机械加工工艺编程与实施课件-任务4.5铣削四棱柱

任务4.5：铣削四棱柱

项目4箱体零件机械加工工艺编制与实施本任务课程目标

知识目标1.工件的结构工艺；2.选择刀具，进行安装；3.装夹方式，并正确装夹、找正工件；4万能分度头的结构和传动系统；5.简单分度法、角度分度法的计算和操作步骤

严格执行相关标准、工作规范、工艺文件和安全操作规程,文明生产。

能建立质量、安全、环保及现场管理的理念。培养与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力。树立正确的工作态度，培养团结协作的能力。培养善于观察、思考、自主学习的能力。素质目标能力目标1.能选择适用的刀具，并进行安装；2.能选择装夹方式，并正确装夹、找正工件；3.万能分度头的结构和传动系统；4.操作立式铣床，加工合格零件；5正确进行检验。

任务4.5铣削四棱柱一二三六布置工作任务相关知识学习

制定实施计划

加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

一、布置任务加工如图所示的四棱柱小轴。材料45钢，调质处理，件数;10件任务4.5铣削四棱柱★分析图样（1）功用及技术要分析：10件，调质处理（2）结构分析：预制件为阶梯轴类零件，两端无定位中心孔，四方在工件一端

（3）精度分析：尺寸精度分析：

①四方外接圆尺寸为∮16mm，四方对边尺寸为12mm，四方长度尺寸为16mm。③预制件的总长度为100mm，工件外圆直径为∮22mm，端面有倒角C1，与四方连接端有C3的倒角形状精度分析:位置精度分析：四方侧面之间的垂直度为公差0.04mm，对工件轴线的对称度公差为0.10mm。表面粗糙度分析:

表面粗糙度值全部Ra6.3μm，铣削加工比较容易达到.（4）材料及毛坯分析：材料为45钢,预制件为阶梯轴。一、布置工作任务

任务4.5铣削四棱柱★1、铣削等分体的方法；★2、万能分度头；★3、回转工作台；★4、铣床夹具；二、相关知识学习

任务4.5铣削四棱柱★1、铣削等分体的方法二、相关知识在立式铣床上铣四方在卧式铣床上铣四方★1、铣削等分体的方法

（1）选择铣床：立式铣床（2）选择铣刀：采用立铣刀端铣四方侧面，选用直径为20mm的标准锥柄立铣刀。★1、铣削等分体的方法在铣床上使用的分度头有万能分度头、半万能分度头和等分分度头三种，其中万能分度头用途最为广泛。目前常用的万能分度头型号有FW125、FW200、FW250和FW300等几种。（1）分度头的型号★2、万能分度头（2）分度头的功用

能够将工件作任意的圆周等分，或通过交换齿轮作直线移距分度。

能在-6°～+90°的范围内，将工件轴线装夹成水平、垂直或倾斜的位置。

能通过交换齿轮，使工件随分度头主轴旋转和工作台直线进给，实现等速螺旋运动，用以铣削螺旋面和等速凸轮的型面。★2、万能分度头（3）万能分度头的外形结构与传动系统1—孔盘紧固螺钉2—分度叉3—孔盘4—螺母5—交换齿轮轴6—蜗杆脱落手柄7—主轴锁紧手柄8—回转体9—主轴10—基座11—分度手柄12—分度定位销13—刻度盘★2、万能分度头

孔盘使用孔盘可以解决分度手柄不是整转数的分度，进行一般的分度操作。（4）万能分度头的附件及其功用★2、万能分度头表4-1孔盘孔圈数表盘块面盘的孔圈数第一块盘正面：24、25、28、30、34、37、38、39、4l、42、43反面：46、47、49、5l、53、54、57、58、59、62、66带两块盘第一块正面：24、25、28、30、34、37

反面：38、39、4l、42、43第二块正面：46、47、49、51、53、54

反面：57、58、59、62、6

分度叉在分度时，为了避免每分度一次都要计数孔数，可利用分度叉来计数。

（4）万能分度头的附件及其功用★2、万能分度头

前顶尖、拨盘和鸡心夹头（4）万能分度头的附件及其功用★2、万能分度头（4）万能分度头的附件及其功用

三爪自定心卡盘

尾座

千斤顶★2、万能分度头（4）万能分度头的附件及其功用

交换齿轮轴、交换齿轮架和交换齿轮◆交换齿轮轴◆交换齿轮架安装于分度头侧轴上，用于安装交换齿轮轴及交换齿轮，◆交换齿轮分度头上的交换齿轮，用来做直线移距、差动分度及铣削螺旋槽等工件。Fl1125型万能分度头有一套5的倍数的交换齿轮，即齿数分别为25、25、30、35、40、50、55、60、70、80、90、100，共12只齿轮。★2、万能分度头（5）万能分度头找正工件方法★2、万能分度头图4.45用三爪自定心卡盘装夹工件图4.46找正分度头主轴上素线

（a）找正分度头尾座上素线（b）找正分度头尾座侧素线（6）分度方法与计算

简单分度法简单分度法是分度中最常用的一种方法。分度时，先将分度盘固定，转动手柄使蜗杆带动蜗轮旋转，从而带动主轴和工件转过所需的度(转)数。由分度头的传动系统可知，分度手柄的转数n和工件圆周等分数关系如下

式中n——分度手柄转数(r)；z——工件圆周等分数(齿数或边数)。式中40为分度头定数。★2、万能分度头

铣削如图所示的直齿轮等分操作须按以下步骤做好操作准备。★A:151617181920★B:212327293133★C:373941434749★2、万能分度头（6）分度方法与计算

角度分度法角度分度法实质上是简单分度法的另一种形式，从分度头结构可知，分度手柄摇40r，分度头主轴带动工件转lr，也就是转了360°。因此，分度手柄转lr工件转过9°，根据这一关系，可得出角度分度计算公式式中θ=工件所需转过的角度(°或’)。练习：铣削夹角为26°20′的两角度面，如何进行分度？★2、万能分度头（6）分度方法与计算

差动分度法

差动分度法是通过主轴和侧轴安装的交换齿轮，在分度手柄作分度转动时，与随之转动的分度盘形成相对运动，使分度手柄的实际转数等于假定等分分度手柄转数与分度盘本身转数之和的一种分度方法。(a)差动分度法的传动系统图(b)挂轮的安装(c)分度原理★2、万能分度头

差动分度法◆选取一个能用简单分度实现的假定齿数z’，z’应与分度数z。相接近。尽量选z’<z，可使分度盘与分度手柄转向相反，避免传动系统中的传动间隙影响分度精度◆按假定齿数计算分度手柄应转的圈数n’，并确定所用的孔圈。(2—5)◆交换齿轮计算。由差动分度传动关系交换齿轮计算公式

(2—6)

交换齿轮应从备用齿轮中选取，并规定，以保证交换齿轮能相互啮合。◆确定中间齿轮数目

★2、万能分度头铣削如图所示的尖角花键。★2、万能分度头

差动分度法◆选取与等分数z接近的假定等分数z’，z’的数值能进行简单分度，并尽量使z’<z。如z=63无法进行简单分度，所以采用差动分度，取z’=60。◆根据z’计算分度手柄转数n’。即每次分度，分度手柄在孔数为66孔圈上转过44个孔距，调整分度叉间包括45个孔。◆计算差动交换齿轮。F11125型分度头配备有12只交换齿轮，其齿数分别为25、25、30、35、40、50、55、60、70、80、90、100。

差动交换齿轮计算式为

交既主动轮z1=80、被动轮z4=40，取中间轮的数目应保证分度盘与分度手柄转向相反。练习：铣削齿数为71的直齿轮，如何进行分度？★2、万能分度头在如图所示的工件上刻线。材料：45.（6）分度方法与计算★2、万能分度头

直线移距分度法直线移距分度法，就是把分度头主轴(或侧轴)和纵向工作台丝杠用交换齿轮连接起来，移距时只要转动分度手柄，通过交换齿轮，使工作台作精确移距的一种分度方法。

由于直线移距主轴交换齿轮法蜗杆蜗轮的减速，当分度手柄转了很多转后，工作台才移动一个较小的距离，所以移距精度较高。交换齿轮的计算公式为（6）分度方法与计算★2、万能分度头

直线移距分度法例如在平面工件上刻线，每条线间距s=lmm，机床纵向丝杠螺距P=6mm，取n=5。根据公式计算交换齿轮即主动轮zl=40、被动轮Z4=30、每次分度时分度手柄转5转。练习：铣削刻线间距为1.5的刻线，如何进行分度？（6）分度方法与计算★2、万能分度头（1）手动回转工作台图4.31手动回转工作台1-锁紧手柄；2-偏心套锁紧螺钉；3-偏心销；4-底座；5-工作台；6-定位台阶圆锥孔；7-刻度圈

★3、回转工作台（1）机动回转工作台图4.32机动回转工作台1-传动轴；2-离合器手柄；3-机床工作台；4-离台器手柄拨块；5-万向联轴器；6-传动齿轮箱；7-挡铁；8-锁紧手柄★3、回转工作台（1）直线进给式铣床夹具★4、铣床夹具

图4.57多件加工的直线进给式铣床夹具1-小轴；2-活动V形块；3-弹簧；4-夹紧元件；5-薄膜式气缸；6-支承钉；7-导向柱；8-定位键；9-对刀块（1）直线进给式铣床夹具★4、铣床夹具

图4.57多件加工的直线进给式铣床夹具1-小轴；2-活动V形块；3-弹簧；4-夹紧元件；5-薄膜式气缸；6-支承钉；7-导向柱；8-定位键；9-对刀块（2）双向进给铣床夹具★4、铣床夹具

图4.58双向进给铣床夹具1、3-夹具；2-铣刀；4-铣床工作台（3）圆周进给式铣床夹具★4、铣床夹具

图4.59圆周进给铣床夹具1-拉杆；2-定位销；3-开口垫圈；4-挡销；5-液压缸；6-工作台（4）直线进给式靠模铣床夹具★4、铣床夹具

图4.60直线进给式靠模铣床夹具1-工件；2-铣刀；3-靠模；4-滚柱；5-滚子滑座；6-铣刀滑座（5）圆周进给式靠模铣床夹具★4、铣床夹具

图4.61圆周进给式靠模铣床夹具1-工件；2-靠模；3-回转工作台；4-滑座；5-滚柱；6-铣刀（6）铣床夹具——定向键★4、铣床夹具矩形矩形圆形（6）铣床夹具——对刀装置★4、铣床夹具(a)

圆形对刀块

(b)

方形对刀块

(c)

直角对刀块

(d)

侧装对刀块

图4.63标准对刀块结构（6）铣床夹具——对刀装置★4、铣床夹具图4.64各种对刀块使用示例（6）铣床夹具——对刀装置★4、铣床夹具图4.64各种对刀块使用示例（6）铣床夹具——对刀装置★4、铣床夹具（a）平塞尺（b）圆柱塞尺图4.65对刀用的标准塞尺★1、工艺过程（1）下料（2）车台阶轴（3）检验（4）铣四方（5）检验三、制定实施计划★工艺准备（1）预制件检验根据图样要求，对预制件的检验主要是用千分尺测量工件∮16mm和∮22mm外径的实际尺寸、圆柱度，用游标卡尺测量工件总长度l00mm、四方所在∮16mm阶梯轴的长度16mm。（2）选择铣床：立式铣床（3）选择铣刀：采用立铣刀端铣四方侧面，选用直径为20mm的标准锥柄立铣刀。三、制定实施计划★工艺准备（4）装夹方式：选用万能分度头装夹工件。

1）安装分度头和三爪自定心卡盘将分度头水平安装在工作台中间T形槽内，底部的定向键向操作者方向靠紧。2）分度计算及分度定位销的调整。①根据简单分度公式计算分度头分度手柄转数n。对于正多边形，边数即为等分数，故：

即每铣完一边后，分度手柄应转过10r。②调整分度定位销。将分度定位销调整到任一个孔圈，因为n是整转数；与孔圈数无关，分度叉只起到指示整转定位孔的作用。

3）装夹和找正工件用三爪自定心卡盘装夹工件．工件伸出长度为24mm，找正工件∮22mm外圆柱面与分度头轴线的同轴度在0.04mm以内，用百分表找正上素线与工作台面平行，侧素线与纵向进给方向平行。三、制定实施计划★工艺准备（5）选择检验测量方法1）四方对边尺寸用0～25mm的外径千分尺检验；2）四方侧面对轴线的对称度测量在铣床上借助分度头分度，用带座的百分表检验；3）四方长度尺寸用游标卡尺测量检验；4）相邻侧面的垂直度用宽座90°角尺检验。（6）调整铣削用量调整主轴转速n=235r／min(v≈15m／min)，进给量vf=47.5mm／min(fz≈0.067mm／z)。三、制定实施计划三、制定实施计划★3、加工步骤（1）调整侧面铣削位置

立铣刀铣削时，对刀示意如图所示，在工件的∮16mm外圆柱面上贴薄纸，调整工作台，待薄纸移动、擦去，此时，铣刀恰好擦到工件的圆柱面最高点，将此位置在垂向刻度盘上做好对刀标记。工件沿纵向退离刀具，根据对刀位置，工作台垂向移动量s为

考虑到粗精铣的余量分配，先移动1.5mm作粗铣，留0.5mm作精铣余量。三、制定实施计划（2）调整铣削长度先在工件端面贴薄纸，调整工作台，然后缓缓移动工作台纵向，使铣刀的圆周刃恰好擦到工件端面薄纸，在纵向的刻度盘上做好标记，将工件沿横向退离铣刀，根据刻度盘上的标记，工作台纵向移动15.5mm，留0.5mm作精铣余量，调整完毕后，锁紧工件台纵向。三、制定实施计划（3）试铣预检调整好铣削位置后，铣削第一面，然后将工件转过180°(即分度手柄转过20r)，铣削第三面(即四方对应面)，随后用千分尺预检四方对边尺寸，若测得对边尺寸为12.90mm，根据中间公差计算，单面还有O.495mm的精铣余量；用游标卡尺预检四方长度，若测得长度为15.6mm，则还需铣除0.535mm，可进入长度尺寸公差范围。（4）粗铣各面按对边尺寸12.9mm和长度尺寸15.6mm的铣削位置，每铣削一面，分度手柄转过10r，依次粗铣四方。（5）精铣各面按精铣余量准确调整铣削位置，准确分度，依次精铣四方各面。四、工作任务实施学生按确定的工作计划，各自独立完成自己工作任务。★采用演示性实训★普通机床零件加工综合项目实训★用千分尺测量四方对边尺寸。对边尺寸应在11.82～12.OOmm范围内。★用游标卡尺测量四方长度尺寸。长度尺寸应在16.00～16.27mm范围内。★用百分表测量四方对称度误差。用带座的百分表测头与工件上表面接触，指针示值调整至零位。工件通过分度头准确转过180°，使四方对应面处于上方测量位置，用百分表测量该面，百分表的示值变动量应在0.10mm范围内。五、使用量具进行检查★检验四方侧面垂直度采用90°宽座角尺测量。★通过目测类比法进行表面粗糙度的检验。表面粗糙度值应在Ra6.3μm以内。五、使用量具进行检查六、总结与评价★1、误差分析

①对边和长度尺寸超差的原因可能有：操作过程计算错误；刻度盘转过格数差错；移动工作台未消除传动结构间隙；对刀时未考虑外接圆直径的实际尺寸；对刀微量切痕未计入切除量；量具示值读错；铣削时分度头主轴未锁紧等。

②相邻面角度超差的原因可能有：分度计算错误；分度手柄转数操作失误；测量与加工分度时未消除分度机构传动间隙等。六、总结与评价★1、误差分析

③四方对称度超差的原因可能有：工件与分度头主轴同轴度差；铣削时各面铣削余量不相等。

④四方对应面不平行的原因可能有：分度失误；工件上素线与工作台面不平行等。

⑤四方阶梯面未接平的原因可能有：工件的侧素线与纵向进给方向不平行。1从工作过程、实训效果，以及职业素质等方面进行多元化过程考核评价2通过学生自评、教师评价二个角度，对学生的考勤、岗位工作表现、工作绩效、职业活动记录、实习报告等内容进行考核3对有创新想法和设计、承担组长工作的学生有鼓励加分4对学生的敬业精神，团队精神，安全环保意识，吃苦耐劳等职业素质和道德等也纳入考核范畴重点考查学生操作的规范性、熟练程度、安全防范意识、质量分析、问题处理能力★

2、考核评价六、工作结果评估

在卧式铣削上用三面刃铣刀加工如图所示的六角螺母。材料：45.数量：10件

。拓展训练——铣削六角螺母★1、工艺过程★2、工艺准备（1）检验预制件（2）选择铣床：卧式铣床（3）选择铣刀：选用直径为100mm，宽12mmm的直齿三面刃铣刀。（4）装夹方式：选用万能分度头分度，采用带有螺纹的专用心轴装夹在三爪自定心卡盘上。①根据简单分度公式计算分度头分度手柄转数n。对于正多边形，边数即为等分数，故：

②调整分度定位销。将分度定位销调整到66孔圈，分度叉夹角间为45个孔。（5）选择检验测量方法外径千分尺检验、游标卡尺、万能角度尺。（6）调整铣削用量拓展训练——铣削六角螺母

（1）对刀（2）试铣预检（3）分度、铣削各面

★3、加工步骤拓展训练——铣削六角螺母用千分尺测量六角对边尺寸。用游标卡尺测量台阶尺寸。用万能角度尺测量角度。★4、检验拓展训练——铣削六角螺母★5、误差分析

①对边和长度尺寸超差的原因可能有：操作过程计算错误；刻度盘转过格数差错；移动工作台未消除传动结构间隙；对刀时未考虑外接圆直径的实际尺寸；对刀微量切痕未计入切除量；量具示值读错；铣削时分度头主轴未锁紧等。

②相邻面角度超差的原因可能有：分度计算错误；分度手柄转数操作失误；测量与加工分度时未消除分度机构传动间隙等。拓展训练——铣削六角螺母★5、误差分析

③对称度超差的原因可能有：工件与分度头主轴同轴度差；铣削时各面铣削余量不相等。

④对应面不平行的原因可能有：分度失误；工件侧素线与进给方向不平行等。

⑤阶梯面未接平的原因可能有：工件的侧素线与纵向进给方向不平行。拓展训练——铣削六角螺母

在卧式铣削上用组合铣刀加工如图所示的六角螺母。材料：45，数量：200件。拓展训练——铣削六角螺母★1、工艺过程★2、工艺准备（1）检验预制件（2）选择铣床：卧式铣床（3）选择铣刀：选用100mm×27mm×12mm的标准直齿三面刃铣刀，两把铣刀的外径应严格相等。选用与三面刃铣刀内孔相配的刀杆安装组合铣刀。组合铣刀中间垫圈的厚度，试切时按铣刀内侧刃之间的尺寸确定，

（4）装夹方式装夹工件。采用Fll100型分度头，主轴垂直安置。用三爪自定心卡盘夹持螺纹专用心轴，将工件装夹在心轴上。

（5）选择检验测量方法外径千分尺检验、游标卡尺、万能角度尺。（6）调整铣削用量拓展训练——铣削六角螺母

（1）对刀

★3、加工步骤拓展训练——铣削六角螺母(a)切痕对刀(b)擦边对刀

对刀后，调整铣削层深度约1mm，试切出1mm深的对边，然后将工件转过180°移动纵向工作台，再次切痕，观看两次切痕是否重合。则根据切痕偏差值的一半调整横向工作台。（2）铣削各面对刀后，调整好铣削层深度，即可铣削，一次铣完，分度手柄在66孔圈上摇过6转又44个孔距，依次铣削三次。★3、加工步骤拓展训练——铣削六角螺母用千分尺测量六角对边尺寸。用游标卡尺测量台阶尺寸。用万能角度尺测量角度。★4、检验拓展训练——铣削六角螺母拓展训练——平面刻线在如图所示的工件上刻线。材料：45.★

1、直线移距交换齿轮计算每条线间距=1mm，机床纵向丝杠螺距P=6mm，分度手柄转数n=5r，主动轮Z1=40，从动轮Z4=30，分度手柄转5转。拓展训练——平面刻线★

2、交换齿轮配置方法拓展训练——平面刻线★

3、平面刻线（1）刃磨和安装刻线刀具（2）工件装夹与找正

拓展训练——平面刻线★

3、平面刻线（3）对刀（4）刻线拓展训练——平面刻线键联接与花键联接常用于轴与轴上的传动件之间的联结，用以传递扭矩和运动；当配合件之间要求作轴向移动时，还可以起导向作用。键和花键间接属于可拆卸联接，常用于需要经常拆卸和便于装配之处。键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平键和导向平键）、半圆键、切向键和楔键联结，其中以平键联结应用最广泛。花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键等几种，其中以矩形花键联结应用最广泛。拓展训练——铣削矩形外花键矩形花键的基本尺寸：基本尺寸有小径d、大径D、键槽宽B。键数规定为偶数，分别为6、8、10三种。按承载能力分为轻、中两个系列拓展训练——铣削矩形外花键3尺寸精度的规定：花键联结的主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一定的转矩。可采用三种定心方式.国家标准规定采用小径定心，把小径的结合面作为定心表面，规定较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。拓展训练——铣削矩形外花键铣削加工如图所示的矩形花键。材料：45.拓展训练——铣削矩形外花键★

1、使用三面刃单刀铣削先铣槽侧，后铣削槽底圆弧面拓展训练——铣削矩形外花键★

1、使用三面刃单刀铣削

拓展训练——铣削矩形外花键★

2、使用组合铣刀铣削★

3、使用成形铣刀铣削拓展训练——铣削矩形外花键1.选择题（1）分度头的主要功能是()。A．分度B．装夹轴类零件C．装夹套类零件D．装夹矩形工件（2）F11125型分度头主轴可在()范围内调整主轴倾斜角。

A．±45°B．一6°～+90°C．0°一180°D．±60°（3）万能分度头可将工件作()圆周等分。

A．限定在10以内的B．限定孔圈数的C．任意D．非质数的（4）F11125型万能分度头的定数是40，表示()。

A．传动蜗杆的直径B．主轴上蜗轮的模数

C．传动蜗杆的轴向模数D．主轴上蜗轮的齿数（5）选用鸡心夹拨盘和尾座装夹工件的方式适用于()的轴类零件装夹。

A．两端无中心孔B．一端有中心孔C．两端有中心孔D．两端无中心孔但有台阶（6）简单分度时，使用分度盘可以解决分度手柄()的分度操作。

A．奇数整转数B．偶数整转数C．分母为孔圈数整倍数的分数转数D．分数转数（7）若分度手柄转数n=44／66，使用分度叉时，分度叉之间的孔数为()。

A．45B．44C．43D．66（8）为了使双顶尖装夹的细长轴在加工时不发生弯曲、颤动，应使用的分度头附件是()。

A．拨盘B．尾座．C．千斤顶D．前顶尖

练习1.选择题（9）差动分度时，中间交换齿轮的作用之一是()。

A．改变从动轮转向B．改变从动轮转速C．改变速比D．改变主动轮转向（10）用万能分度头进行差动分度，应在()之间配置差动交换齿轮。

A．分度头主轴与工作台丝杠B．分度头侧轴与工作台