机械制造实训教程 课件 第七章 铣削及刨削加工

第7章铣削及刨削加工Catalogue目录铣床2.1.概述铣刀及其安装3.铣床附件及工件的安装4.刨削加工6.5.各类表面的铣削加工铣削实训7.01概述在铣床上，通过铣刀的旋转以及工件的移动来对工件开展切削加工，这就是铣削加工。它的应用极为广泛，能加工的对象多种多样。01铣削可以加工平面，包括水平面、竖直面和斜面；还能加工台阶；对于沟槽，像键槽、直槽、角度槽、燕尾槽、T形槽等都不在话下；此外，还可加工成形面，比如齿轮；也能够切断工件，甚至还能进行钻孔、镗孔操作。02铣削时，铣刀的旋转运动是主运动，而工件的移动则是进给运动。铣削加工的尺寸公差等级通常能达到IT9-IT8，表面粗糙度Ra值能达到6.3-1.6μm。这意味着铣削加工在保证尺寸精度和表面质量方面有着出色的表现，能够满足多种工业生产的需求。03铣削加工适用范围铣削速度v（m/s），它指的是铣刀最大直径处切削刃的线速度，这个速度对于切削效率和加工质量有着重要影响。01铣削深度ap（mm），是平行于铣刀轴线方向上切削层的尺寸，这个参数影响着每次切削去除材料的多少。03进给量f（mm/r），即铣刀每转一周时，工件相对于铣刀沿进给方向移动的距离，它决定了加工的效率和工件表面的粗糙度。02铣削宽度ac（mm），垂直于铣刀轴线方向上切削层的尺寸，它与铣削深度共同决定了切削的工作量。04铣削要素0201铣刀是旋转使用的多刃刀具，这使得铣削属断续切削。在切削过程中，刀具散热条件好，因为每个刀齿在切削一段时间后会离开工件，有时间散热，这就为提高切削速度创造了条件，也让铣削成为高效率、高精度的金属切削加工方法。然而，铣刀刀齿不断切入和切出，切削力会不断变化，这就容易产生冲击和振动。这种冲击和振动不仅会影响加工质量，还可能对刀具和机床造成损害，所以在实际加工中需要采取相应的措施来减少其影响。铣削的特点02铣床编号X代表机床类别代号，表明这是铣床类。6是组别代号，表示这是卧式升降台铣床，这类铣床在机械加工中应用广泛。1为系别代号，代表万能升降台铣床，它具有更强的通用性和加工能力。32是主要参数代号，它表示工作台宽度的1/10，也就是说工作台工作面宽度为320mm，这个尺寸决定了铣床能够加工工件的大小范围。主要组成部分及其作用床身是铣床的基础部件，它的作用是固定和支承铣床上所有部件，为整个铣床提供稳定的支撑。横梁上安装吊架，用于支承刀杆，能有效减少刀杆弯曲和颤动，并且它可沿床身水平导轨移动，方便调整伸出长度，以适应不同的加工需求。主轴是空心轴，前端为锥孔，它的主要作用是安装铣刀刀杆并带动铣刀旋转，为铣削加工提供动力。纵向工作台用于安装夹具和工件，它可在转台导轨上作纵向运动，从而带动工件纵向进给，实现工件在纵向方向上的加工。转台能将纵向工作台在水平面内旋转一定角度，正、反最大均可转45°，这使得铣床可以加工一些具有特殊角度要求的工件。横向工作台位于转台和升降台之间，可沿升降台导轨作横向运动，带动工件横向进给，实现工件在横向方向上的加工。升降台支承纵向工作台和转台，它能带动它们沿床身垂直导轨上下移动，既可以调整工作台到铣刀距离，也能作垂直进给，满足不同高度的加工需求。传动与操纵方面，主轴转动和工作台移动传动系统分开，分别由单独电动机驱动，操作方便。而且采用单手柄操纵机构，工作台三方向可快速移动，提高了加工效率。卧式升降台铣床0201立式铣床的组成部分及运动与卧式铣床基本相同，但两者的主轴空间位置不同。立式铣床主轴垂直于工作台面，并且没有横梁、吊架、转台。立式铣床的主轴可根据需要偏转一定角度，通过使工作台倾斜，能够扩大加工范围，满足更多复杂工件的加工要求。立式铣床03铣刀及其安装铣刀根据安装方法分为带孔铣刀和带柄铣刀。带柄铣刀又进一步分直柄铣刀和锥柄铣刀，不同类型的铣刀适用于不同的加工场景。铣刀常用的材料有高速工具钢和硬质合金钢。高速工具钢具有较高的强度和韧性，切削性能较好；硬质合金钢则硬度更高，耐磨性强，适合高速切削和加工硬度较高的材料。分类与材料带孔铣刀类型丰富，有圆柱铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀、成形铣刀、角度铣刀、半圆弧铣刀等。圆柱铣刀有直齿和螺旋齿之分，主要用于铣削中小平面，使用周刃进行铣削；三面刃铣刀在圆柱面和两侧都有刀刃，可用于加工沟槽、小平面和台阶面；角度铣刀用于加工各种角度沟槽及斜面；成形铣刀的切刃呈凸圆弧、凹圆弧、齿形等形状，用于加工对应成形面。带孔铣刀带柄铣刀类型包括端铣刀、立铣刀、键槽铣刀、T形槽铣刀和镶齿端铣刀等。立铣刀有直柄和锥柄，可用于加工沟槽、小平面和台阶面；键槽铣刀专门用于加工封闭式键槽；T形槽铣刀用于加工T形槽；镶齿端铣刀是在钢刀盘上镶硬质合金刀齿，常用于加工大平面，通过高速铣削来提高加工效率。带柄铣刀铣刀01带孔铣刀一般安装在刀杆上。在安装时，要注意铣刀尽可能靠近主轴或吊架，这样可以增加刚性，减少振动。同时，定位套筒端面与铣刀端面要擦净，以减小端面跳动，保证加工精度。另外，在拧紧刀杆压紧螺母前先安装吊架，防止刀杆弯曲变形。带孔铣刀的安装02直柄铣刀多为小直径（≤20mm），通常用弹簧夹头安装，这种安装方式简单方便，能够快速夹紧铣刀。锥柄铣刀需要根据锥柄尺寸选合适过渡锥套，然后用拉杆将铣刀及过渡锥套一起拉紧在主轴端部锥孔内，确保铣刀安装牢固。带柄铣刀的安装铣刀的安装04铣床附件及工件的安装万能铣头的作用是扩大卧式铣床加工范围，它可以在卧式铣床上进行立铣工作，让卧式铣床具备了更多的加工能力。使用时，需要卸下卧式铣床横梁、刀杆，然后安装万能铣头。安装后，主轴在空间可旋转成任意角度、方向，满足各种复杂加工需求。万能铣头平口钳是一种通用夹具，有固定式和旋转式。它主要用于装夹中小型工件，并且以固定钳口为基准，保证装夹的准确性。平口钳的钳口本身精度及与底座底面位置精度高，底座下有两个定位键。在安装时，以工作台上的T形键定位，确保平口钳安装稳固，能够承受加工过程中的切削力。平口钳及安装回转工作台也叫转盘。它通过内部蜗杆蜗轮副实现旋转，当需要固定位置时，拧紧锁紧螺钉即可。回转工作台周边有刻度示值，中央有孔，方便确定工件回转中心。回转工作台可以带动工件旋转，主要用于完成较大工件分度，还能加工圆弧周边、圆弧形槽、多边形面及有分度的槽和孔等。回转工作台分度头主要用于铣削多边形、齿轮、花键和刻线等工件。在铣削过程中，当工件铣过一个面或槽后，需要转过一定角度，进行下一次铣削，这个过程就是分度，而分度头就是实现分度操作的关键附件。最常用的分度头是万能分度头。4.1.4.1结构和传动系统4.1.4.2分度方法分度头铣床的主要附件01对于形状简单、尺寸较小的工件，常用平口钳装夹，这种装夹方式操作简便，定位准确。02大型工件或形状复杂的工件，一般用压板、螺栓和垫块直接固定在工作台上，通过合理布置压板和螺栓，能够保证工件在加工过程中的稳定性。03轴类零件或需分度的工件，通常采用分度头装夹，利用分度头的分度功能和装夹方式，满足这类工件的加工要求。04在批量生产中，为了提高效率，保证质量，会采用专用夹具或组合夹具，这些夹具是根据工件的形状和加工要求专门设计制造的，能够快速、准确地装夹工件，提高生产效率和加工精度。工件安装05各类表面的铣削加工原理：展成法加工齿形曲面利用齿轮刀具与被加工齿轮的相互啮合运动来加工齿形，插齿和滚齿都属于展成法加工，通过精确的运动控制实现高精度齿形加工。插齿加工：插齿加工在插齿机上进行，使用的插齿刀形状类似齿轮，刀齿磨有前角、后角，具有锋利的刀刃。它的加工范围包括直齿圆柱齿轮、双联齿轮、三联齿轮和内齿，加工精度可达IT8-IT7级，表面粗糙度Ra值可达1.6μm。所需运动包括主运动（插齿刀上下直线往复运动）、分齿运动（展成运动，含圆周进给运动，插齿刀和齿坯强制保持一对齿轮传动啮合关系的运动）、径向进给运动（切削过程中，插齿刀向齿坯中心作径向进给，逐渐切至齿全深）和让刀运动（插齿刀回程时，工作台带工件让开刀具，行程开始前恢复原位，防止摩擦、擦伤表面和减少刀具磨损）。滚齿加工：滚齿加工在滚齿机上进行，原理是按一对螺旋齿轮啮合原理加工。滚刀刀齿分布在螺旋线上，垂直螺旋线方向开槽磨出切削刃，法向剖面为齿条形状，滚刀旋转相当于齿条连续前移，强制滚刀与齿坯保持啮合运动，刀齿轨迹包络成渐开线齿轮齿形。。展成法加工齿形曲面：精准啮合的艺术端铣刀铣平面：端铣刀铣平面时，切削厚度变化小，参与切削刀齿多，使得切削过程平稳。柱面刃负责主切削，端面刃起到修光作用，能带来良好的表面质量。目前多采用镶齿端铣刀，可在立式和卧式铣床上进行加工。圆柱铣刀铣平面：圆柱铣刀一般用于卧式铣床，有直齿和螺旋齿两种类型。螺旋齿圆柱铣刀切削更平稳，因为同时参与切削的齿数多，且齿沿螺旋方向渐入渐离工件，应用更为广泛。铣削方式分为顺铣和逆铣，由于丝杆螺母传动存在间隙，顺铣时易导致工作台窜动甚至“打刀”，所以生产中广泛采用逆铣。立铣刀铣平面：立铣刀主要用于加工工件上较小平面或台阶面，为小型平面加工提供了有效解决方案。铣平面：多样方法呈现平整斜铁铣斜面：在零件设计基准面下垫斜块，巧妙使工件加工面呈水平状态，然后再进行铣削，简单而实用。分度头铣斜面：将工件装在分度头上，通过转动分度头主轴至所需角度，为铣削斜面创造条件，实现精准加工。万能立铣头铣斜面：万能立铣头能够改变刀轴空间位置，转动铣头使刀具相对工件有相同倾斜角，之后进行铣削，增加了加工的灵活性。角度铣刀铣斜面：直接使用与工件斜面相同角度的角度铣刀进行铣削，方法直接，适用于特定斜面加工。铣斜面：多种策略实现倾斜沟槽类型与刀具选择：沟槽类型丰富多样，包括直槽、角度槽、V形槽、T形槽、燕尾槽和键槽等。需要根据不同的沟槽形状，选择相应的沟槽铣刀，以确保加工的准确性。T形槽铣削：铣削T形槽时，首先要铣出宽度合适的直槽，卧式铣床可用三面刃铣刀，立式铣床可用立铣刀。接着使用T形槽铣刀铣削T形槽，最后用倒角铣刀对槽口倒角，完成整个T形槽的加工。键槽铣削：封闭式键槽通常用键槽铣刀在立式铣床上加工，若使用立铣刀，由于中央无切削刃，需预先在槽一端钻落刀孔。开式键槽则可在立式铣床用立铣刀铣削，或在卧式铣床用三面刃铣刀加工。铣沟槽：多样沟槽与刀具匹配加工方式：在卧式铣床上，利用成形铣刀进行加工，例如齿轮齿形曲面加工（成形法），通过特定的刀具和设备实现独特形状的加工。成形法加工齿轮：成形法加工齿轮的原理是用与被加工齿轮轮槽形状完全相符的成形铣刀切出齿形。工件用分度头和尾架顶尖装夹，通过分度头分度，逐一铣削齿形。齿轮铣刀（模数铣刀）有圆盘式（用于卧式铣床）和指状（用于立式铣床）之分。成形法加工特点：这种加工方法的优点是设备简单，刀具成本低。然而，它也存在一些缺点，生产效率较低，因为铣齿为间隙加工，有切入、切出、退出和分度等辅助时间；加工精度也较低，通常在IT11-IT9级。精度受限的原因在于同一模数模数铣刀分8个型号，每型号适合一定齿数范围齿轮，刀齿轮廓只与该型号内最少齿数齿槽理论轮廓一致，其他齿数齿轮只能获得近似齿形，且分度存在误差。所以，该方法主要应用于修配或制造精度要求不高的单件齿轮。铣刀号数与齿轮齿数关系：不同铣刀号数对应不同的齿轮齿数范围，1号铣刀适用于12-13齿的齿轮，2号适用于14-16齿，3号适用于17-20齿，4号适用于21-25齿，5号适用于26-34齿，6号适用于35-54齿，7号适用于55-134齿，8号适用于135及以上齿条。铣成形面：独特工艺塑造形状各类表面的铣削加工06刨削加工适用范围：在刨床上用刨刀对工件进行切削加工即为刨削加工，可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽（直槽、T形槽、V形槽、燕尾槽）及直线型成形面等。其尺寸公差等级可达IT9-IT8，表面粗糙度Ra值可达6.3-1.6μm。在牛头刨床上，刨刀直线往复运动为主运动，工件间隙移动为进给运动。刨削特点：刨削的缺点是刨刀是单刃刀具，向前运动切削（工作行程），返回运动不切削（空行程），导致生产率低。但它也有优点，刨床和刀具架调整简单灵活，加工费用低，前期准备工作少，适应性较强，适合单件生产加工狭长的平面和沟槽类零件。刨削要素：刨削速度v（m/min）是工件和刨刀切削时的相对速度；进给量f（mm/Str）指刨刀每往复一次，工件移动的距离；刨削深度ap（mm）是工件已加工表面和待加工表面的垂直距离。刨削加工概述刨削加工：基础与特点牛头刨床：在刨床类机床（牛头刨床、龙门刨床、插床等）中，牛头刨床使用最为广泛，适用于小型工件加工。其结构包括床身、摆杆机构、变速机构、底座、横梁、进刀机构等，型号如B6065，B为机床类代号（刨床类），6为组别代号（牛头刨床组），0为系别代号（牛头刨床），65为主要参数代号（最大刨削长度为650mm）。刨刀：刨刀结构与车刀相似，但因刨削是断续切削，切入时承受较大冲击力，所以刨刀刀杆截面比车刀大，常做成弯头，受大切削力时弯曲变形，可防止刀尖啃入工件。其材料有高速工具钢和硬质合金，类型包括平面刨刀、偏刀、角度偏刀、切刀、弯切刀等。工件的安装：工件安装方式主要有平口钳装夹和压板、螺栓装夹两种，根据工件的特点和加工要求选择合适的安装方式。刨削的工具与准备各种表面的刨削刨平面：选择刨刀时，要根据工件材料选刨刀材料，根据表面粗糙度要求选刨刀。粗刨常用普遍直头或弯头平面刨刀，精刨用圆头精刨刀（切削刃圆弧半径5-10mm）。同时要注意防止振动或刨刀折断，直头刨刀伸出长度不超过刀杆厚度的1.5-2.0倍，弯头刨刀弯曲部分不碰抬刀板。刨垂直面：采用偏刀进行刨垂直面加工，安装时刀架上的转盘对准零线，使刨刀沿垂直方向移动，并且刀座上端偏离工件，减少返回行程时刨刀与工件摩擦。刨斜面：常用正夹斜刨的方法，把刀架和刀座分别倾斜一定角度（对应待加工斜面角度），从上向下倾斜进给，实现斜面的精准刨削。刨T形槽：刨T形槽前，要先刨出各关联平面，在工件端面和上平面划出加工线。然后安装工件并找正，用切槽刀刨出直槽（宽度与T形槽槽口宽度一致，深度等于T形槽深度），接着用弯切刀刨削一侧凹槽，换方向相反的弯切刀，加工另一凹槽。刨成形面：刨成形面有划线加工（质量不高）和成形刀加工（质量高，适于小截面刨削）两种方式，根据具体需求选择合适的加工方式。各种表面的刨削工艺龙门刨床：龙门刨床因有“龙门”式框架结构得名，型号如B2010A。其结构包括左立柱、左垂直刀架、横梁、工作台、左侧刀架进刀箱、液压安全器、床身、右侧刀架、工作台减速器、右侧刀架进刀箱、垂直刀架进刀箱、悬挂按钮站、右垂直刀架、右立柱等。工作台往复运动为主运动，刀架移动为进给运动，横梁刀架沿横梁导轨横向进给（刨水平面），立柱侧刀架沿立柱导轨垂直进给（刨垂直面），刀架可偏转角度刨斜面，横梁沿立柱导轨上下升降，调整刀具和工件相对位置。主要用于加工大型零件上的平面或沟槽，或同时加工多个中型零件，尤其适于狭长平面加工，工件一般用压板、螺栓压紧。插床：插床结构原理与牛头刨床类似，滑枕在垂直方向作往复运动（主运动），属于立式刨床。其工作台由下拖板（横向进给）、上拖板（纵向进给）及圆工作台（回转进给）组成，用于加工零件内表面（方孔、长方孔、各种多边形孔及内键槽等），也可加工某些外表面，但生产率较低，多用于单件小批量生产及修配工作。刨床类机床简介刨床类机床家族07铣削实训01.02.基本技能：要熟练掌握X6132和X5032铣床基本操作，包括开车、停车、对刀、试切、手动和自动进给的操作；熟练掌握工件的装夹，刀具的安装，以及正确使用量具测量尺寸的操作；熟练掌握四方体、六方体及齿轮的基本操作方法，能熟练应用万能分度头；能按照图纸的质量要求，独立操作机床完成四方体、六方体及齿轮等典型零件的加工，初步具备一定的工艺分析能力。基本知识：需要了解铣削加工特点、在机械制造中的作用和地位及加工范围；了解普通铣床种类，掌握X6132和X5032铣床主要结构组成及功能；掌握铣削基本运动，切削三要素（切削速度、进给量、背吃刀量）的定义及单位；了解铣削常用刀具的种类及其常用刀具的材料；了解分度头的工作原理、主要结构、使用方法等；了解各类槽及成形面的加工方法；掌握铣床的安全操作技术规程和设备的维护保养知识。铣削实训内容与要求铣削实训：知识与技能铣削安全操作规程开车前准备：做好个人防护，整理工