如何优化铜质工件的车削？

铜具有良好的导电、导热和耐蚀性能。其按合金系列可分为纯铜、黄铜、青铜和白铜。黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜，普通黄铜是以纯铜为基础元素，加入锌的二元合金；特殊黄铜是在普通黄铜的基础上加入其他元素冶炼成的多元合金。青铜是以纯铜为基础元素，加入锡、铝、锰、硅、镉、银等元素的多元合金。白铜是铜与镍的合金，分为普通白铜和含有其他合金元素的特殊白铜。

1.车削铜质工件使用的车刀

铸造黄铜和铸造青铜的塑性小，车削时切屑较碎，容易飞溅伤人；压延类的黄铜和青铜，其强度和硬度较低，韧性好、塑性大，车削时易发生扎刀现象。

粗车铸造铜类工件时，车刀的前角应比车削铸铁类工件时大，以减小切屑变形，使切屑呈挤裂状；同时应选择正确的前刀面形状，控制切屑的流向，避免或减少切屑的飞溅。车削压延铜类工件时，车刀的前角、后角和车削铸造铜类时相似，不能过大，其推荐值见表6-8。

车削铸造铜类工件时，切削用量可比车削铸铁类工件时大些。粗车时，配合较大的前角和相应的前刀面形状，可得到挤裂状切屑；精车时，如磨有修光刃，则进给量可适当加大，以提高生产率。

车削压延铜类工件时的车削用量与车削铸造钢类工件时相似。

表6-8 车削铜类工件时车刀的推荐几何参数

图6-31所示是铸造铜类粗车刀，其硬质合金刀片的材料为YG6或YG8，切削用量为：a_p=4～8mm，f=0.4～0.6mm/r，v_c=80～100m/min。车削时切屑成挤裂状，不易飞溅。

图6-32所示是压延铜类精车刀，其硬质合金刀片的材料为YG6或YG8，切削用量为：a_p=0.3～0.6mm，f=0.03～0.2mm/r，v_c=110～130m/min。

图6-33所示是一种加工铅黄铜时使用的93°外圆车刀，车刀的材料为高速工具钢。它将车刀前刀面做成搓板形，有利于切屑卷曲，保证了切削安全。它所采用的切削用量为：切削速度v_c=50～250m/min，进给量f=0.17mm/r，背吃刀量最大可达20mm。

图6-34所示是加工铅黄铜工件内孔时使用的搓板形车刀，刀具材料为高速工具钢，所采用的切削用量为：切削速度v_c=50～100m/min，进给量f=0.1～0.15mm/r，背吃刀量最大可达20mm。

图6-31 铸造铜类粗车刀

图6-32 压延铜类精车刀

图6-33 加工铅黄铜93°外圆车刀

图6-34 加工铅黄铜93°内孔车刀

纯铜工件的强度低、硬度小，切削中能承受的载荷也小。所以车削纯铜工件时，一般使用高速工具钢车刀，采用大的前角γ_o，γ_o可在30°～35°范围内选取；为了减少切削变形，刀头前刀面最好磨成平直的形状，可采用断屑台的形式断屑。

2.薄壁铜套工件的车削

薄壁铜套类工件韧软，装夹时容易变形。小尺寸铜件可使用图6-35所示的弹性胀套装夹，将工件安装进弹性胀套孔内，再将其夹持在自定心卡盘上。为了使胀套保持弹性，使用前应淬火。(www.xing528.com)

车削铜套工件的外圆时，可采用图6-36所示的装夹方法。为了保证工件内、外圆的同轴度，制作该夹具时，先将定心套夹在卡盘上进行车削，将其外圆与工件内孔的配合间隙控制在0.03mm，并在定心套根部车出锥度，圆锥角为12°。然后把工件放入定心套内，用尾座内的回转顶尖顶紧工件即可进行车削。

图6-35 弹性胀套

图6-36 车削外圆时工件的装夹方法（一）

a）铜套工件 b）装夹情况

在图6-37所示的装夹形式中，拧紧丝杠两端螺母，工件即被夹紧。内支承外圆的大小以工件内孔尺寸为基准，其配合间隙视工件内、外圆的同轴度要求而定，可控制在0.05～0.15mm。

图6-38a所示是铜瓦工件，装夹时，使用图6-38b所示的夹具，将两个半铜瓦工件放在方键8上，旋紧螺钉3，卡爪就把工件夹紧，即可进行切削。加工完毕后，松开螺钉3，弹簧4即将卡爪一端收紧，卡爪另一端就松开了，即可取下工件。

图6-37 车削外圆时工件的装夹方法（二）

夹具体5的后端螺孔与车床主轴配合，前端内孔直径比工件外径稍大。夹具体的中间开有两个长形孔，并横向钻有两个销孔，以便用销子7装上两个卡爪2，卡爪应能自由活动。一个卡爪的后端攻有螺孔，用于装入螺钉3。该螺钉头部开有内六角孔，以便用扳手旋紧。当螺钉3旋紧时，就把两个卡爪撑开，而卡爪的另一端就向内收紧，以便夹紧工件。弹簧4是使卡爪恢复原位用的。方键8共有两个，各用两个螺钉6分别装在夹具体两侧的键槽内，并突出在孔中。方键的厚度应根据铜瓦来决定。夹具体上还开有两个长圆孔，以便排出切屑。

3.铜质工件车削过程中的发热问题

车削铜质工件时，切削变形及强烈摩擦将造成工件温度升高。在粗车中，如果选用的切削用量大，则工件发热就快。这时，若紧接着进行精车，工件将不能很快地冷却下来，由于非铁金属工件的线胀系数大，测量出的尺寸都比实际尺寸要大。经过一定时间后，工件慢慢冷却恢复正常，再测量时会发现工件的尺寸变小了，而出现与图样不符的现象。根据这种情况，在切削过程中减少粗车时的温度升高，是解决问题的关键。

图6-38 铜瓦工件及其装夹

a）铜瓦工件 b）在夹具内的装夹情况

1—工件 2—卡爪 3、6—螺钉 4—弹簧 5—夹具体 7—销子 8—方键

（1）减少切削过程中的发热量 车削中，切削速度对温度的影响最大，在一定范围内，切削速度加快，温度也升高；背吃刀量和进给量对切削温度的影响较小。因此，在粗车时，切削速度不要选得太高，可以把背吃刀量选得大些，进给量也可以适当选大些，这样有利于控制切削温度，也有利于提高生产率。

切屑在车刀前刀面流动的难易程度对切削温度的影响也很大。车刀前角增大，使前刀面的倾斜程度加大，这样切屑就容易流出，减少了切屑在前刀面的摩擦和切屑变形，从而可以使切削过程中的温度降低。

（2）改善切削过程中的散热条件 切削过程中，车刀主偏角的变化影响着车刀切削刃的工作长度，在背吃刀量相同的条件下，主切削刃的工作长度越短散热越慢。如果把主偏角选得小些，使主切削刃长度增加，则对散热有利。

（3）充分使用切削液 切削过程中充分使用切削液，可以加速散热，降低工件温度的效果比较显著。