車床的加工應用

科技   2024-12-05 08:33   湖北  

車床的加工應用概念

  • 切削速度、切削深度及進給率三者必需適當配合,才能有高切削效率。

  • 切削速度需視加工工件的材質配合最適當的切削速度。

  • 一般切削速度之單位為公尺/分鐘

  • 進給速度係指車床旋轉一圈之進給量若干公厘。

  • 車床進給量是指刀具主軸每轉一圈移動若干公厘。

  • 車床工作中,主軸每分鐘轉速與被車削工件之直徑成反比。(直徑愈大,轉速愈小,故直徑與轉速成反比)

  • 粗車削宜使用較低轉速,較大切削深度及大進給量

  • 車床粗車削時,鑄鐵需要較大切削深度之毛胚材料

  • 精車削使用最高轉速、較小切削深度及進給量,工件表面粗糙度佳

  • 同一刀具粗車削直徑相同工件時,其材質較硬者之主軸迴轉數,因切削時所產生的切削阻力大,應該降低轉速應

  • 適當之車削速度可以提高刀具之壽命

  • 車削進給率在相同轉速下,進給率大者,完成車削所用的切削時間較少

  • 刀具壽命,進刀量淺、進給速度慢只會增加摩擦的機會,降低刀具壽命。

  • 切削深度之大小,影響到加工的效率及刀具壽命,遇到黑皮之鋼料及鑄件時,第一刀之切削深度宜大些,直切入工件內部,刀具較不易受損。

  • 為使車削工件表面粗糙度良好,精車削時,其進給率(mm/rev)宜選擇較小,可增加表面粗糙度

影響切削速度的因素,約包括下列七種,其說明如下:

(一) 刀具的材質:刀具之材質愈硬,切削速度就愈大,例如高速鋼的高

溫硬度較化鎢刀具為低,故前者的切削速度就比後者來得低。同理,陶瓷刀具的切削速度更可高些,但是碳化鎢刀具的韌性差,故宜於高速輕切削。

(二) 刀具的角度:如果斜角大,刀鋒銳利、則刀具的切削性能良好,切削速度而可以增加。但是斜角若是太大,刀具的壽命也會相形地縮短,切削速度也就不能太快。所以斜度的大小須由工件、進給、切削深度與切削速度、刀具壽命等因素折衷定之。其它的如讓角大,刀具與工件的摩擦小,刀具壽命增長。若是太大,則刀鋒的角度小,此時就必須調整切削速度。以維持刀具壽命。

(三) 進給及切削深度:進給(feed)係指切削刀具或是工件每轉一周或是每往一往復循環,或每單位時間中,切削工具能夠穿入工件的數量。而切削深度(depth of cut)則為切削刀具進入工件的深度。進給量增大,會增加切屑的厚度。若切削深度大,則切屑的寬度增加,因而增加,因而增大切削的阻力,加速減短刀具的堪用度。特定刀具會有特定的壽命曲線,因而必須降低切削速度。

(四) 刀具的壽命曲線:特定刀具的壽命與切削速度、進給率等切削參數之間存在著某些特定關係曲線。故若欲快速切削,刀具壽命就會縮短。

(五) 被切削工件材質及切削方式:工件材料的抗拉強度、硬度等機械性質以及熱傳導係數等物理性質對於切削速度的影響很大。如果硬度增高或熱傳係數降低,則必須減慢切削速度。總之,易切削材料當然可用較快的切削速度。

(六) 切削劑之使用:使用切削劑可以降低切削所發生的溫度,增長刀具壽命,沖走切屑,因而可使用較快的切削速度。

(七) 工具機的能力以及刀削之性質:如粗切削、精切削、切斷等各種不同的加工方法都會影響到切削速度。

切削條件之設定:

在車削工件中,所謂的切削條件一般而言,包含下列三要素,即
切削速度,進給量(進給率)及進刀深度(切削深度)
車床的切削速度與被切削工件之迴轉速有一定之關係,其關係式如下:
V=πDN
上式中V 為切削速度
D 為工作物之直徑
N 為工具機主軸之迴轉速

上列公式中並未考慮單位問題,由於實際工作時工件之尺寸單位有公制和英制之分,故上列公式分別以公制單位及英制單位轉化後得下列二式:
(一)公制單位系統
V:切削速度(公尺/分,m/min) D:工作物直徑(公厘,mm)
N:主軸迴轉(轉/分,rpm)
V=πDN /1000或 N=1000V/ πD
(二)英制單位系統
V:切削速度(呎/分,ft/min) D:工作物直徑(吋,in)
N:主軸迴轉(轉/分,rpm)
V=πDN /12 或 N=12V /πD

EX1:
設以碳化物車刀,粗車削直徑50mm 之中碳鋼,切削深度3mm,試求車床
之主軸轉速約多少rpm?
解:
由表一查得切削速度V=110m/min
計算法得:
N=1000V/πD=1000×110/π×50=700rpm
N≒680rpm(理論轉速)

EX2:
參照表之常用切削速度選用參考表,以K10 材質之碳化物車刀,
精削直徑32mm 之黃銅,若其切削深度為0.12mm,試計算主軸之
轉速為每分鐘多少轉(rpm)?
解: 由表查精黃銅之切削速度為200~250 米/分(m/min)
若選擇V=220m/min
則計算得:
N=1000V/πD=1000×220/π×32=2189rpm
依圖選用實際操作轉速,若車床最高轉速只有2000rpm 時,則只可選擇2000
轉/分車削。

T表示車削時間
T= L/N×f
L:切削長度(mm)
N:主軸每分鐘之轉速(rpm)
F:進給率(mm/rev)
EX:
例1. 以碳化物車刀車削直徑45mm 之軟鋼,今欲車削成為直徑39mm,
車削長度為80mm,設切削速度為105m/min,切削深度為1.5mm,進給率為0.15mm/rev,則車削完成實際車削佔多少時間?
解:先計算主軸轉速

車削的表面粗糙度

單位一般用μm
1μm = 1/10六次方 m= 1/10三次方 mm俗稱IS。
H:理論的加工面粗糙度(μm)
S:進給率(mm/rev)
R:車刀之刀鼻半徑(mm)
其關係式為 H≒S2(二次方)/8R
EX:
車削一工件時,車刀之刀鼻半徑為0.8mm,若進給率0.2 公厘/轉(mm/
rev),求工件之表面粗糙度最大值多少?
解:S=0.2mm/rev
R=0.8mm
H≒S2/8R =(0.2)2/8×0.8≒0.006(mm) 6μm 又稱6S
故其理論之表面粗糙度為6μm


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