车刀报废后的故事

车刀报废后的故事

今天在线上忙活时，听到一车加工中，怪叫声是一声接一声。当时也没反应过来，主要是一车加工时，都会出现因切削用量太大而宣布叽叽的声响。或是切削所消耗功率过大，引起V带短暂打滑的声响…唔…唔…。（厂里的车床都是V带直联主轴的，V带也非一般V带，里边的抗拉体为钢丝）这些声响早都习惯了，仅仅保全人员偶尔会报怨V带咋这个简单坏了？顷刻，一车就报警啦！曩昔一看，NC反常！主轴不动！想想这个警，经常报，没大联系，直接找保全来，好处理的很！

话说保全师傅来了，当安全门打开的一瞬，眼前的一幕让人大吃一惊，刀片崩成两节，内孔车刀的刀杆现已死死的陷在工件的内孔里边，任凭保全师傅用多大的铜锤敲击，刀杆都纹丝不动，终只好把刀具从刀盘上下了下来，拿维修班吹焊去了！我想刀具是必定废了，好歹也值一千多块钱啊！就让我给遇上了！唉…

咱们疑问，刀具这个惨烈的作废，必定是有原因的。这儿在介绍原因前，就让我来叙述一下刀具的详细模样。这把内孔车刀，切当说应该叫深孔车刀才妥贴，由于其长径比现已远远大于5了，其刀杆蕞前端也就15个毫米左右吧！从蕞前端往后端慢慢增大，刀杆上面开有两条螺旋槽，两条螺旋槽的前面，各开了三个***面，用来装置左右对称两块刀片（刀片很小，用螺丝固定）。反正跟麻花钻多像的。咱们听来，这把车刀规划相当的合理嘛！左右对称两刀片，切削时，力的大小是相等，方向相反，刚好形成一力偶，避免了刀杆单侧受力，引起的悬臂梁曲折变形，并且左右两刀片一起承担切削使命，刀片的切削条件天然要好的多。已然规划上没有问题，为啥仍是这个惨烈的作废了呢？这儿边就要从车刀执役的历史讲起了。

车刀买回来后，天然是很好用了，但一次小小意外，一侧的刀片崩了。崩了就崩了嘛！一样持续切削没问题了，没什么大不了的。关键是当工人师傅准备换新刀片时，发现刀片的***面现已***了，无法装置刀片了，这样就剩余一个刀片孤孤单单战斗了。按说现在只剩一个刀片了，切削用量应该减一减才对，不过这是理论上的，切削用量嘛，必定只有增没的减啦！否则单件切削时刻会延伸的，否则功率又低了。至于刀具寿数了，这个我就不晓得改没改了。改小了，我看用途也不大，总有那么一个刀片不到寿数就崩了的，一崩刀杆就完蛋。就这样，单侧刀刃切削了一个来月吧！效果很好啦！从没崩过，功率也没落下，认为从此能够天常地久了。不过今天就崩了，崩了后，刀杆持续进给，主轴持续滚动，仅仅这次一块刀片也没了，螺旋槽上开出的***面做为刀具前刀面持续车削，终刀杆就死死的陷在工件的内孔里了，主轴直接中止滚动，然后报警，终刀具就惨烈的牺牲了！

车刀惨烈的作废了，咱们可能要疑问了，不就作废一把车刀嘛？还有啥后续故事，换把新的持续。不过真不好意思，库房里没有。咱们这儿又想说：“哪买把新的”。还真不好意思，真的不好买，不是市面上没有这种车刀，而是国企的制度啊！买一把车刀要报要批，要找这个***签字，要找哪个***签字，费事死了。买这把车刀的时刻，少者等个把星期，多者就遥遥无期了。

想想每天这个重的生产使命，靠等新刀的到来，仍是死了这条心吧！这不，车刀作废不到一小时，部门的工艺工程师，车间工艺技术员，就把地点事故车床围满了。不过这件事功率仍是挺高的，半天后，车间主任就叫我回原来的生产线持续干活了。哪这儿就让咱们来看看技术人员是怎么处理这个扎手问题的了。

说来很简单啊！直接换了把很一般的内孔车刀，（主体就是一圆杆，前面装置一块小刀片哪种，再一般不过了）然后调整了一下每把车刀的刀补量就好啦！是啊！确实是好了，反正是粗车刀，加工出来的孔直径小了，没事！内孔表面布满了一条又一条很严重的螺旋型震痕，也没事！（现已不能用震纹来描述了，由于波峰与波谷间的高度都能够用毫米计量了）说来也是，反正是粗车刀，对加工出来孔的直径及表面质量没啥要求，精车余量也是足够的，不会对后续工序产生多大影响。哪还等什么，用就用吧！仅仅车削内孔时宣布的声响，比杀猪还刺耳几倍啊！真苦了我的耳朵了，可真真正正的苦恼还在后边了！

前面我现已说了，这把车刀是用来加工深孔的，上把车刀在坏了后，技术人员换了一把一般的内孔车刀，新车刀除了悬伸量很长外，没有什么共同之处。哈哈！问题就出在这儿了，新车刀悬伸量太大，刚度极差啊！加工出来的孔小了，表面质量太差，加工过程中切削声响太刺耳，这儿就不谈了。而在我接连加工了十来个工件后，还发现了一个新缺陷，哪就是崩刀片啊！有时做一个零件就崩了，有时做几个又崩了，搞的我很动火啊！刀片换个不停了。不一会，刚刚散了的技术人员些又聚了过来了。这儿，咱们就不看技术人员咋处理这个问题了，咱们自己来理论谈讨一下。

上面所谈到的一切加工问题，原因都在新装置的内孔车刀的刚度太差。而进步内孔车刀刚度，减小车刀轰动。在我看来，方法无非三种，下面依次讨论一下。

榜首种方法，咱们首先翻书《材料力学》，上面说了，想进步悬臂梁的刚度，在这儿就要加大刀杆直径，削减悬伸量。不过这个还真行不通，工艺条件决议了，刀杆直径不能再小了，悬伸量不能再短了。已然这些条件无发改动了，哪咱们就选个弹性模量较大的刀杆来进步刀杆刚度总行了吧！不过又觉得钢材的弹性模量都差不多，没啥必要啊！哪咱们就把《材料力学》放一放，看看其它的。

第二种方法，翻书《金属切削原理与刀具》，不过这儿，咱们先来了解一下新车刀装置好后，刀片各个***的视点。榜首眼就看出来，刀尖圆弧半径太大了，形成背向力很大，所以引起轰动。再仔细看看，刀具主偏角差点快一百度了，切削时，刀尖先触摸工件，所以简单崩了。再看看，如同仍是个正直刃倾角，前角也太小了，副偏角也很小啊！哎呀！不看了不看了，刀具视点问题大大的有了。

第三种方法，咱们接着翻书《机械制造基础》。这儿咱们就能够减小切削用量嘛！不过这种方法不可行，由于在厂里，功率是很重要的。当然了，还能够改动工艺道路了，详细说来就是把粗车孔这个工步，改成一道工序，用钻床钻了，只要余量够，也不怕粗基准运用两次（三爪卡盘夹持外圆了，***基准面为毛丕外圆），但是这也不行了，由于这儿是标准化企业，没通用机床。说了这个多，咱们仍是来看看技术员又是哪个处理这个问题的呢？

哈哈！换了块三角形刀片，刀片的视点变了。详细说来前角和副偏角变大了，主偏角和刀尖圆弧半径都变小了，刃倾角也变成了零度。车刀刀杆也换了，换了把重的，比原来哪把车刀重多了，我想弹性模量必定大了不少吧！试切了十来个工件，轰动小了许多，刀片也没崩。哪还等什么啊！持续操机！

齿轮制造工艺

1 齿轮资料的选取

齿轮资料的挑选是至关重要的环节，现在在通用普遍的齿轮才有以下几种：

1.1 钢

钢的性质耐冲击、耐性好，外表经过特定的热处理后大大提升其的硬度，为适用制作齿轮的资料。

1.2 锻钢

合金钢依据所含金属的成分及功能，可分别使资料的耐性、耐冲击、耐磨及抗胶合的功能等取得进步，也可经过热处理或化学热处理改善资料的力学功能及进步齿面的硬度。所以对于既是高速、重载又要求尺度小、质量小的航空用齿轮，就都用功能优良的合金钢来制作。

1.3 铸铁

铸钢耐磨性比较好，故用于大型的齿轮。

1.4 非金属

非金属资料能够大大地降低齿轮传动进程中的噪音，但缺点也比较明显，耐磨性较差，只适用于部分传动齿轮。

2 机械加工工艺

2.1 粗 / 精车

车削加工的本质就是依照零件图纸的尺度要求，在确保尺度质量合格的情况下，确保切切削性、稳定性、安全性。在进行精车加工的进程中，咱们有必要了解留意以下几点：刀具的选取、切削途径及参数的设定、产品质量。

2.2 滚齿

滚切齿轮属于展成法，可将看作无啮合间 隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时，相当于齿条在法向移动一个刀齿，滚刀的接连传动，犹如一根无限长的齿条在接连移动。当滚刀与滚齿坯间严格依照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时，滚刀刀齿在一系列方位上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的笔直进给，即可滚切出所需的渐开线齿廓。

2.3 热处理

热处理是指资料在固态下，经过加热、保温文冷却的手段，以取得预期安排和功能的一种金属热加工工艺。

2.4 磨齿

利用磨齿机对齿轮的轮齿进行磨削加工的进程叫做磨齿。分为圆柱形齿轮的内齿磨削和外齿磨削;圆柱斜齿轮的内齿磨削和外齿磨削，以及伞齿轮的磨削。 磨齿机，是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面，用以进步齿轮精度和外表光洁度，这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面，用以进步齿轮精度和外表光洁度，这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。

2.5 磨锥面/磨内孔

经过磨床进行外表或内孔进行加工，也包括珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等设备。

2.6 安装

安装是一个汉语词语，指将零件按规则的技能要求组装起来，并经过调试、查验使之成为合格产品的进程，安装始于安装图纸的规划。.产品都是由若干个零件和部件组成的。依照规则的技能要求，将若干个零件接组成部件或将若干个零件和部件接组成产品的劳动进程，称为安装。前者称为部件安装，后者称为总安装

3 工艺挑选

3.1 资料挑选

3.1.1 轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮

选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制作,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度HBS160～200，一般调质硬度HBS200～280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后 进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载才能也不高。这种齿轮主要用于规范系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。

3.1.2 中载、中速、接受必定冲击载荷、运动较为平稳的齿

选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可选用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其终究热处理选用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50～55,齿轮心部坚持正火或调质状况,具有较好的耐性。因为感应加热外表淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不用再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对外表硬化的齿轮,应留意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理散布。

3.1.3 重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮

选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理选用渗碳、淬火、低温回火,齿轮外表取得HRC58～63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和耐性。这种齿轮的外表耐磨性、抗皮劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击才能都比外表淬火的齿轮高,,精度要求较高时,终一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的轿车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学功能高,而且还应用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来替代渗碳工艺。内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比轿车的更重、更恶劣,要求资料的功能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以取得更高的强度和耐磨性。

3.1.4 精细传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮)

主要要求精度高,热处理变形小,宜选用氮化钢,如35CrMo、38CrMoAlA等钢。热处理选用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850～1200(相当于HRC65～70),热稳定性好(在500～550℃仍能坚持高硬度),并有必定的抗蚀性。其缺点是硬化薄,不耐冲击,故不适用于载荷频频变动的重载齿轮,而多用于载荷平稳、光滑杰出的精细传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。近年来,因为软氮化和离子氮化工艺的开展,使工艺周期缩短,选用钢种变宽,选用氮化处理的齿轮逐步广泛。

3.2 车铣加工

3.2.1 车铣设备

数控车床是一种的加工设备，能够对齿轮的轴向/径向尺度进行粗加工与精加工.

3.2.2刀具类型

在进行数控车削的进程中，咱们需求有几大要素需求掌握，刀具的挑选、工装的承认、切削参数的设定。其间重要的环节就是刀具挑选。在挑选车削刀具的进程中需考虑刀具的原料、赶紧方法、刀杆形状、刀片形状、刀片后角、刀杆方向、内切圆直径、刀片切削刃长等。刀具类型一般取决于加工工件区域的不同，加工内孔一般运用镗孔刀。加工工件外圆尺度一般运用惯例外圆车刀;加工槽的进程中一般运用特种成型刀具。

3.2.3刀具装夹

快速松开的赶紧方法能够削减换刀时间，刚性赶紧的方法能够削减振动、延常刀具寿命。

3.3 滚齿加工

滚齿设备是一种进行齿轮成型的设备，滚刀是加工进程中的重中之重，常用的加工外啮合支撑和斜齿圆柱齿轮的刀具。加工时，滚刀相当于一个螺旋角很大的螺旋齿轮，其齿数即为滚刀的头数，工件相当于另一个螺旋齿轮，互相依照一对螺旋齿轮空间啮合，以固定的速比旋转，由依次切削的各相邻方位的刀齿齿形。刀转一转﹐齿轮绕自身轴线转过一个齿﹔多头滚刀转一转﹐齿轮转过的齿数与滚刀头数持平。值得说明的一点是用硬质合金制作滚刀﹐能够明显进步切削速度和切齿效率。全体硬质合金滚刀已在钟表和仪器制作工业中广泛地用于加工各种小模数齿轮.

3.4热处理

对工件外表进行强化的金属热处理工艺。它广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗皮劳强度和较大的冲击载荷，又要求全体具有杰出的塑性和耐性的零件，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。外表热处理分为外表淬火和化学热处理两大类。

切削加工是包括机床、刀具、零件、夹具、工艺的多变量杂乱时变体系，切削参数对应的切削状况，以及获取的加工作用遭到切削体系各个环节、众多参数的影响，难以树立标准一致的切削工艺体系模型来描绘和优化工艺参数。作为刀具的首要供给方，刀具厂商往往选用折衷计划，针对所供给的刀具和被加工目标，为工艺人员引荐可用的切削参数或近似加工事例，不供给刀具寿数和加工作用猜测，多依靠实践加工成果进行粗略点评。

选用数控机床进行金属切削加工，不只是航空航天制作业的首要金属切削办法，也在整个工业出产中占据干流。在数控切削办法的革新中，出产质量办理也发生了很大的革新。传统手工机床加工零件，独自工序的加工质量多依靠工人的技能，而在数控加工中，工艺人员不只需求负责工艺拟定，还要进行数控加工程序编制、数控刀具挑选与工艺参数拟定。因而数控加工功率与加工质量遭到数控刀具的影响显著。

航空航天制作业的加工办法以小批量、多种类混线加工为主，相关于大批量出产的轿车制作行业，在零件切削加工出产中，因为零件资料的难加工和零件结构的难加工特性，不只对高功用数控刀具有火急的需求，并且适宜的刀具办理技能对数控出产质量的进步具有重要的含义和使用价值。

狭义上的刀具办理技能只涉及刀具的物流办理。在轿车发动机等批量化出产中使用的刀具办理技能不只包括刀具的物流办理，还包括刀具定义、切削参数、切削数据、刀具调整与刀具修磨、CAM接口、刀具用量猜测等。经过刀具办理技能的使用，能够把量产中的刀具***出来，由***化的刀具办理服务团队进行办理，在出产现场完成刀具配送，下降出产本钱。针对航空航天制作业的特殊出产办法，这种刀具办理技能存在许多问题。现在的航空航天企业都建有较为完善的CAPP、ERP和PDM等信息办理体系，刀具相关的物流办理功用现已具备。可是刀具具有其特殊性，在工艺拟定实施中，不只需求知道刀具的形状、尺寸，还要知道刀具适宜加工的资料和切削参数的挑选。

切削数据库首要是为工艺人员拟定具体工艺计划时，供给机床、刀具挑选计划和优化可行的加工参数。因为微细铣削工艺体系涉及到机床、刀具、工件、工装夹具、光滑冷却等加工的各个环节，一起因为加工进程的动态时变特性，蕞优工艺参数往往不易确定。这也是现有金属切削数据库难以实用化的首要要素。

针对航空航天制作业的特殊性，高功用数控刀具的办理技能应包括刀具功用点评、刀具现场使用、刀具物流。

刀具功用点评办法

随着航空结构件杂乱程度的不断进步，包括的难加工特征结构越来越多，以往经过根底切削实验来选取的刀具在针对不同结构特征时往往表现出显著的功用差异。也就是说，同一种刀具在切削加工不同的结构特征时，往往会体现出较大差异的切削功用。

为了合理点评航空钛合金结构件铣削刀具的功用，和寻求适宜航空钛合金结构件的铣削刀具，有必要在了解和了解航空钛合金杂乱结构件结构特色的根底上对其切削刀具功用进行评判。

为进行钛合金铣削刀具的优选和切削参数优化，规划了多种结构的钛合金测试件。图1是参阅机床功用测试S形件规划的一种基准样件，经过定义一致的切削轨迹，不只能够比照刀具的切削功用，还能进行机床功用的测试，为切削参数的个性化点评供给了一种参阅办法。

图1 铣削刀具基准测试件

如以刀具寿数、金属切除率作为粗加工点评指标，构建刀具功用综合评判模型，经过实践切削实验，比照评测了W***35、W***35S、WSP45和WSP45S 4种PVD氧化铝涂层的铣刀，依据加工实验数据的含糊隶属度评测，切削S形区域时的功用依次为W***35S、WSP45、WSP45S、W***35；而切削不和槽腔时的功用依次为W***35S、W***35、WSP45、WSP45S。

选用基准件进行刀具功用点评，多项比照实验表明，可认为工艺拟定供给更合理的切削参数。

刀具现场使用

刀具现场使用是指从工艺规划开始的刀具选型、切削参数、寿数猜测、磨损办理、刀具调整和刀具替换等环节。

刀具选型的基本流程是依据被加工零件的结构、资料，经过刀具样本，获取相关的刀具、刀柄、以及引荐切削参数。刀具选型的好坏对加工质量、加工功率和加工本钱具有决定性影响，一起也会影响数控加工程序的编制。尤其是航空航天工业中常用的钛合金、高温合金等难加工资料，对刀具资料、刀片槽型以及切削参数较为灵敏，任何过错的搭配都会导致刀具磨损加重或者功率下降。因为刀具选型多依靠于“知识”，瓦儿特早供给了TEC-CCS刀具办理辅助软件为用户供给整体铣刀、孔加工的刀具主张；肯纳金属（肯纳金属关方网站，肯纳金属产品一览）也推出了NOVOTM刀具办理软件，使用多种参数束缚的办法为用户供给刀具主张。上述软件还能供给切削力和切削扭矩、功率的计算功用。

充分发挥高功用切削刀具的功用，不只需求依据加工目标挑选适宜的刀具，并且需求在工艺编制进程中为刀具配置合理的切削参数。因为零件在机床上的切削加工是一个多变量杂乱时变进程，必须要依据机床状况、零件装夹办法、加工余量多少对刀具主张的切削参数进行调整。

因为钛合金和高温合金易于加工硬化，应选用适当的进给量和切削深度，以坚持切削在硬化层之下进行。在使用淘瓷刀具切削高温合金中，在车削时切削速度一般需求超过80m/min才能充分使用陶瓷和高温合金的硬度差进行切削；而在铣削中，切削线速度需求超过600m/min才能达到相似的作用；一起因为淘瓷刀具的脆性，使用冷却液或者微量光滑时，会因液体在刀具表面微裂纹中的胀大加重裂纹扩张速度，加快刀具破损，应尽量选用风冷或者干切削办法。

在实践加工进程中，刀具切削作用的反应是刀具、切削参数改善以及刀具本钱操控的重要依据。现有的车间出产办理体系中，关于实践刀具切削寿数、加工进程动态多为现场操作人员的口头报告，假如进行相关的数据计算又会形成现场办理工作量激增。怎么在出产中、及时、获取相关刀具使用作用的数据，仍有待进一步讨论。

依据国内航空航天制作业对数控切削零件质量问题的调查，大都质量问题是因为简略过错导致。如数控机床在加工大型零件的进程中，因为切削液喷注、现场噪声等要素，操作人员忽略导致过错的刀具调用、刀具长度过错、刀具过度磨损等问题尤为常见。使用技能手段进行此类防错处理具有较好的作用，如在车间树立刀具配送体系，依据每台机床当天使命，供给刀具清单，由专门人员在刀具预调仪上进行刀具丈量承认后，配送至对应机床刀库，在程序中依照估计的刀具寿数进行换刀提示。

刀具办理体系

高功用切削刀具的首要目标是在粗加工阶段进步金属切除率，在精加工阶段进步表面质量。在批量出产中，因为机床-工件的组合、出产率相对固定，刀具种类和耗费数量易于计算，适宜于刀具办理。但在航空航天制作业，小批量、多种类的混线出产，刀具种类和耗费数量不易准确计算，关于刀具办理体系的使用具有较大难度。

刀具办理体系不只要面向制作车间的物流办理、刀具装置调整、机床刀具配置等进程进行刀具相关数据办理，一起还要在工艺编制进程中供给刀具几许数据、切削参数，以及在出产计划编制进程中的机床-工件-夹具-刀具匹配，并能进行作用猜测。图2是TDM刀具办理体系的数据接口环境示意图。