第七讲 铣削加工与孔加工

金属切削与机床MetalCutting MachineTools 第七讲铣削加工与钻削加工 铣削加工工艺与设备铣削工艺概述铣削刀具结构分析 铣削用量分析常用尖齿铣刀结构铣床典型结构钻削加工工艺与设备钻削加工工艺特点钻削刀具刀具及结构分析孔加工机床典型结构 铣削工艺概述铣削加工广泛用于平面及成形表面加工 是一种用途非常广泛的加工工艺 铣削加工工艺与设备 铣削工艺特点1 铣削加工为多刃切削 加工效率高 旋转运动有利于高速切削 精度IT8 7 Ra1 6 3 2 2 由于铣削过程中 多齿参与工作 每个齿切削厚度变化 切削力变化 导致切削过程不稳定 容易产生振动 3 多齿工作 每个齿间歇工作 有冷却时间 散热条件好 但切入切出时的冲击可能引起刀片碎裂 铣削加工工艺与设备 铣刀结构分析 铣削加工工艺与设备 一 坐标平面 在正交平面内 以圆柱铣刀静止参考系平面 假定主运动方向 切削刃选定点 铣刀结构分析 铣削加工工艺与设备 圆柱铣刀的刃倾角 s就是铣刀的螺旋角 即是在切削平面Ps中测量的切削刃与基面的夹角 其它角度标注见右图 圆柱铣刀的刀齿只有主切削刃 无副切削刃 故无副偏角 其主偏角为900 圆柱铣刀的前角 n在法平面Pn中测量 后角 0在正交平面P0中测量 0与 n换算方法与车刀相同 二 几何角度 铣削用量分析一 铣削用量四要素 铣削加工工艺与设备 1 背吃刀量aP平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时 ap为切削深度 圆周铣时 ap为被加工表面的宽度 2 侧吃刀量ae垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时ae为被加工表面宽度 圆周铣时 ae为切削层深度 铣削用量分析一 铣削用量四要素 铣削加工工艺与设备 3 进给量fz f vf 每齿进给量fz 铣刀齿相对于工件在进给运动方向上的位移量 单位为mm z进给量f 铣刀每转过一转时 工件与铣刀的相对位移量 单位为mm r进给速度vf 每分钟铣刀相对工件的移动距离 单位为mm min 铣削用量分析一 铣削用量四要素 铣削加工工艺与设备 4 铣削速度vc 指铣刀切削刃上基点相对于工件的主运动的瞬时速度 一般指铣刀外缘处的线速度 铣削方式 铣削加工工艺与设备 一 圆周铣削方式周铣有顺铣和逆铣两种方式 顺铣切削厚度大 接触长度短 铣刀寿命长 加工表面光洁 但不宜加工带硬皮工件 且进给丝杠与螺母间应消除间隙 否则 应采用逆铣 铣削方式 铣削加工工艺与设备 二 端铣削方式端铣有对称铣与不对称逆铣 不对称顺铣三种方式 铣淬硬钢采用对称铣 铣碳钢和合金钢用不对称逆铣 减小切入冲击 刀具寿命 铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣 铣削方式 铣削加工工艺与设备 常用尖齿铣刀结构特点 一 圆柱形铣刀 用途 加工平面 分粗齿和细齿 结构特点 作用在铣床升降台运动方向上粗齿 用于粗加工细齿 用于精加工 二 立铣刀 硬质合金立铣刀 普通可转位立铣刀和钻铣刀 可转位螺旋立铣刀 模块螺旋齿立铣刀 三 键槽铣刀 常用尖齿铣刀结构特点 四 可转位面铣刀 常用尖齿铣刀结构特点 五 三面刃铣刀 错齿三面刃铣刀 直齿三面刃铣刀 镶齿三面刃铣刀 硬质合金可转位三面刃铣刀 常用尖齿铣刀结构特点 六 角度铣刀 常用尖齿铣刀结构特点 七 模具铣刀 高速钢模具铣刀 可转位球头立铣刀 硬质合金旋转锉 普通铣床典型结构 铣床的运动主运动铣刀的旋转运动 进给运动大多数由工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动来实现少数机床由工件的回转运动或曲线运动来实现 普通铣床典型结构 铣床的类型及组成根据机床布局与用途分类升降台铣床 龙门铣床 工具铣床 仿形铣床以及专门化铣床等 普通铣床典型结构 铣床的类型及组成卧式升降台铣床 立式升降台铣床 龙门铣床 数控铣床以及专门化铣床等 卧式升降台铣床由床身 悬梁 悬梁上刀杆支架 工作台 升降台 滑座 底座及装在主轴上的刀杆等部件组成 悬梁和支架的位置可根据刀杆的长度进行调整 以较大刚度支承刀杆 加工时 铣刀旋转作主运动 工件移动作进给运动 适用于单件及成批生产 普通铣床典型结构 铣床的类型及组成卧式升降台铣床 立式升降台铣床 龙门铣床 数控铣床以及专门化铣床等 立式升降台铣床由床身1 底座7 立铣头2 主轴3 工作台4 升降台6及床鞍5等部件组成 升降台可作垂直运动 床鞍5及升降台6的结构和功能与卧式铣床基本相同 同样也适用于单件及成批生产 铣床的类型及组成卧式升降台铣床 立式升降台铣床 龙门铣床 数控铣床以及专门化铣床等 普通铣床典型结构 龙门铣床属大型高效通用机床 常用于各类大型工件上的平面 沟槽等的粗铣 半精铣和精铣加工 龙门铣床由横梁3 两个立式铣削主轴箱 立铣头 4和8 两个卧式铣削主轴箱 卧铣头 2和9 床身10 工作台1 顶梁6及两个立柱5和7等部件组成 生产率较高 适用于成批和大量生产中 普通铣床典型结构 铣床的类型及组成卧式升降台铣床传动方框图 普通铣床典型结构 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述用刀具在实体材料上加工孔或扩大已有孔的加工方法 统称为钻削加工 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述钻削工艺特点1 容易产生引偏定义 a 由于钻头弯曲而引起孔径扩大 孔不圆 b 孔的轴线歪斜 起因 a 钻头结构细长导致刚性差 b 钻头上有两条较深螺旋槽导致刚性差 c 钻头横刃处前角有很大负值 切削条件差 d 仅有两条很窄棱边与孔壁接触 接触刚度差 e 切削刃不对称 工件材料不均匀 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述钻削工艺特点1 容易产生引偏避免措施 a 预钻锥形定心坑 b 用钻套为钻头导向 特别是在斜面或曲面上 c 钻头的两个主切削刃 刃磨对称 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述钻削工艺特点2 排屑困难切削较宽 排屑困难 与孔壁有较大的摩擦和挤压 降低了孔壁的质量 有时切削阻塞在容屑槽里 卡死钻头 甚至将钻头扭断 排屑是钻孔重要问题之一 可多次退出 或修磨出分屑槽 3 切削热不易传散 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述钻削工艺特点4 钻削精度钻削的加工精度较低 一般只能达到IT10 一般Ra为12 5 6 3 m 在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工 扩孔采用扩孔钻 铰孔采用铰刀进行加工 铰削加工精度一般为IT9 IT6 Ra为1 6 0 4 m 扩孔 铰孔时 钻头 铰刀一般顺着原底孔的轴线 无法提高孔的位置精度 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具一 麻花钻最常见的孔加工刀具 一般用于实体材料上的粗加工 钻孔的尺寸精度为IT11 IT12 Ra为50 12 5 m 加工范围为0 1 80mm 以 30mm以下时最常用 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具二 扩孔钻对工件上已钻出 铸出或锻出的孔进行扩大孔的加工 常用作铰孔或磨床前的预加工扩孔以及毛坯孔的扩大 作半精加工 在成批或大量生产时应用较广 扩孔的加工精度可达IT10 IT11 Ra可达6 3 3 2 m 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具三 中心钻用来加工各种轴类工件的中心孔 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具四 锪钻在已有孔的山加工沉孔或锪平面 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具五 可转位深孔钻 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具六 铰刀用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属 使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法 称为铰孔 铰孔可用于孔的半精加工和精加工 加工精度可达IT6 IT8 Ra可达1 6 0 4 m 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七 孔加工复合刀具孔加工复合刀具是由两把或两把以上同类或不同类的孔加工刀具组合成一体 同时或按先后顺序完成不同工步加工的刀具 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七 孔加工复合刀具 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七 孔加工复合刀具 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构1 标准麻花钻结构包括柄部 颈部和工作部分 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 标准麻花钻工作部分包含 切削与导向两部分 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 标准麻花钻工作部分包含 切削与导向两部分 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 麻花钻几何参数 螺旋角 钻头最外缘处螺旋线与钻头轴线的夹角 f 轴向力与扭矩 切削刃强度 寿命 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 麻花钻几何参数 顶角2 两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角 一般为118度 2 主切削刃长度 散热 2 钻尖强度 扭矩 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 麻花钻几何参数 主偏角 r 在主切削刃上选定点的基面内度量的假定工作平面与切削平面之间的夹角 切削刃上个点不同 接近钻心 主偏角越小 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻结构2 麻花钻几何参数 前角 o 是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角 钻削典型刀具麻花钻结构2 麻花钻几何参数 横刃角度 包括横刃斜角 横刃前角 o 和横刃后角 o 钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具麻花钻切削用量1 钻削速度定义 切削刃上选定点m相对于工件的主运动的瞬时速度 2 进给量f和每刃进给量af定义 钻头或工件转一转时 钻头相对于工件的轴向位移 或在进给方向的位移量 称进给量f mm r 由于麻花钻有两个切削刃 故每齿进给量为fz f 2 mm z 3 背吃刀量ap 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构钻削运动由工件与钻头的相对旋转运动为主运动 工件与钻头的相对轴向运动为进给运动 孔加工工艺可以在钻床上进行 也可以在镗床 车床 铣床上进行 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 一 立式钻床1 立式钻床的组成立式钻床由变速箱4 进给箱3 立柱5 工作台1和底座6等部件组成 加工时 工件直接或通过夹具安装在工作台上 主轴既旋转又作轴向进给运动 2 立式钻床的适用范围单件 小批生产中加工中 小型零件 3 立式钻床的主参数最大钻孔直径 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 二 摇臂钻床1 摇臂钻床的组成摇臂钻床由外立柱3 内立柱2 摇臂4 主轴箱5 主轴6和底座1等部件组成 2 摇臂钻床的适用范围单件和中 小批生产中加工大 中型零件 3 摇臂钻床的主参数最大跨距 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 三 镗床1 适用范围加工工件上已有铸造的孔或加工的孔 常用于加工尺寸较大及精度较高的场合 特别适宜于加工分布在不同表面上 孔距尺寸精度和位置精度要求十分严格的孔系 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 三 镗床2 镗削工艺特点加工精度 一般镗孔 IT8 IT7 Ra为0 8 1 6精细镗 IT7 IT6 Ra为0 2 0 8镗削方式 单刃镗刀镗孔适应性较广 灵活性较大 可粗加 半精加 精加工 一把镗刀可加工直径不同的孔 可以校正原有孔轴线歪斜或位置偏差生产率较低 较适用于单件小批量生产单刃镗刀的刚度较低 为减少变形和振动 采用较小的切削用量 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 三 镗床2 镗削工艺特点镗削方式 多刃镗刀镗孔多刃镗刀的镗刀片是浮动的 两个对称的切削刃产生的切削力 自动平衡其位置 刀片浮动可抵偿偏摆引起不良影响较宽的修光刃可减少孔壁粗糙度值 生产率较高 两刀刃同时工作 故生产率较高 刀具成本较单刃镗刀高浮动镗刀主要用于批量生产 精加工箱体零件上直径较大的孔 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 三 镗床3 卧式镗床结构 钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构 三 镗床4 立式镗床结构 属中小型机床 主要由主轴箱3 工作台2 床身1 立柱4及床鞍5等部件组成 主轴套筒可在垂直方向作机动或手动进给 主轴箱3装在立柱4的垂直导轨上 可上下调整其位置 以适应不同高度工件的加工 工件固定在工作