自动车床是一种高性能,高精度,低噪音的走刀式自动车床,是通过凸轮来控制加工程序的自动加工机床。在自动车床加工过程中,需要根据以下多种需求进行操作:
一、零件设计要求
尺寸精度需求
直径尺寸:根据零件图纸精确设定刀具的切削深度和进给量,以确保圆柱部分的直径符合设计要求。例如,对于一个有严格公差要求的轴类零件,加工时要精确控制车刀每次的进刀量,可能公差范围在 ±0.01mm 以内,就需要使用高精度的刀具和精确的进给系统。
长度尺寸:合理规划加工步骤和刀具路径,保证零件的轴向长度准确。如在加工有多个台阶的轴时,要精确计算每个台阶的长度,通过控制车床的纵向进给来达到设计的长度要求。
形状精度需求
圆柱度:对于要求较高圆柱度的零件,需要调整车床的主轴精度,保证其旋转精度,并且优化切削参数,减少加工过程中的振动。例如,加工高精度的圆柱销,要使车床主轴的径向跳动控制在极小范围内,同时采用合适的切削速度和进给速度,使加工出的圆柱表面尽可能接近理想圆柱形状。
圆锥度和圆弧精度:在加工圆锥或圆弧部分时,要根据零件的具体形状和尺寸准确设置刀具的运动轨迹。可以通过编程(对于数控自动车床)或使用成型刀具(对于普通自动车床)来实现。如加工一个圆锥滚子轴承的外圈,需要精确控制圆锥面的锥度,可能误差要控制在 ±0.005mm 以内。
二、材料特性需求
硬度需求
高硬度材料:当加工高硬度材料(如淬火钢)时,需要选用合适的硬质合金刀具或陶瓷刀具,并且采用较低的切削速度和较小的进给量,以防止刀具过快磨损。例如,加工硬度为 HRC50 - 60 的淬火钢零件,切削速度可能要控制在 30 - 50m/min,进给量在 0.05 - 0.1mm/r。
软质材料:对于软质材料(如铝、铜等),刀具的选择相对灵活,但要注意防止材料在加工过程中产生过多的变形。可以采用较高的切削速度和较大的进给量,同时要保证刀具的锋利程度,以获得良好的表面质量。如加工铝合金零件,切削速度可达到 100 - 300m/min,进给量在 0.1 - 0.3mm/r。
韧性需求
高韧性材料:如果材料韧性较高(如不锈钢),加工时容易产生粘刀现象。需要使用具有良好排屑性能的刀具,并且适当增加切削液的使用,改善切削环境。例如,在加工 304 不锈钢时,选择带有断屑槽的刀具,切削液的流量要充足,以保证切屑能够顺利排出,避免切屑缠绕在刀具和工件上。
三、加工效率需求
批量大小需求
小批量生产:对于小批量加工任务,在保证质量的前提下,更注重加工的灵活性。可以采用普通自动车床,通过简单的工装夹具和手动编程(如果是数控车床)来快速完成加工。例如,加工一批数量在 10 - 50 件的非标零件,使用普通自动车床,通过调整刀具和夹具,能够较快地投入生产。
大批量生产:在大批量生产时,要重点考虑加工效率和生产的稳定性。此时,数控自动车床的优势明显,可以通过编写复杂的加工程序,实现自动化连续加工。并且可以采用自动上下料装置,进一步提高生产效率。如汽车零部件的批量生产,通过数控自动车床和自动上下料系统,能够实现每分钟加工几件甚至十几件的高效生产。
加工时间需求
紧急订单加工:当遇到紧急订单时,要优化加工工艺,减少不必要的加工步骤和辅助时间。例如,可以通过选用合适的复合刀具,在一次装夹中完成多个表面的加工,缩短加工周期。同时,合理安排加工顺序,优先加工关键尺寸和表面,确保在最短时间内完成订单要求的关键部分。
四、表面质量需求
粗糙度需求
精密零件加工:对于表面粗糙度要求较高(如 Ra0.8 - Ra1.6μm)的精密零件,要选择合适的切削参数和刀具。一般采用较小的进给量、较高的切削速度,并且选用具有良好刃磨质量的刀具。同时,切削液的选择也很重要,良好的切削液可以有效降低切削温度,减少刀具与工件之间的摩擦,从而提高表面质量。如加工高精度的模具零件,为了达到低粗糙度要求,可能会使用金刚石刀具和专用的切削油。
一般零件加工:对于表面粗糙度要求不是特别高(如 Ra3.2 - Ra6.3μm)的一般零件,可以适当放宽切削参数,但也要保证表面质量符合使用要求。例如,加工普通机械零件的外表面,在满足尺寸精度的情况下,通过合理的刀具选择和切削参数设置,使表面粗糙度达到 Ra3.2μm 左右即可。
表面完整性需求
无损伤加工:有些零件(如航空航天零部件)对表面完整性要求极高,不能有微裂纹、残余应力等缺陷。在加工过程中,要采用合适的加工工艺,如精密车削、微量润滑切削等,避免对零件表面造成损伤。并且在加工后可能需要进行一些表面处理工序,如喷丸、电解抛光等,以进一步提高表面完整性。