《机械加工技术》-第3章

3.1铣工实训的目的与要求１.了解铣削加工的工艺特点、加工范围。２.了解常用铣床的主要部件及其作用。３.了解铣床常用刀具和附件的结构、用途及安装调整方法。４.掌握铣削的操作要领和简单零件的铣削加工方法，了解用分度头进行简单分度的方法以及铣削加工所能达到的尺寸精度、表面粗糙度值范围。５.掌握在铣床上正确安装工件、刀具的方法，能完成铣平面、沟槽及铣键槽等的操作。返回3.2铣工职业守则与安全操作规程１.职业守则①遵守法律、法规和有关规定。②爱岗敬业，具有高度的责任心。③严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。④工作认真负责，团结合作。⑤爱护设备及工具、夹具、刀具、量具。⑥着装整洁，符合规定；保持工作环境清洁有序，文明生产。下一页返回3.2铣工职业守则与安全操作规程２.铣工安全操作规程（１）操作前①工作前，必须穿好工作服，女生须戴好工作帽，发辫不得外露，在进行铣削操作时，必须戴防护眼镜。②检查铣床手柄部位是否正常，按照规定加注润滑油，并低速空运行测试。③刀杆、拉杆、夹头和刀具要在开机前装好并拧紧，主轴的选择不能完成卸载。④装夹工件要稳固。装夹毛坯件时，工件下放皮垫，以免工作台破损。上一页下一页返回3.2铣工职业守则与安全操作规程（２）操作中①安装铣刀前应该检查刀具是否对号操作，铣刀尽可能靠近主轴安装并调试。②铣床工作时应该先进行手动进给，而后自动走刀。先拉开手轮，不准放到两端位置而撞坏丝杠。在快速行程操作状态下，需要先检查是否会有相撞现象，以免机件造成破坏。③注意：切削时禁止用手摸刀刃和加工部位，测量和检查工件时必须停车并且切削时不准调整工件。④主轴停止前，须先停止进刀。如果切削深度较大，退刀应该先停车。挂轮时需要先切断电源。挂轮间隙要恰当，以免造成挂轮脱落。上一页下一页返回3.2铣工职业守则与安全操作规程⑤铣床自动走刀时，手柄和丝扣要脱开。工作台不能走刀两个极限位置，限位块要安置牢固。铣床运转时，禁止空手或用棉布清扫机床。人不能站在铣刀的切线方向上，不能用嘴吹切屑。⑥加工中，严禁将多余的工件、夹具、刀具、量具等摆在工作台上，以防碰撞、跌落，发生人身、设备事故。⑦机床在运行中不得离位或委托他人看管。不准闲谈、打闹和开玩笑。⑧两人或多人共同操作一台机床时，必须严格分工分段操作，严禁同时操作一台机床。⑨中途停车测量工件，严禁用手强行刹住惯性转动着的铣刀主轴。上一页下一页返回3.2铣工职业守则与安全操作规程（３）操作后①拆下加工完成的工件时，应及时去毛刺，以防止拉伤手指或划伤堆放的其他工件。②铣床加工完毕后，应该先关闭电源，并将手柄放到空挡上；工作台移动到正中位置。铣床无输油管道进行铣刀降温的，操作人员必须用刷子和机油进行铣刀降温，以防铣刀烧坏。③打扫工作场地，将切屑倒入规定地点。④收拾好所用的工、夹、量具，摆放于工具箱中，工件交检。⑤铣床操作工下班前需要检查润滑油的使用情况，并清扫铣床周围的铁屑和杂物等，对设备进行清洗，以保持光亮。上一页返回3.3铣床基础知识３.３.１铣床的分类及加工范围１.铣床的概念铣床是用于铣削加工的机床。铣床的发展史：美国人Ｅ.惠特尼于１８１８年创制了卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人Ｊ.Ｒ.布朗于１８６２年创制了第一台万能铣床，是升降台铣床的雏形。１８８４年前后出现了龙门铣床。２０世纪２０年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给—快速”或“快速—进给”的自动转换。下一页返回3.3铣床基础知识２.铣床的特点工件装夹在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀齿切削，其生产率较高。３.铣床的分类（１）按布局形式和适用范围分类１）升降台铣床万能式、卧式和立式等，主要用于加工小型零件，应用最广。２）龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件。上一页下一页返回3.3铣床基础知识３）单立柱铣床和单臂铣床前者的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；后者的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。两者均用于加工大型零件。４）工作台不升降铣床有矩形工作台和圆工作台式两种，是介于升降台铣床和龙门铣床之间的一种中等规格的铣床。其垂直方向的运动由铣头在立柱上升降来完成。５）仪表铣床一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件。６）工具铣床用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。上一页下一页返回3.3铣床基础知识７）其他铣床如键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，是为加工相应的工件而制造的专用铣床。（２）按结构分类１）台式铣床用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。２）悬臂式铣床铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂一般可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。３）滑枕式铣床主轴装在滑枕上的铣床。４）龙门式铣床床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动，用于大件加工。上一页下一页返回3.3铣床基础知识５）平面铣床用于铣削平面和成形面的铣床。６）仿形铣床对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状的工件。７）升降台铣床具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。８）摇臂铣床摇臂铣床也可称为炮塔铣床、摇臂铣、万能铣。机床的炮塔铣床是一种轻型通用金属切削机床，具有立、卧铣两种功能，可铣削中小零件的平面、斜面、沟槽和花键等。９）床身式铣床工作台不能升降，可沿床座导轨作纵向、横向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。上一页下一页返回3.3铣床基础知识１０）专用铣床加工精度高，加工形状复杂。例如工具铣床：用于铣削工具模具的铣床。常见铣床如图３－１所示。４.铣床的加工范围及特点（１）铣床的加工范围铣削的加工范围广泛，可以加工各种平面、沟槽和成形面，还可以进行切断、分度、铰孔、镗孔等工作。在切削加工中，铣床的工作量仅次于车床。在批量生产中，除加工狭长的平面外，铣削几乎可代替刨床。一般的铣床用于加工平面、斜面和沟槽；如果装上分度头，可以铣削直齿齿轮和螺旋面；如果装上圆工作台，可以加工凸轮和弧形槽等。常用的铣削加工如图３－２所示。上一页下一页返回3.3铣床基础知识（２）铣削加工的特点铣削时，由于铣刀是旋转的多齿刀具，每个刀具的散热条件好，可提高切削速度，故生产率高。并且铣刀刀齿的不断切入和切出，使切削力不断地变化，因此易产生冲击和振动。铣刀的种类很多，铣削的加工范围也很广。但由于铣床的结构较复杂，铣刀制造和刃磨比较困难，使得加工成本较高。３.３.２铣床的型号及参数铣床的型号和其他机床型号一样，按照ＧＢ／Ｔ１５３７５—２００８《金属切削机床号编制方法》规定表示。上一页下一页返回3.3铣床基础知识１.机床的组系代号同类机床因用途、性能、结构相近或有派生而分为若干组（表３－１）。２.机床主参数代号机床主参数代号可以反映机床加工性能的主要数据（表３－２）。３.机床型号举例（表３－３）３.３.３铣床中的几个重要概念１.铣削运动铣削是利用铣刀旋转、工件相对铣刀作进给运动来进行切削的。铣刀和工件之间的相对运动叫铣削运动。上一页下一页返回3.3铣床基础知识铣削运动分为主运动和进给运动。在铣削过程中，铣刀的旋转为主运动，工件的运动是进给运动。２.铣削三要素及其选择铣削三要素：铣削速度、进给量和背吃刀量。３.端铣和周铣用圆铣刀的端面齿加工平面称为端铣；用圆铣刀的周向齿加工平面称为周铣。与周铣相比，端铣铣平面时较为有利，因为：①端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能降低表面粗糙度。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。上一页下一页返回3.3铣床基础知识②同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。③端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。④端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高，所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。上一页下一页返回3.3铣床基础知识４.对称铣削和不对称铣削端铣时，根据铣刀与工件相对位置的不同，可分为对称铣削、不对称逆铣和不对称顺铣削三种方式：５.顺铣和逆铣铣削过程中根据铣刀旋转方向和工件进给方向之间的关系可分为顺铣和逆铣。当铣刀旋转方向和工件进给方向相同时称为顺铣；反之，称为逆铣。６.粗铣、半精铣和精铣铣削用量的选择依据是工件的加工精度、刀具耐用度和工艺系统的刚度。在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本。上一页下一页返回3.3铣床基础知识粗铣时，工件的加工精度不高，但铣削余量大，切削力大。选择铣削用量应主要考虑铣刀耐用度、铣床功率、工艺系统的刚度和生产效率。首先应选择较大的铣削深度和铣削宽度。当铣削铸件和锻件毛坯时，应使刀尖避开表面硬层。加工铣削宽度较小的工件时，可适当加大铣削深度。铣削宽度尽量一次铣出，然后再选用较大的每齿进给量和较低的铣削速度。当工件表面粗糙度要求在Ｒａ为６.３～３.２μｍ时，应采用半精铣。半精铣的铣削深度为０.２～２ｍｍ。精铣时，为了获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度值，铣削深度应取小些，铣削速度可适当提高，每齿进给量宜取小值。上一页下一页返回3.3铣床基础知识一般情况下，选择铣削用量的顺序是：先选大的铣削深度，再选每齿进给量，最后选择铣削速度。铣削宽度尽量等于工件加工面的宽度。３.３.４铣床的结构及传动关系１.铣床的组成在实际的生产加工和实训中，最常见的有立式升降台铣床和卧式升降台铣床。图３－５所示为Ｘ５０３２立式升降台铣床的基本结构，其主要特点是主轴与工作台面垂直。铣刀安装在主轴上，由主轴带动做旋转运动，工作台带动零件作纵向、横向、垂直方向的移动。根据加工的需要，可以将铣头（包括主轴）左、右倾斜一定角度，以便加工斜面等。上一页下一页返回3.3铣床基础知识２.铣床基本部件（１）底座和床身底座支承所有的部件：升降台丝杠的螺母座安装在底座上，底座的空腔用来盛装切削液。床身是机床的主体，大部分部件都安装在床身上。床身的前壁有燕尾形的垂直导轨，升降台可沿导轨上下移动。床身的上面有水平导轨，横梁可在导轨上面水平移动。（２）横梁与挂架横梁的一端装有挂架，挂架上面有与主轴同轴线的支承孔，用来支承刀轴的外端，以增强刀轴的刚性。横梁向外伸出的长度可在一定范围内调整，以满足不同长度刀轴的需要。上一页下一页返回3.3铣床基础知识（３）主轴主轴是一根空心轴，前端有锥度为７：２４的圆锥孔，铣刀刀轴就安装在锥孔中。主轴前端面有两键槽，起传递转矩作用，主轴通过刀轴带动铣刀作旋转运动。（４）主轴变速机构主传动电动机通过变速机构带动主轴旋转，通过操纵床身侧面的手柄和转盘，经变速机构可使主轴获得１８种不同的转速。（５）纵向工作台纵向工作台用来安装工件或夹具，并带动工件作纵向移动。工作台上面有三条Ｔ形槽，用来安放Ｔ形螺钉以固定夹具和工件。上一页下一页返回3.3铣床基础知识工作台前侧面有一条Ｔ形槽，用来固定自动挡铁，控制铣削长度。（６）横向工作台横向工作台带动纵向工作台作横向移动。横向工作台和纵向工作台之间有一回转盘，纵向工作台可作±４５°的水平调整，以满足加工的需要。（７）升降台升降台用来支撑工作台，并带动工作台上下移动，铣床进给系统中的电机和变速机构等就安装在升降台内。上一页下一页返回3.3铣床基础知识（８）进给变速机构进给电机是通过进给变速机构带动工作台移动的，操纵相应的手柄和转盘，就可获得需要的进给量。３.铣床的传动关系Ｘ６１３２卧式万能铣床的传动系统由主运动传动系统和进给运动传动系统两部分组成，如图３－７所示。３.３.５铣床的基本操作１.主轴变速操作将各进给手柄及锁紧手柄放在空位，练习主轴的起动、停止及主轴变速。上一页下一页返回3.3铣床基础知识先将变速手柄向下压，使手柄的榫块自槽１内滑出，并迅速转至最左端，直到榫块进入槽２内；然后转动转速盘，使盘上的某一数值与指针对准；再将手柄下压脱出槽２，迅速向右转回，快到原来位置时慢慢推上，完成变速。主轴变速操作如图３－８所示。转速盘转速范围为３０～１５００ｒ／ｍｉｎ，共有１８种转速。２.手动进给用手分别摇动纵向、横向和升降台手柄，做往复运动，并试用各工作台锁紧手柄。当顺时针转动工作台各手柄时，纵向工作台向右移动，横向工作台向里移动，升降台向上移动。上一页下一页返回3.3铣床基础知识当逆时针转动各手柄时，工作台反向移动。手动进给时，速度要均匀适当。纵向、横向手柄每转一圈，工作台移动６ｍｍ，每转１格，工作台移动０.０５ｍｍ；升降台手柄每转１圈，工作台移动２ｍｍ，每转１格，工作台移动０.０５ｍｍ。３.自动进给及进给变速操作工作台的自动进给，必须起动主轴才能进行。工作台纵向、横向、垂向的自动进给操纵手柄均为复式手柄。纵向进给操纵手柄有三个位置，如图３－９所示。横向和垂向由同一手柄操纵，该手柄有５个位置，如图３－１０所示。手柄推动的方向即是工作台移动的方向，停止进给时，把手柄推至中间位置。上一页下一页返回3.3铣床基础知识变换进给速度时应先停止进给，然后将变速手柄向外拉并转动，带动转速盘转至所需要的转速数，对准指针后，再将变速手柄推回原位，如图３－１１所示。转速盘转速范围为２３.５～１１８０ｍｍ／ｍｉｎ，共１８种进给速度。４.快速进给快速进给时，只要推动进给手柄，使工作台处于某一方向的进给状态；然后按下快速按钮，工作台即快速进给；松手后，快速进给停止。５.工作台的移动和尺寸控制在铣削过程中，为了调整工件相对铣刀的位置，要求工作台移动一个准确的尺寸。这个尺寸的准确性是靠丝杠的转度和刻度盘来保证的。上一页下一页返回3.3铣床基础知识丝杠和螺母之间总是存在一定的间隙。先按某一方向转动工作台进给手轮，使工作台移动，然后再反向转动手轮，此时尽管手轮已反转一个角度，但工作台却未动，手轮空转。待手轮转过一定角度后，工作台才会反向移动。在刻度盘上读到的手轮空转过的数值，就是进给丝杠与螺母的轴向间隙及丝杠与两端轴承的轴向间隙之和。如图３－１２所示，当工作台朝ｖｆ方向移动一段距离后，若顺着该方向用力推，则工作台移动；若反向推，则工作台不会被推动。因此，在铣削过程中，若铣刀对工件和工作台的作用力与工作台进给方向相同，工作台就有可能被拉动一段距离。上一页下一页返回3.3铣床基础知识如果手动进给不慎将刻度盘多转了一些，则仅仅把刻度盘退回到原定的刻度线上是不行的，正确的方法是将手柄倒转一圈后，再重新摇到原定的刻度线上。为了读数方便，在移动工作台前，先将刻度盘松动，对准零位再拧紧，这样读数比较直观而且便于记忆。３.３.６铣削常用刀具及安装１.铣削常用的刀具铣刀的分类方法很多，根据铣刀安装方法的不同可分为两大类：带孔铣刀和带柄铣刀。带孔铣刀多用在卧式铣床上，带柄铣刀多用在立式铣床上。带柄铣刀又分为直柄铣刀和锥柄铣刀。上一页下一页返回3.3铣床基础知识２.铣刀的安装通常，在卧式铣床上安装带孔铣刀，在立式铣床上安装带柄铣刀。３.铣刀装卸中的注意事项①安装圆柱形铣刀或其他带孔铣刀时，应先紧固挂架，后紧固铣刀。拆卸时，应先松开铣刀，再松开挂架。②装卸铣刀时，圆柱形铣刀用手持两端面；装卸立铣刀时，手上垫上棉纱握住圆周。③安装铣刀时应擦净各接触表面，以防止接触面上附有脏物而影响安装精度。上一页下一页返回3.3铣床基础知识④拉紧螺杆上的螺纹长度应与铣刀杆或铣刀上的螺孔有足够的旋合长度。⑤挂架轴承孔与铣刀杆支承轴颈应保持足够的配合长度。⑥安装铣刀后应检查安装情况是否正确。３.３.７铣床附件及工件装夹铣床的主要附件有平口虎钳、回转工作台、分度头和万能铣头等。在铣床上安装工件，通常根据工件的形状和大小，用压板、螺栓、垫铁和挡铁直接安装在工作台上，当生产批量较大时，也可采用专用夹具或组合夹具安装工件。上一页返回3.4基本铣削加工３.４.１铣平面用铣削方法加工工件的平面称为铣平面。使用端铣刀、圆柱铣刀、三面刃圆盘铣刀和立铣刀在卧式铣床和立式铣床上，可以方便地进行水平面、垂直面及台阶面的加工，如图３－３０所示。３.４.２铣斜面铣斜面与铣平面的原理一致，只是工件的切削位置或对工件的安装位置有相应的改变，以使斜面能达到准确的斜度。斜面的铣削方法主要有以下几种。下一页返回3.4基本铣削加工（１）把铣刀转成所需的角度铣斜面如图３－３１所示，通常在装有立铣头的卧式铣床上或在立式铣床上，根据工件的斜度要求，将立铣头转动一定的角度，使工作台横向进给来加工斜面。（２）使用角度铣刀铣斜面如图３－３２所示，直接用带角度的铣刀铣削斜面，其铣刀角度要和工件的斜面角度相等。但由于角度铣刀的刀刃宽度限制，该法仅适用于尺寸较小的工件。上一页下一页返回3.4基本铣削加工（３）把工件转成所需的角度铣斜面如图３－３３所示，改变工件的安装位置，使斜面转到水平位置，采用辅助线、分度头等方