表面表面完成,因此非常适合为其基本形状已经形成的部分添加精密旋转功能。

典型可行
形状薄壁:圆柱形
固体:圆柱形
 
部分尺寸直径: 0.02 – 80
材料金属
合金钢
碳钢
铸铁
不锈钢
铝铜
镁锌
陶瓷
复合材料铅


表面完成16 – 125 μin2 – 250 μin
公差± 0.001± 0.0002
最大厚度0.02 – 2.50.02 – 80
数量1 – 10001 – 1000000
周期小时
优势所有材料兼容性非常好的公差短交前时间
劣势限于旋转部件部分可能需要多个操作和机器高设备,成本显著,工具磨损大量报废
应用机器部件、轴、发动机部件

过程周期

生产给定数量的零件所需的时间包括初始设置时间和每个零件的周期时间。设置时间由设置转动机、计划工具移动(无论是手动操作还是按机器执行)并将夹具设备安装到转动机中的时间组成。周期时间可分为以下四次:

1.装载/卸载时间:工作件装载到转动机并将其固定到夹具所需的时间,以及卸载已完成部分所需的时间。负载时间取决于工作件的大小、重量和复杂性,以及夹具的类型。

2.切割时间:切割工具为每次操作在工作件中进行所有必要的切割所需的时间。任何给定操作的切割时间通过将该操作的总切割长度除以馈送速率(即工具相对于工作件的速度)来计算。

3.空闲时间:也称为非生产时间,这是在流程周期中发生的任何任务所需的时间,这些任务不会与工作件交互,因此会删除材料。此空闲时间包括工具接近和从工作件中缩回、工具在功能之间移动、调整机器设置和更换工具。

4.工具更换时间:更换已超过其使用寿命的工具所需的时间,因此成为有效切割的磨损。此时间通常不是在每个周期中执行,而是仅在工具的使用寿命达到之后执行。在确定周期时间时,工具更换时间会根据单个部分的生产进行调整,乘以工具更换的频率,即将切割时间除以工具寿命。

在车削过程周期之后,不需要后处理。但是,如果需要,则可用于辅助流程来改善该部分的表面完成。废料以从工作件上切割的小材料芯片的形式,通过切割工具的移动和润滑剂的喷洒从工作件中移开。因此,无需任何工艺循环步骤即可拆卸废料,这些废料可以在生产后收集和丢弃。

切割参数

在车削时,通过几个参数指定切割工具的速度和运动。
这些参数根据工作件材料、工具材料、工具大小等为每个操作进行选择。

切割馈送切割工具或工作件在主轴的一次旋转中前进的距离,以每转 (IPR) 英寸为单位测量。在某些操作中,工具馈入工作件,而其他操作中,工作件馈入工具。对于多点工具,切割进料也等于每颗牙齿的进料,以每颗牙齿英寸 (IPT) 为单位,乘以切割工具上的牙齿数量。

切割速度切割过程中工作件表面相对于切割工具边缘的速度,以每分钟表面英尺 (SFM) 测量。

主轴速度主轴的旋转速度和每分钟旋转的工作件 (RPM)。主轴速度等于切割速度除以进行切割的工作件的周长。为了保持恒定的切割速度,主轴速度必须根据切割的直径而变化。如果主轴速度保持不变,则切割速度会有所不同。

馈送速率 切割工具相对于工作件的移动速度,因为工具进行切割。进给速率以每分钟英寸 (IPM) 为单位,是切割馈送 (IPR) 和主轴速度 (RPM) 的产物。

轴向切割深度工具沿着工作件轴线进行切割时的深度,如在面向操作中。大轴向深度的切割将需要低馈送率,否则将导致工具的高负载和减少工具寿命。因此,当工具移动到每个通路的指定轴向切割深度时,通常会在多个通道中加工一个功能。

切割的半径深度工具在切割时沿工作件半径的深度,如车削或无聊操作。大径向深度的切割将需要低馈送速率,否则将导致工具的高负载和减少工具的使用寿命。因此,当工具在切割的径向深度移动时,通常会分几个步骤加工一个功能。

操作

在过程周期中,可以对工作件执行各种操作,以产生所需的部分形状。这些操作可分为外部或内部操作。外部操作修改工作件的外径,而内部操作修改内部直径。以下操作均由使用的切割机类型和切割机从工作件中取出材料的路径定义。

外部操作

内部操作

设备

转动机通常称为车床,可在各种尺寸和设计中找到。虽然大多数车床是水平转动机,但垂直机器有时被使用,通常用于大直径的工作件。转动机也可以按提供的控制类型进行分类。手动车床要求操作员在车削操作过程中控制切割工具的运动。转动机也能够被计算机控制,在这种情况下,它们被称为计算机数控 (CNC) 车床。CNC 车床旋转工作件,并根据预先编程并提供极高精度的命令移动切割工具。在这种各种转动机器中,使工作件旋转和将切割工具送入工作件的主要部件保持不变。这些组件包括:

手动车床

转动机的床只是一个大底座,位于地面或桌子上,支持机器的其他组件。

头架装配– 头架装配是连接到床的机器的前部。此组件包含为主轴提供动力的电机和驱动系统。主轴支撑和旋转工作件,该工作件固定在工作件支架或夹具中,如夹头或夹子。

尾部装配– 尾部装配是连接到床的机器的后部。此组件的目的是支持工作件的另一端,并允许其旋转,因为它由主轴驱动。对于某些转动操作,工作件不受尾部支撑,因此材料可以从端端移除。

车厢– 马车是一个平台,在工作件旁边滑动,允许切割工具在移动时切断材料。车厢位于床上的轨道上,称为”通道”,由电机或手轮驱动的铅螺丝推进。

交叉滑梯– 交叉滑梯连接到车厢顶部,使工具能够移动或远离工作件,从而改变切割深度。与马车一样,交叉滑梯由电机或手轮驱动。

化合物– 化合物连接在交叉滑梯的顶部,并支持切割工具。切割工具固定在固定在复合物上的工具柱中。该化合物可以旋转以改变切割工具相对于工作件的角度。

炮塔– 有些机器包括一个炮塔,它可以容纳多个切割工具,并将所需的工具旋转到位置,以切割工作件。炮塔也沿着工作件移动,将切割工具送入材料中。虽然大多数切割工具都固定在炮塔中,但也可以使用活工具。活工具是指动力工具,如磨坊、钻头、重机和水龙头,它们旋转和切割工作件。

工具

车削所需的工具通常是一个锋利的单点切割工具,即单块金属或长矩形工具柄,末端附有尖锐的插入件。这些插入件的大小和形状可能有所不同,但通常是方形、三角形或钻石形的片断。这些切割工具入炮塔或工具架,并送入旋转工作件以切割材料。这些单点切割工具具有多种形状,可形成不同的功能。一些常见的工具类型如下:

样式 A – 0 度铅角转动工具

样式 B – 15 度铅角转动工具

风格 C – 0 度方形鼻子工具

样式 D – 80 度包括角度尖鼻工具

样式 E – 60 度包括角度尖鼻工具

截止工具

窗体工具

上述工具通常指定为右手或左手,指示它们在切割时沿着工作件移动的方向。
如前一节所述,活体模组也可用于车削,包括使用磨坊、钻头、重合器和水龙
头。这些是圆柱形多点切割工具,其外部有锋利的牙齿间隔。牙齿之间的空间称为长笛,允许材料芯片远离工作件。牙齿可能沿着切割机的一侧直行,但通常排列在一个百里形中。六边形角通过分配力来减轻牙齿的负荷。此外,切割机上的牙齿数量也各不相同。更多的牙齿将提供更好的表面表面完成。切割机的牙齿只覆盖工具的一部分,而剩余的长度是光滑的表面,称为刀柄。刀柄是固定在工具架内的切割机部分。所有用于车削的切割工具都可以在各种材料中找到,这将决定工具的性能和最适合的工作材料。这些特性包括工具的硬度、韧性和耐磨性。使用的最常用工具材料包括:高速钢 (HSS)、碳化物、碳钢、钴高速钢

工具的材料是根据许多因素来选择的,包括工作件的材料、成本和工具寿命。工具寿命是选择工具时考虑的一个重要特征,因为它极大地影响了制造成本。短的工具寿命不仅需要购买额外的工具,而且每次工具磨损过多时都需要时间来更改工具。

材料

在车削时,材料的原始形式是切割工作件的一块库存。这种股票有多种形状可供选择,如实心圆柱形棒和空心管。有时还使用自定义挤出或现有部件(如铸件或锻件)。

可在各种材料上进行车削,包括大多数金属和塑料。用于车削的常用材料包括:铝、黄铜、镁、镍、钢、热集塑料、钛、锌;

在选择材料时,必须考虑几个因素,包括成本、强度、耐磨性和可加工性。材料的可加工性难以量化,但可以说具有以下特征:

1.促进工具寿命长
2.需要低力和功率才能转动
3.提供轻松的芯片集合

可能的缺陷

车削中的大多数缺陷都是功能尺寸或表面粗糙度的不准确。这些缺陷有以下几个可能的原因:

1.不正确的切割参数
2.果切割参数(如进料速率、主轴速度或切割深度)过高,则工作件的表面将比预期的要粗糙,并可能包含划痕甚至烧伤痕迹。此外,大深度的切割可能导致工具振动,并在切口中造成不准确。
3.钝器切割工具:用作工具时,锋利的边缘会磨损并变得沉闷。沉闷的工具不太能够精确切割。
无担保工作件:如果工作件在夹具中未牢固夹住,车削的摩擦可能导致其移动并改变所需的切割。

设计原则

工件

1.选择能够最大限度地降低整体成本的材料。廉价的工作件可能导致更长的切割时间和更多的工具磨损,增加总成本
2.通过预先切割接近所需尺寸和形状的工作件,最大限度地减少所需的车削量
3.选择工作件的大小,以便存在足够大的表面,以便将工作件安全地夹住。此外,夹紧表面应允许工具和夹具之间间隙以进行任何切割

特征

1.通过设计从一个设置访问的所有功能所需的设置数量最小化
2.设计功能,如孔和螺纹,需要标准尺寸的工具
3.最小化所需的工具数量
4.确保任何功能的深度小于工具长度,从而避免工具持有人联系工作件
5.尽可能降低耐受性和表面粗糙度要求,以降低成本
6.避免下切

材料成本

材料成本由所需的材料库存数量和该库存的单价决定。库存量由工作件大小、库存大小、库存削减方法和生产数量决定。材料库存的单价受材料和工作件形状的影响。此外,任何因从库存中切割工作件而产生的成本也会导致总材料成本。

生产成本

生产成本是总生产时间和小时费率的结果。生产时间包括设置时间、负载时间、切割时间、空闲时间和工具更换时间。减少这些时间组件中的任何一个将降低成本。设置时间和负载时间取决于操作员的技能。然而,削减时间取决于许多因素,影响削减长度和饲料率。通过优化所需的操作数量并尽可能缩小功能大小,可以缩短切割长度。进给率受操作类型、工作件材料、工具材料、工具尺寸和各种切割参数(如切割径向深度)的影响。最后,工具更换时间是有关工具成本的讨论工具更换次数的直接结果。

模样成本

加工的工具成本取决于所需的切割工具总数和每个工具的单价。工具的数量取决于执行各种操作所需的独特工具数量以及每个工具所体验的磨损量。如果工具磨损超过工具的使用寿命,则必须购买替换工具。工具的使用寿命取决于工具材料、切割速度等切割参数和总切割时间。工具的单价受工具类型、大小和材料的影响。

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