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1 3 3其他类型机床与加工方法 钻床与钻削铣床与铣削拉床与拉削齿轮加工机床与齿轮加工刀具磨床与砂轮 3 3 1钻床与钻削 孔是各种机械零件上出现最多的几何表面之一 回转体工件中心的孔通常在车床上加工 非回转体工件的中心孔以及非回转体工件上的非中心位置的孔 通常在镗床或钻床上加工 孔加工特点 1 刀具刚性差 容易产生弯曲变形及振动 2 定尺寸刀具加工 3 加工精度和表面质量不容易控制 45 1 钻削运动和加工范围 1 应用 钻床是用钻头在工件上加工孔的机床 通常用于加工尺寸较小 精度要求不太高的孔 可完成钻孔 扩孔 铰孔及攻螺纹等工作 2 运动分析 工件固定 刀具作旋转主运动 同时沿轴向作进给运动 3 钻床的主参数 最大钻孔直径 钻床的加工范围 2 钻床 主要类型 台式钻床立式钻床摇臂钻床深孔钻床 1 台式钻床 Tablemachine 2 立式钻床 Verticaldrill 特点 主轴轴线垂直布置 且位置固定加工时 为使刀具旋转中心线与被加工孔的中心线重合 必须移动工件 相当于调整坐标位置 适于加工中小型工件上的孔 立钻图 立式钻床的传动原理 主运动 单速电动机经齿轮分级变速机构传动 主轴旋转方向的变换 靠电动机正反转实现进给运动 主轴随同主轴套筒在主轴箱中作直线移动 进给量用主轴每转一转时 主轴的轴向移动量来表示 3 摇臂钻床 Swingingjibmachine 摇臂钻床适用于加工单件和中 小批生产中大 中型零件 摇臂钻床图 3钻头 锪钻 铰刀和丝锥 19 3 3 2铣床与铣削 运动 主运动 铣刀旋转进给运动 工件或铣刀 20 1 铣削运动和加工范围 工艺范围平面 水平面 垂直面等 沟槽 键槽 T型槽 燕尾槽等 多齿零件上齿槽 齿轮 链轮 棘轮 花键轴等 螺旋形表面 螺纹和螺旋槽 各种曲面回转体表面及内孔切断 21 22 23 2 铣床 卧式升降台铣床立式升降台铣床龙门铣床工具铣床仿形铣床圆台铣床各种专门化铣床等2 3 2 avi 24 1 卧式升降台铣床 特点 主轴位置水平应用 铣削平面 沟槽和多齿零件等 25 1 床身2 悬梁3 主轴4 铣刀心轴 5 工作台6 床鞍7 升降台8一底座 铣床 mpg 26 27 28 29 2 立式升降台铣床 立式升降台铣床的主轴是垂直安置的 铣头1可根据加工要求在垂直平面内调整角度 主轴可沿其轴线方向进给或调整位置 刀具 端铣刀或立铣刀加工平面 斜面 沟槽 台阶 齿轮 凸轮等 主参数 工作台面宽度 1 10 30 组成 1一铣头2一主轴3一工作台4一床鞍5 升降台 31 三 龙门铣床 大型高效能铣床主要加工各类大型工件上的平面和沟槽 借助于附件还可完成斜面 内孔等加工组成 工作台 水平铣头 横梁 垂直铣头 立柱 顶梁 床身主参数 工作台面宽度 1 100 33 34 3 铣刀 图铣削示意 3 铣刀 36 铣平面用铣刀 37 铣沟槽用铣刀 38 铣成形面用铣刀 齿轮铣削 avi 39 铣成形沟槽用铣刀 40 4 铣削加工工艺特点 铣平面有周铣和端铣两种方式 周铣中有逆铣与顺铣之分 端铣中有对称铣和不对称铣之分 41 1 周铣和端铣 铣削可分为 端铣和周铣分别在立式铣床和卧式铣床上进行端铣 刀杆粗而短 刚性好 而且端铣刀直径大 通常镶嵌硬质合金刀片 所以不但容易实现高速铣削或强力铣削 而且每一行程的铣削宽度可达数百毫米 取决于铣刀直径 圆周铣削 铣刀刀杆细长 刚性很差 铣刀直径小 铣切宽度较窄 取决于铣刀宽度 端铣生产率高于周铣大批 大量生产中加工平面一般都采用端铣 42 端铣的加工质量略优于周铣 周铣时通常只有1 2个刀齿同时在进行切削工作 并且切屑厚度的变化也很大当刀齿切入和切出时 切削力波动较大 并产生一定的冲击 端铣同时参加切削的刀齿常多于2个 切屑厚度的变化也较小 所以切削过程比周铣平稳 端铣的切削工作是由沿铣刀外圆排列的主切削刃完成的 端面方向的副切削刃对已加工面起修光作用 故可获得较高的粗糙度 周铣不仅没有修光刃 而且被加工表面实际上是由一连串圆弧所组成 故其加工粗糙度稍低于端铣 端铣的刀杆刚度远高于周铣 故切削振动较小 43 2 逆铣与顺铣 按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反 又分为顺铣和逆铣 44 顺铣 顺铣 铣刀刀齿在工件切入处的切削速度方向与工件进给速度方向相同 2 48 swf采用顺铣 冷硬程度减轻 表面质量提高 刀具寿命长 顺铣时垂直分力使夹紧稳定 纵向分力的变化 会使切削过程不平稳 2 48 swf采用顺铣 必须要求铣床工作台进给丝杠螺母有消除侧向间隙的机构 或使用液压传动铣床 45 逆铣 逆铣 铣削时 铣刀刀齿在工件切入处的切削速度与工件进给速度方向相反 图2 49 swf逆铣时 工件表面冷硬程度大 表面质量差 刀具磨损严重 逆铣进给平稳 变化的垂直分力会引起工件振动 2 49 swf 46 图4 3 47 3 3 3拉削加工 1 拉削运动和加工范围2 拉床3 拉刀4 拉削加工工艺特点 48 1 拉削运动和加工范围 用拉刀进行加工可加工各种形状的通孔 平面及成形表面运动 只有主运动而没有进给运动2 63 swf拉削时 一般由拉刀作低速直线运动 被加工表面在一次走刀中形成拉床的主运动通常采用液压驱动主参数 最大额定拉力如 L6120200000N 20tf 49 50 2 拉床 按用途分 内拉床及外拉床按机床布局分 卧式 立式 链条式 51 卧式内拉床 52 立式内拉床 53 立式外拉床 54 链条式拉床 55 3 拉刀 56 拉孔示意图 2 69 avi 57 4 拉削加工工艺特点 拉孔前工件须经钻孔或扩孔 回转体零件的加工往往都是采取先拉孔 然后以孔为定位基准 加工其它表面 拉孔能达到的公差等级为IT9 IT6 表面粗糙度为0 16 Ra 2 5 m 用拉刀还可以加工成形孔 花键孔 拉孔常用在大批大量生产中加工孔径为8 125mm 孔深不超过孔径5倍的中小件通孔 不适合于加工大孔及单件小批生产 58 3 3 4齿轮加工机床和齿轮加工刀具 59 3 3 4齿轮加工机床和齿轮加工刀具 1 概述 1 齿轮的分类及结构特点分类按轮齿的齿向分 直齿 斜齿 人字齿按功用分 传递运动 传递力结构特点齿部形状复杂淬火齿轮加工复杂齿轮精度要求高 60 61 62 1 概述 2 齿轮的技术要求及检验项目运动精度工作平稳性接触精度齿侧间隙 63 3 齿轮的材料 热处理及毛坯 材料 根据传递力 运动及线速度定一般 45钢 20Gr 40Gr 20GrMnTi低速重载 抗弯曲 强度好 18GrMnTi高速 抗疲劳 38GrMoAl非传递力 不淬火钢 铸铁 夹布胶木 尼龙热处理 齿坯正火齿部局部淬火毛坯棒料 小尺寸 结构简单 对强度要求不高锻件 强度要求高 耐磨 耐冲击铸件 直径大于400 600精密铸造 压力铸造 精密锻造 粉末冶金 热轧 冷挤 64 常见的齿形加工方法 65 2 圆柱齿轮齿形的加工方法 1 成形法加工齿形 2 滚齿 3 插齿 4 磨齿 图6 31 1 成形法加工齿形 67 2 滚齿 1 滚齿特点 生产率高 通用性好 运动精度高 粗糙度大 不能加工内齿轮 齿条 人字齿 齿圈很近的多联齿轮 图6 33 68 69 70 71 2 插齿与滚齿工艺特点比较 1 加工质量 2 生产率切制大模数齿轮 滚齿生产率高 加工小模数齿轮 多联齿 窄齿 插齿生产率高 3 应用范围 72 73 74 2 插齿与滚齿工艺特点比较 插齿的运动精度比滚齿低 插齿参与切削的齿比滚齿多 刀具的分齿误差影响 机床传动链的误差 工件的让刀运动 插齿的平稳性精度 齿形精度 比滚齿高 插齿刀可刃磨成高精度的渐开线齿形 齿形精度高 进给量小 切削次数多 齿形精度高 表面粗糙度小 接触精度 齿向误差大 比滚齿低 装夹误差齿坯精度由夹具保证 插齿机往复运动频率高 主轴与套筒磨损大 75 4 磨齿 1 磨齿的应用精加工 3 6 5级以上淬硬齿轮 粗糙度Ra0 8 0 02um 加工成本高 生产率低 2 磨齿原理及方法图6 36成形法 成形砂轮 磨内齿轮及特殊齿轮 展成法 齿轮齿条啮合原理 1 双片蝶形砂轮磨齿传动环节少 误差小 展成运动精度 分度精确 生产率低 2 单片锥形砂轮磨齿展成运动传动链长 结构复杂 误差大 磨齿精度低 一般6级 3 蜗杆砂轮磨齿轮 76 77 78 79 5 剃齿 1 原理和方法原理 轴线相交叉的螺旋齿轮啮合 齿向有相对滑动 方法 剃齿刀与工件间有夹角 工 刀 轴向剃齿 对角剃齿 切向剃齿 径向剃齿 80 81 82 图6 34 83 4 剃齿 2 剃齿的应用 1 非淬火齿轮的精加工 淬火齿轮淬硬前的半精加工 2 剃齿改善齿轮的平稳性精度 接触精度和表面粗糙度 不会提高运动精度 3 生产率高 成本低 84 4 剃齿 3 注意 齿轮材料材料均匀 杂质和韧性小 硬度33 52HRC最好 齿轮剃前精度剃后精度能提高一级 对公法线长度变动 Fw修整能力差对径向跳动修正能力强 剃齿余量适中 85 5 珩齿 1 珩齿原理及工艺特点是热处理后齿轮的精加工方法 工作原理同剃齿 不同的是工具 带磨料的塑料砂轮 1 齿面表面质量好 粗糙度低 2 修正误差能力低原因 不能强行切下金属 2 珩齿的应用主要用于减少表面粗糙度值 去除热处理后齿面的氧化皮及毛刺 优点 Ra值小 效率高 成本低 设备简单 操作方便 加工6 7级齿轮 86 图6 35 3 3 5镗床 镗削运动和加工范围 Boringmachine 机床加工时的运动与钻床类似主运动为镗刀的旋转运动进给运动则根据机床类型和加工条件不同 由刀具完成 或者由工件完成 功用 除镗孔外 大部分镗床还可以进行铣削 钻孔 扩孔 铰孔等工作 镗床 应用 通常加工尺寸较大且精度要求较高的孔特别是分布在不同表面上孔距和位置精度 平行度 垂直度和同轴度等 要求很严格的孔系如箱体 汽车发动机缸体等零件上的孔系加工镗孔精度可达IT6 ITll级 表面粗糙度为Ra0 63 80 m 加工方法 镗刀镗削工件上铸出或已粗钻出的孔机床类型 卧式镗床 坐标镗床 金刚镗床 铣镗加工中心 1 卧式铣镗床 主运动镗轴和平旋盘的两个旋转运动 进给运动镗轴轴向进给运动主轴箱垂直进给运动工作台纵向和横向进给运动平旋盘径向刀架的径向进给运动 图5 33 图5 34 2 4 6镗刀和镗床加工工艺范围 1 镗孔方式镗孔可以在不同的机床上进行 有三种不同的加工方式 1 工件回转 刀具作进给运动 2 刀具回转 工件作进给运动 3 刀具回转并作进给运动 图4 13 图4 13 A avi 镗孔电影 2 镗孔的工艺特点及其应用范围 镗孔可以在镗床 车床等机床上进行 具有机动灵活 经济易行的优点 镗孔可加工各种不同尺寸和不同精度的孔 对于大尺寸孔 镗孔几乎是唯一的加工方法 镗孔可以达到的公差等级为ITll IT7 表面粗糙度为0 63 Ra 10 m 3 3 5磨床与砂轮 外圆磨床内圆磨床平面磨床工具磨床 专门化磨床砂带磨床其它磨床 1 外圆磨削加工工艺 外圆磨床主要用来磨削 外圆柱面圆锥面外圆磨床主要类型 普通外圆磨床 万能外圆磨床 无心外圆磨床 宽砂轮外圆磨床 端面外圆磨床等 1 万能外圆磨床 床身1 工作台3 上下两层 上工作台可相对于下工作台在水平面内偏转 l0 磨削圆锥面头架2和尾座6砂轮架5 装砂轮主轴及其传动装置装在砂轮架上的内磨装置4砂轮架和头架 都可转动一定角度 磨削锥度较大的圆锥面 横向进给手柄 脚踏操作板 尾座 横向进给机构 砂轮架 内圆磨具 工作台 头架 万能外圆磨床外观图 床身 2 102a swf 2 105 swf 2 106 swf 2 104 swf 2 无心磨削加工工艺 1 无心磨外圆表面的工作原理无心磨削时 工件以被加工表面自身定位 用托板支持着放在砂轮与导轮之间进行磨削 工件的轴心线稍高于砂轮与导轮连线中心 图2 107磨削时 工件靠导轮与工件之间的摩擦力带动旋转 导轮采用摩擦系数大橡胶制造 砂轮速度则大大高于导轮速度 3 内圆磨削加工工艺 磨孔方式1 内圆磨削 2 行星磨削 3 无心内圆磨削 图2 110a 图4 15 图2 110a 图2 110c 图2 110b 4 平面磨削加工工艺 平面磨削方法有圆周磨和端面磨两种磨平面 avi 圆周磨 特点 优点 砂轮和工件的接触面小 发热量小 磨削区