拉削加工中缺陷产生的原因及消除办法.docx
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1、拉削加工中缺陷产生的原因及消除办法【摘要】在拉削加工过程中,也会产生一些缺陷,如何分析这些缺陷,并在分析的基础上采取相应的措施,以确保拉削加工时获得较高的产品质 量,文章就这方面的问题进行一些探讨。【关键词】拉削加工;缺陷;原因;消除办法拉削加工具有生产率高、能稳定获得较高的尺寸加工精度和表面粗糙度,而拉 削刀具两次重磨间的耐用度及总的使用寿命高,因此,在机械加工广泛采用。但在拉削加工过程中,也会产生一些缺陷,如何分析这些缺陷,并在分析的基 础上采取相应的措施,以确保拉削加工时获得较高的产品质量,本文就这方面 的问题进行一些探讨。由于拉刀设计不完善,制造质量不高,操作不正确,以 及工件材料工艺
2、准备不当等,都可能使拉削过程产生各种缺陷。这些缺陷通常 可以归纳为以下四个方面:(1)拉削表面粗糙度达不到要求;(2)被拉削工 件尺寸、形状和位置发生偏差;(3)拉刀耐用度低;(4)拉刀的崩刃和断 裂;为了尽可能避免上述缺陷的产生,以及在缺陷产生时能迅速找出原因并加 以消除,现将各种缺陷产生的原因及消除方法介绍如下:一、拉削表面粗糙度达不到要求拉削时,拉削表面粗糙度的好坏,几乎与拉削过程中的所有因素都有关系。一 般说来,拉刀的齿升量及拉削速度越小。同时工作齿数越多,刀齿前角选择适 宜,刀齿表面粗糙越高,容屑槽形状越适当和粗糙度越高,工件材料的可加工 性越好,拉床工作状态越好,拉削过程越平稳,拉
3、削表面的粗糙度就越好。另 外,切削液和冷却方式对拉削表面质量也起着十分重要的作用。但是,在实际 操作中,由于拉削条件的不同,要完全合理地掌握各种因素,并不是一件容易的事。因此,拉削表面粗糙度低,常常是生产中最突出的问题。其中,最常 见的缺陷主要有三种,既鳞刺、划痕和波纹,成为提高拉削表面粗糙度的最大 障碍。(一)拉削表面的鳞刺在被拉削工作的表面及键槽的侧面上,常常可以发现一些局部(靠工作拉出端)的鳞刺状毛刺,这就是所谓鳞刺(图 1-51),或称为撕裂。鳞刺出现时, 往往会使拉削表面的粗糙度降低 24级,因此,它对提高拉削表面粗糙度有严 重的影响。鳞刺形成的原因是:在拉削过程中,切屑由于摩擦力的
4、变化而在刀齿前刀面上 周期性停留,代替切削刃推挤被切削层,造成被切削层金属的聚集而使切削厚 度向切削线以下增大,使已加工表面上产生应力而被挤裂;然后,切削刃擦过 这部分金属继续切削,从而在已加工表面上留下鳞片朝向与拉刀运动方向相反 的鳞刺。当拉刀刀齿上生成积屑瘤时,仍然可以产生鳞刺。这时,积屑留便起 着切削刃的作用。引起鳞刺的主要因素有如下几方面:(1)拉削速度在很低的拉削速度(约1.7米/分)时,鳞刺就开始形成。随着拉削速度的提高,其 高度也相应增大。因此,降低拉削速度,可以减少鳞刺的生成和减低鳞刺的高 度。(2)拉刀的齿升量在相同的拉削速度下,在拉削一般材料时,鳞刺的高度随着拉刀齿升量的增
5、大而增大。采用过大的齿升量,或因齿升量不均匀而 引起某一刀齿齿升量过大时,往往会形成很深的鳞刺,以至难以被后面的精切 齿所消除。而在拉削花键或键槽时,鳞刺则会直接留在键侧上。因此,减小齿 升量,有利于减小鳞刺高度。但在拉削不锈钢等难加工材料时,由于冷作硬化现象比较严重,刀齿在冷硬层上拉削时容易产生鳞刺。在这种情况下,拉刀的 齿升量则不宜过小(0.050.06毫米),以便刀刃在未硬化的金属层内正常地 切削。(3)刀龄前角在拉削过程中,鳞刺的高度随着拉刀前角的增大而减小。因此,在出现鳞刺时,可重磨拉刀,以适当增大前角。(4)工件材料的硬度及热处理状况工件材料的硬度及热处理状况对鳞刺高度有很大影响。
6、通常在拉削软钢时,鳞刺最严重。因此,在拉削前,应对被拉削材料进行正火或 调质处理,使材料的硬度在 HB200至240之间最利于拉削。(5)切削液具有良好润滑性能的切削液能抑制鳞刺的生长,因而能降低鳞刺的高度,甚至不使鳞刺生成。因此,采用润滑性能较好的极压乳化切削油或极压切 削油,可以减少鳞刺的生民。综上所述,当拉削中出现鳞刺时,可以采取如下 措施:降低切削速度;增大前角;在工艺许可的情况下,对材料进行适当的热 处理,采用润滑性能好的切削液。(二)拉削表面的划痕正如在“积屑瘤及其在拉削中的作用” 一节中所指出的那样,拉削表面上划痕 (图1)是由拉刀切削刃上的积屑瘤所引起的。拉削过程中,当切削刃上
7、出身积屑瘤后,便相当牢固地粘结在刀齿的前后刀面上,代替切削刃进行切削。由 于切削刃上各点所生成的积屑瘤形状不规则,犹如锯齿一样,因而使切出的表 面也复印上这种不规划的痕迹,即在拉削表面上出现道道纵向划痕和沟纹。由 此可见,要消除拉削表面上的划痕,就必须抑制积屑瘤的产生。积屑瘤的生成主要受下列因素的影响:(1)当拉刀的拉削速度低于2米/分 时,一般不会生成积屑瘤;随着拉削速度的提高,积屑瘤也相应增大。(2)拉刀的齿升量越小、前角越大,积屑瘤就越难以生长。(3)工件材料的硬度很低 时,积屑瘤生长很迅速,工件表面很难得到满意的光洁度。在这种情况下,应 通过热处理,适当增加材料硬度。(4)在相同的条件
8、下,凡刀齿切削刃上挤压 和磨擦比较严重的部位,积屑瘤都会特别增大。因此,当切削刃上有微小的损 伤(如微小崩刃、磕碰痕迹等)或制造缺陷(发分屑槽磨成前倾等)时,该部 位所生成的积屑瘤会比切削刃的其他部位大得多,从而会在拉削表面的相应部 位上产生很深的沟纹。当后面的精切刀齿不能消除这些沟纹时,便使加工表面 残留下这些缺陷或出现刀齿分屑槽的痕迹。(5)拉刀刀齿的齿面光洁度越高, 切屑与刀齿表面的摩擦便越小,积屑瘤就越不易生成。(6)采用润滑性能良好的切削液,能防止切屑与刀齿的粘结,因而可以抑制积屑瘤的生成。从以上所 述可以看出,影响积屑瘤生成的因素与影响鳞刺生成的因素基本相同。因此, 为防止鳞刺而采
9、取的各项措施,即降低拉削速度、增大前角、在工艺许可的情 况下对材料进行适当的热处理、采用润滑性能好的切削液等,对防止拉削表面 的划痕也完全有效。(三)拉削表面上的环状波纹在拉削的内表面上,常常可以发现有许多彼此相距一个齿距的环状条纹,这就 是所谓“环状波纹”。在条纹区域内,表面光洁度比工作其他表面的光洁度要 低些。如前所述,产生环状波纹的原因,是由于拉刀刀齿交替工作时同时工作 齿数的变化而引起拉削力和拉削速度的变化,从而使拉削过程产生总支和工件 的弹性变形而造成的。另外,拉床的刚性和拉削力的大小,工件定位的稳定 性,以及拉削中的振动等,对环状波纹和表面光洁度也有较大的影响。为了防 止环状波纹的
10、产生,应在许可的情况下适当地增加拉刀的同时工作齿数、增大 前角、减小齿升量或采用不等距齿距的拉刀。止匕外,还应采取措施消除拉削过 程中的振动,提高拉削过程的平稳性。(四)花键槽侧面粗糙度差在拉削花键孔时,其花键侧面不是由拉刀的主切削刃(即圆周上的切削刃)切 出,而是由副切削刃(即刀齿侧刃)切出的。对分层法拉削的花键拉刀来说, 它的每一刀齿的副切削刃都参与槽侧的成形,因而会使槽侧出现各刀齿切痕问 相互衔接的条纹。止匕外,由于其刀齿副切削刃没有后角,拉削时实际上是在挤 压和撕下金属,这不仅降低了槽侧的光洁度,而且使形成的切屑边缘碎裂。这 些切屑在前刀面的挤压下,力图向两边扩展。但其两边被所拉花键槽
11、壁包围, 因而切屑的碎裂端面会与槽壁发生严重的摩擦而拉毛槽壁(图2)。当刀齿转角处被磨损而倒圆后,上述情况将更为严重,槽侧的光洁度会急剧恶化,产生 粗大的划痕或严重的鳞刺。为了改善花键槽侧面的粗糙度,除了在拉削中采取防止鳞刺和划痕产生的有关措施,注意保持刀齿主、副切削刃的锋利和防止刀齿齿 角倒圆外,在允许的情况下,还可以用减小拉刀的齿升量,以及把分屑槽开得 造近刀齿转角处等措施,使槽侧光洁度得到一些改善(因为分屑槽靠近刀齿转 角处可减轻切屑端面对槽壁的摩擦)。图2:以分层法拉削花键时切屑图3:轮切式花键拉刀拉削时的对槽壁的摩擦切屑形成状况采用轮切式花键拉刀可以进一步改善花键槽侧的粗糙。如图3所
12、示。由于轮切式花键拉刀是成组拉削的(现以两齿一组为例),第一个刀齿是带月牙槽倒角 的刀齿,只切去花键槽中部的金属,切屑不会与槽壁发生摩擦;而第二个刀齿 具有与分层法拉刀刀齿相同的形状,但它只是在两齿角处切去上一刀齿留下的 金属,因此,切屑在花键槽内具有较大的扩展空间,一经切下便能立即离开槽 壁,从而大大减轻了切屑端面对槽壁的摩擦。再加之其刀齿两侧刃作有较大的 侧隙角、较窄的刃带和后角(通过磨刀齿键宽时将拉刀尾部稍稍抬高而获 得),因而可以得到较好的花键槽壁粗糙度。(五)在表面粗糙度低的上述各种问题中,拉刀的磨钝是引起拉削表面光洁度 降低的重要原因之一拉刀的磨损程度越厉害,上述各种缺陷也就越严重
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- 加工 缺陷 产生 原因 消除 办法
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