卧式铣镗床二课件

第一节镗床第二节镗刀第三节镗床夹具习题与思考题主要内容：第一节镗床一、卧式铣镗床二、坐标镗床三金刚镗床回目录一、卧式铣镗床卧式铣镗床因其工艺范围广泛而得到普遍应用。尤其适合大型、复杂的箱体类零件的孔加工。因为这些零件孔的精度、孔间距精度、孔的轴心线之间的同轴度、垂直度、平行度等都有严格要求，如在钻床上加工难以保证精度。卧式铣镗床除镗孔以外，还可车端面、铣平面、车外圆、车螺纹等。因此，一般情况下，零件可在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序。图10-1所示为卧式铣镗床的外形。卧式镗床具有下列工作运动回目录图10-1卧式铣镗床１－后支架2—后立柱3—工作台4—镗轴5—平旋盘6—径向刀具溜板7—前立柱

8—主轴箱9—后尾筒10—床身11—下滑座12—上滑座卧式镗床具有下列工作运动：（1）镗杆的旋转主运动；（2）平旋盘的旋转主运动；（3）镗杆的轴向进给运动；（4）主轴箱垂直进给运动；（5）工作台纵向进给运动；（6）工作台横向进给运动；（7）平旋盘径向刀架进给运动；（8）辅助运动：主轴箱、工作台在进给方向上的快速调位运动、后立柱纵向调位运动、后支架垂直调位运动、工作台的转位运动。这些辅助运动由快速电机传动。图10-2所示为卧式铣镗床的几种典型加工方法：图10-2a）所示为用装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔，图10-2b）所示为利用长刀杆镗削同一轴线上的两孔，图10-2c）所示为装在平旋盘上的悬伸刀杆镗削大直径的孔，图10-2d）所示为用装在镗轴上的端铣刀铣平面，图10-2e）和f）所示为用装在平旋盘刀具溜板上的车刀车内沟槽和端面。二.坐标镗床图10-2卧式铣镗床的典型加工方法二、坐标镗床坐标镗床是一种高精度级机床，它具有测量坐标位置的精密测量装置，而且这种机床的主要零部件的制造和装配精度都很高，并有良好的刚性和抗振性。所以它主要用来镗削精密的孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度达0.002~0.01mm），如，钻模、镗模等的精密孔。坐标镗床按其布局和型式不同，可分为立式单柱、立式双柱和卧式等主要类型。回目录立式单柱坐标镗床如图10-3所示。这种类型机床工作台的三个侧面都是敞开的，操作比较方便。但由于这种坐标镗床的工作台须实现两个坐标方向的移动，使工作台和床身之间层次增多，削弱了刚度。此外，由于主轴箱悬臂安装，当机床尺寸较大时，给保证加工精度增加了困难。因此，此种布局形式多为中、小型坐标镗床采用。(二)立式双柱坐标镗床图10-3立式单柱坐标镗床１—床身２—床鞍３—工作台４—立柱５—主轴箱（二）立式双柱坐标镗床立式双柱坐标镗床如图10-4所示，它具有由两侧立柱、顶梁和床身构成的龙门框架式结构。主轴箱5装在可沿立柱导轨上下调整位置的横梁2上，工作台1则直接支承在床身8的导轨上。镗孔的坐标位置由主轴箱沿横梁导轨横向移动和工作台沿床身导轨纵向移动来确定。立式双柱坐标镗床的主轴箱（装在龙门框架上）其悬伸距离较小，并且工作台和床身之间层次少，所以，这种坐标镗床刚度较高，承载能力较强。因此，大、中型坐标镗床常采用这种布局形式。(三)卧式坐标镗床图10-4立式双柱坐标镗床

1—工作台2—横梁3、6—立柱4—顶梁5—主轴箱

7—主轴8—床身（三）卧式坐标镗床卧式坐标镗床如图10-5所示，其主轴水平布置，与工作台台面平行。安装工件的工作台由下滑座7、上滑座1以及可作精密分度的回转工作台2等三层组成。镗孔的坐标位置由下滑座沿床身6的导轨纵向移动和主轴箱5沿立柱4的导轨垂直移动来确定。镗孔时的进给运动，可由主轴3轴向移动完成，也可由上滑座1横向移动完成。三.金刚镗床图10-5卧式坐标镗床1—上滑座

2—回转工作台

3—主轴4—立柱

5—主轴箱6—床身7—下滑座三金刚镗床图10-6是单面卧式金刚镗床的外形图。机床的主轴箱固定在床身上，主轴高速旋转带动镗刀作主运动。工件通过夹具安装在工作台上，工作台沿床身导轨作平稳的低速纵向移动以实现进给运动。工作台一般为液压驱动，可实现半自动循环。图10-6单面卧式金刚镗床外形图主轴组件是金刚镗床的关键部件，它的性能好坏，在很大程度上决定着机床的加工质量。这类机床的主轴短而粗，在镗杆的端部设有消振器；主轴采用精密的角接触球轴承或静压轴承支承，并由电动机经皮带直接传动主轴旋转，可保证主轴组件准确平稳地运转。金刚镗床的种类很多，按其布局形式可分为单面、双面和多面；按其主轴的位置可分为立式、卧式和倾斜式；按其主轴的数量可分为单轴、双轴及多轴。第二节镗刀一、镗削特点二、镗刀的类型及应用回目录一、镗削特点除了在车床、钻床上加工孔以外，用镗孔刀具在镗床上也可以加工孔。对于直径较大的孔、内成形面以及有一系列位置精度要求的孔，镗孔是主要的切削加工方法。

(1)镗削可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔、以及有位置精度要求的孔和孔系，特别是有位置精度要求的孔和孔系，在一般机床上加工很困难，在镗床上利用坐标装置和镗模则很容易做到。如图10-7所示的箱体。（2）镗削加工灵活性大，适应性强。加工尺寸可以大亦可小，对于不同的生产类型和精度要求的孔都可以采用这种加工方法。图10-7采用镗削加工的箱体（3）镗削加工能获得较高的精度和较小的表面粗糙度。一般尺寸公差等级为IT8～IT7，Ra值为1.6～0.8。若用金刚镗床和坐标镗床则加工质量可更好。（4）镗削加工操作技术要求高，生产率低。要保证工件的尺寸精度和表面粗糙度，除取决于所用的设备外，更主要的是与工人的技术水平有关，同时花在机床、刀具上的调整时间亦较多。镗削加工时参加工作的切削刃少，所以一般情况下，镗削加工生产效率低。若使用镗模可以提高生产率，但一般用于大批量生产。二、镗刀的类型及应用镗刀是在车床、镗床、自动机床以及组合机床上使用的孔加工刀具。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。（一）单刃镗刀单刃镗刀它适用于孔的粗、精加工。单刃镗刀的切削效率低，对工人操作技术要求高。加工小直径孔的镗刀通常作成整体式，加工大直径孔的镗刀可作成机夹式。图10-8为机夹式单刃镗刀，它的镗杆可长期使用，镗刀头通常作成正方形或圆形。镗杆、镗刀头尺寸与镗孔直径的关系见表10-1。图10-8机夹式单刃镗刀a)盲孔镗孔刀b）通孔镗刀c）、d）阶梯孔镗刀表10-1

镗杆与镗刀头尺寸工件孔径28～3240～5051～7071～8585～100101～140141～200镗杆直径243240506080100镗刀头直径或长度8101216182024图10-9为微调镗刀结构。图10-9微调镗刀1—镗刀头2—微调螺母3—螺钉4—波形垫圈

5—调节螺母6—固定座套镗刀的刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小径向力Fp。镗铸件孔或精镗时，一般取kr=90°；粗镗钢件孔时，取kr=60°～75°，以提高刀具的耐用度。镗杆上装刀孔通常对称于镗杆轴线，因而，镗刀头装入刀孔后，刀尖一定高于工作中心，而使切削时工作前角减小，工作后角增大，所以在选择镗刀的前、后角时要相应的增大前角，减小后角。镗盲孔时，镗刀头在镗杆上倾斜53°8ˊ。微调螺母的螺距为0.5mm，微调螺母上刻线80格，调节时，微调螺母每转过一格，镗刀头沿径向移动量为mm＝0.005mm（二）双刃镗刀常用的有固定式镗刀块和浮动镗刀。1.固定式镗刀块高速钢固定式镗刀块如图10-10所示，也可制成焊接式或可转位式硬质合金镗刀块。固定式镗刀块用于粗镗或半精镗直径大于40mm的孔。工作时，镗刀块可通过楔块或者在两个方向倾斜的螺钉等夹紧在镗杆上。安装后，镗刀块相对于轴线的不垂直、不平行与不对称，都会造成孔径扩大，所以，镗刀块与镗杆上方孔的配合要求较高，方孔对轴线的垂直度与对称度误差不大于0.01mm。固定式镗刀块镗削通孔时kr取45°，镗削盲孔时kr取90°，而取5°～10°，取8°～12°，修光刃起导向和修光作用，一般取L=（0.1～0.2）dw。图10-10固定式镗刀a)斜楔夹紧b)螺钉压紧2.浮动镗刀(1)整体式通常用高速钢制作或在45钢刀体上焊两块硬质合金刀片。制造时直接磨到尺寸，不能调节。(2)可调焊接式如图10-11a所示，调节尺寸时，稍微松开紧固螺钉3、旋转调节螺钉2推动刀体，就可增大尺寸，一般调节量为3mm～10mm。它已列入国家标准，并由工具厂生产。(3)可转位式

图10-11b为可转位式浮动镗刀，将刀片6套在销子5上，旋转压紧螺钉4，压块3向下移动，压块3的3°斜面将刀片楔紧在销子5上。压块靠专用调节螺钉2顶紧定位，刀片承受切削力时不会松动。硬质合金刀片的切削刃磨损后，可转位后继续使用。当刀片上的两刃都磨损后可进行重磨。只需旋松螺钉2、4，便可方便地装卸刀片、调节直径尺寸，一般调节范围在1mm～6mm内。图10-11硬质合金浮动镗刀a）可调焊接式1-刀体2-调节螺钉3-紧固螺钉

b）可转位式1-刀体2-调节螺钉3-压块4-压紧螺钉5-销子6-刀片浮动镗刀的主偏角kr取得很小，通常取kr为1°30′～2°30′，若kr角取得过大，而使轴向力增大，从而引起镗刀在刀孔中的摩擦力过大，将失去浮动作用。镗杆上装浮动镗刀的方孔对称于镗杆中心线，因而镗刀工作时，主切削刃比工件中心线高0.5H，H为浮动镗刀刀体的厚度。由于刀体较厚，所以实际切削前角为负值；切削铜和铸铁时影响不大，而切削韧性材料时切削条件较差。所以在选择前角时，必须考虑工作前角的变化值，以保证切削轻快和加工表面质量。一般切铸件时γp取0°，切钢时取6°～8°。浮动镗刀切削时若工作后角过大，易引起振动，影响切削速度的提高。因此在选择浮动镗刀的后角时，应考虑工作时后角的变化值，以保证实际工作后角为6°。浮动镗刀工作时，其镗削用量为：vc=5m/min～8m/min；ƒ=0.5mm/r～1mm/r；ap=0.03mm～0.06mm。切钢时采用乳化油或硫化切削油，加工铸铁时采用煤油或柴油。回目录第三节镗床夹具一、双支承镗模二、单支承镗模三、无支承镗床夹具回目录一、双支承镗模（一）前后双支承镗模（二）后双支承镗模（三）镗套（四）镗杆（五）浮动接头（六）镗模支架和底座（一）前后双支承镗模图10-12为镗削车床尾座孔的镗模，镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗刀杆9和主轴之间通过浮动接头10连接。工件以底面、槽及侧面在定位板3/4及可调支承钉7上定位,限制六个自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6，压板5、8同时将工件夹紧。镗模支架1上装有滚动回转镗套2,用以支承和引导镗刀杆。镗模以底面A作为安装基面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面B，因此可不设定位键。(二)后双支承镗模前后双支承镗模应用得最普通，一般用于镗削孔径较大，孔的长径比L/D>1.5的通孔系,其加工精度较高,但更换刀具不方便。当工件同一轴线上孔数较多，且两支承间距离L>10d时,在镗模上应增加中间支承，以提高镗杆的刚度（d为镗杆直径）。图10-12镗削车床尾座孔镗模1-镗模支架2-回转镗套3、4-定位板5、8-压板6-夹紧螺钉7-支承钉9-镗刀杆10-浮动接头（二）后双支承镗模图10-13为后双支承镗孔示意图，两个支承设置在刀具的后方，镗杆与主轴浮动连接。为保证镗杆的刚性，镗杆的悬伸量L1<5d；为保证镗孔精度，两个支承的导向长度L>（1.25~1.5）L1。后双支承镗模可在箱体的一个壁上镗孔，此类镗模便于装卸工件和刀具，也便于观察和测量。图10-13后支座镗孔（三）镗套镗套的结构型式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类。1.固定式镗套图10-14所示为标准的固定镗套(GB/T2266-91)，与快换钻套结构相似，加工时镗套不随镗杆转动。A型不带油杯和油槽，靠镗杆上开的油槽润滑；B型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分地润滑。从而减少镗套的磨损。固定式镗套外形尺寸小，结构简单，精度高。但镗杆在镗套内一面回转，一面作轴向移动，镗套容易磨损，故只适用于低速镗孔。一般磨擦面线速度v<0.3m/s。固定式镗套的导向长度L＝（1.5～2）d。图10-14固定式镗套2.回转式镗套回转式镗套随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动，从而减少了镗套的磨损，不会因摩擦发热出现“卡死”现象。因此，它适用于高速镗孔。回转式镗套又分为滑动式和滚动式两种。图10-15a）为滑动式回转镗套。其优点是：径向尺寸较小，适用于孔心距较小的孔系加工，且回转精度高，减振性好，承载能力大，但需要充分润滑。摩擦面线速度不能大于0.3~0.4m/s，常用于精加工。图10-15b）为滚动式回转镗套,这种镗套由于采用了标准的滚动轴承，所以设计、制造和维修方便，而且对润滑要求较低，镗杆转速可大大提高，一般摩擦面线速度v>0.4m/s。但径向尺寸较大，回转精度受轴承精度的影响。可采用滚针轴承以减小径向尺寸，采用高精度轴承以提高回转精度。图10-15c）为立式镗孔用的回转镗套,它的工作条件差。为避免切屑和切削液落入镗套，需设置防护套。为承受轴向推力，一般采用圆锥滚子轴承。图10-15回转式镗套a)滑动式回转式镗套b)滚动式回转式镗套c)立式滚动回转式镗套1、6—镗套2—滑动轴承3—镗模支架4—滚动轴承5—轴承端盖图b、c（四）镗杆图10-17为用于固定式镗套的镗杆导向部分结构。当镗杆导向部分直径d<50mm时，常采用整体式结构。图10-17a）为开油槽的镗杆,镗杆与镗套的接触面积大，磨损大，若切屑从油槽内进入镗套，则易出现“卡死”现象。但镗杆的刚度和强度较好。图10-17b）、c）为有较深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可大大减少镗杆与镗套的接触面积，沟槽内有一定的存屑能力，可减少“卡死”现象，但其刚度较低。当镗杆导向部分直径d>50mm时,常采用如图10-17d）所示的镶条式结构。镶条应采用摩擦因数小和耐磨的材料，如铜或钢。镶条磨损后，可在底部加垫片，重新修磨使用。这种结构的摩擦面积小，容屑量大，不易“卡死”。图10-17用于固定镗套的镗杆导向部分的结构图10-18为用于回转镗套的镗杆引进结构。图10-18a）在镗杆前端设置平键,键下装有压缩弹簧，键的前部有斜面，适用于开有键槽的镗套。无论镗杆以何位置进入镗套，平键均能自动进入键槽，带动镗套回转。图10-18b）所示的镗杆开有键槽，其头部做成小于45°的螺旋引导结构，可与图10-16所示装有尖头键的镗套配合使用。镗杆与加工孔之间应有足够的间隙，以容纳切屑。镗杆的直径一般按经验公式d＝（0.7~0.8）D选取,也可查表10-2.镗杆的精度一般比加工孔的精度高两级。镗杆的直径公差，粗镗时选g6，精镗时选g5；表面粗糙度选Ra0.4～0.2；圆柱度选直径公差的一半，直线度要求为50mm∶0.01mm。镗杆的材料常选45钢或40Cr钢，淬火硬度为40~45HRC；也可用20钢或20Cr钢渗碳淬火，渗碳层厚度0.8~1.2mm，淬火硬度61~63HRC。图10-18用于回转镗套的镗杆引进结构

a)b)图10-16回转镗套的引刀槽尖头键表10-2镗孔直径D、镗杆直径d与镗刀截面B×B的尺寸关系（mm）D30~4040~5050~7070~9090~100d20~3030~4040~5050~6565~90B×B8×810×1012×1216×1616×1620×20（五）浮动接头双支承镗模的镗杆均采用浮动接头与机床主轴连接。如图10-19所示,镗杆1上拨动销3插入体2的槽中,镗杆与接头体之间留有浮动间隙，接头体的锥柄安装在主轴锥孔中。主轴的回转可通过接头体、拨动销传给镗杆。图10-19浮动接头1—镗杆2—接头体3—拨动销（六）镗模支架和底座镗模支架用于安装镗套，其典型结构和尺寸列于表10-3中。图10-20a）所示的设计是错误的，应采用图10-20b）所示结构,夹紧反力由镗模底座承受。镗模底座上要安装各种装置和工件，并承受切削力、夹紧力，因此要有足够的强度和刚度，并有较好的精度稳定性。其典型结构和尺寸列于表10-4.镗模底座上应设置加强肋，常采用十字肋条。镗模底座上安放定位元件和镗模支架等的平面应铸出高度约为3~5mm的凸台，凸台需要刮研，使其对底面（安装基准面）有较高的垂直度或平行度。镗模底座上还应设置定位或找正基面，以保证镗模在机床上安装时的正确位置，用以将镗模紧固在机床上。大型镗模的底座上还应设置手柄或吊环，以便搬运。镗模支架和底座的材料常用铸铁（一般为HT200）,毛坯应进行时效处理。表10-3镗模支架典型结构及尺寸(mm)型式BLHs1,s2labcdehkⅠ(1/2~3/5)H(1/3~1/2)H按工件相应尺寸取10~2015~2530~403~520~3020~303~5Ⅱ(2/3~1)H(1/3~2/3)H注：本表材料为铸铁；对铸钢件，其厚度可减薄。图10-20不允许镗模支架承受夹紧反力

1—夹紧螺钉2—镗模支架3—工件4—镗模底座表10-4

镗模底座典型结构和尺寸LBHAabch按工件大小定（1/6~1/8）L(1~1.5)H10~2620~305~820~30单支承镗模根据支承对刀具的位置，单支承镗模又可分为以下两种：

1.前单支承镗模

2.后单支承镗模1.前单支承镗模图10-21所示采用前单支承镗孔,镗模支承设置在刀具前方。主要用于加工孔径D>60mm、加工长度L<D的通孔。一般镗杆的导向部分直径d<D。因导向部分直径不受加工孔径大小的影响，故在多工步加工时，可不更换镗套。这种布置也便于在加工中观察和测量。但在立镗时，切屑会落入镗套，应设置防屑罩。图10-21前单支承孔2.后单支承镗模图10-22所示为采用后单支承镗孔，镗套设置在刀具的后方。用于立镗时，切屑不会影响镗套。当镗削D<60mm