《机械制造工艺与装备（第四版）》-课件 第四章 铣削工艺与装备

§4-3铣削加工实例分析31§4-1铣削加工工艺装备

2§4-2铣削方法铣削加工是在铣床上利用多刃铣刀进行切削的一种方法。在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽和燕尾槽）、多齿零件上的齿槽（如齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，还可以加工回转体表面及内孔，并进行切断等工作。§4-1铣削加工工艺装备一、铣削加工概述1.卧式升降台铣床卧式升降台铣床主轴位置是水平布置的，习惯上称为卧铣。卧式升降台铣床主要用于加工平面、沟槽和成形面，适用于单件和成批生产。二、铣床2.立式升降台铣床立式升降台铣床与卧式升降台铣床的主要区别在于它的主轴是垂直安装的，可用于立铣头代替卧式升降台铣床的水平主轴、悬梁、刀杆及其支承部分，其他部分与卧式升降台铣床相似。立式升降台铣床可用于加工平面、沟槽、台阶，旋转立铣头可铣削斜面，若机床上采用分度头或圆形工作台，还可以铣削齿轮、凸轮以及铰刀和钻头等的螺旋面。3.龙门铣床龙门铣床有一个龙门式的框架，在机床的横梁和立柱上安装了铣削头，通用的龙门铣床一般有3～4个铣头。每个铣头都是一个独立的运动部件，铣刀旋转为主运动。工作台在铣削时沿床身上的导轨作直线进给。工作时，调整工作台侧面T形槽内的撞块，可使工作台运动实现自动循环。铣刀是多刃回转刀具，其每一个刀齿都相当于一把车刀的刀齿固定在铣刀体的回转面上。铣刀刀齿的几何角度和切削过程，与车刀基本相同。三、铣刀1.直线进给式铣床夹具图4-4所示为带装料框的铣床夹具。夹具由两部分组成：一部分固定在机床工作台上，如图4-4a所示；另一部分是可装卸的装料框，如图4-4b所示。前者有夹紧装置、夹具体等，后者为定位元件。四、铣床夹具2.圆周进给式铣床夹具图4-5所示为铣削拨叉上下两端面的圆周进给式铣床夹具。工件以圆孔、端面及侧面在定位销2和挡销4上定位，由液压缸6驱动拉杆1通过快换垫圈3将工件夹紧。此夹具上可以同时装夹12个工件。3.靠模铣床夹具图4-6a所示为直线进给式靠模夹具，图4-6b所示为装在普通立式铣床上的圆周进给式靠模夹具。靠模板2和工件4装在回转台7上，转台由蜗杆蜗轮机构带动做等速圆周运动。在强力弹簧的作用下，滑座8带动工件沿导轨相对于刀具做辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。1.分度概述

在铣六边形工件、花键和齿轮时，工件每铣过一面或一个槽之后，便需转过一个角度，再铣第二个面或槽，这种转角度的工作就称为分度。（1）可使工件绕自身轴线转过所需角度，进行分度工作。如加工四边形和六边形工件、齿轮、花键以及刀具的等分或不等分齿面。（2）与工作台的纵向进给运动相配合，通过配换交换齿轮，能使工件连续转动，用来加工螺旋槽、斜齿轮及凸轮等。（3）利用分度头主轴上的卡盘夹持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一所需角度，用来加工各种位置上的沟槽、平面等。一、分度方法§4-2铣削方法2.分度头的结构和原理FW125分度头型号的含义：F表示分度头，W表示万能型，125表示夹持工件的最大直径为125mm。FW125型万能分度头备有三块分度盘（FW250型分度头有两块），每一块分度盘上有8个孔圈，孔数分别为：第一块：16、24、30、36、41、47、57、59。第二块：23、25、28、33、39、43、51、61。第三块：22、27、29、31、37、49、53、63。

当手柄转一圈时，通过一对1∶1的直齿圆柱齿轮和蜗杆、蜗轮使主轴转动。因为蜗轮的齿数为40，所以当蜗杆转一圈时，蜗轮带动主轴转过1/40圈。若工件需要分度的数目z已知，每分一个齿就要求分度头主轴转1/z圈，如果分度头手柄要转的圈数以nk表示，由比例关系可知：（1）简单分度法：分度盘固定，通过转动分度手柄进行分度的方法称为简单分度法。根据分度头传动关系，分度手柄K应转过的转数nk

为：3.分度方法（2）差动分度法1）差动分度的工作原理：选择与工件的分度数z

相近的可以与40有公约数的齿数值z0，若分度时手柄K转过40/z0

转，则与实际需要转动的值相差（40/z-40/z0）转。则运动平衡方程式为2）分度盘的旋转方向。当选取z0>z

时，手柄与分度盘旋转方向相同，交换齿轮传动比为正值。当选取z0<z

时，手柄与分度盘旋转方向相反，交换齿轮传动比为负值，这时需要在交换齿轮中加一介轮。（3）直接分度法：使用直接分度法进行分度时，需松开主轴锁紧机构，脱开蜗轮与蜗杆的啮合，直接利用主轴刻度环上的刻度进行分度。1.铣削用量与选择（1）铣削用量：铣削用量的要素包括铣削速度vc、进给量f、背吃刀量ap

和铣削宽度ae。二、铣削加工（2）铣削用量的选择原则选择铣削用量的原则是：铣削宽度ae（或背吃刀量ap）、进给量f、铣削速度vc的乘积最大。2.铣削方式（1）周铣、端铣和混合铣与周铣相比，端铣有以下优点：1）面铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使表面粗糙度值降低，周铣的工件表面则有波纹状残留面积。2）面铣刀同时参加切削的齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动比周铣更小。3）面铣刀的主切削刃刚接触工件时，切削厚度不等于零，使切削刃不易磨损。4）面铣刀的刀杆伸出较短，刚度高，刀杆不易变形，可选用较大的切削用量。（2）顺铣和逆铣（3）对称铣削和不对称铣削3.铣削加工方法（1）铣平面：铣水平面时可在卧式铣床上用圆柱铣刀来铣削，也可在立式铣床上用端铣刀来铣削。（2）铣垂直面：可用卧式铣床和立式铣床加工垂直面。在立式铣床上铣垂直面时是用立铣刀的圆周刀齿进行的。（3）铣倾斜面：先对工件需加工的斜面划线，然后在机床上用平口虎钳或在工作台上按划线调整工件，将斜面转到水平位置，将工件夹紧后进行铣削加工，也可以利用回转平口虎钳或分度头将工件安装成倾斜角度后铣斜面；还可在卧式铣床上用单角度铣刀或双角度铣刀铣倾斜面；或者在立式铣床上把主轴转动一个角度铣斜面。（4）组合铣削：铣削由水平面、垂直面或倾斜面所组成的表面时，大型工件可在龙门铣床上加工，小型工件则用组合铣刀或成形铣刀在卧式铣床上加工。（5）铣槽1）切断。一般用锯片铣刀在卧式铣床上切断工件。2）铣直槽。可在卧式铣床上用盘形铣刀铣直槽，也可在立式铣床上用立铣刀铣直槽。3）铣半圆形键槽。可采用与键槽同直径、同厚度的专用铣刀铣削半圆形键槽。4）铣T形槽。如图4-19所示，必须先用立铣刀或三面刃铣刀铣出直槽，然后在立式铣床上用T形槽铣刀铣出T形槽。5）铣螺旋槽。对于螺杆、螺旋齿轮等具有螺旋槽的零件，铣螺旋槽时需在卧式铣床上利用万能分度头进行铣削。螺旋运动是由工件旋转和工作台进给运动合成的，当工件旋转一周时，工作台移动的距离必须等于一个导程。加工时，工作台还应绕垂直轴转动β

角，此角应等于螺旋线的螺旋角，而工作台转动的方向可根据螺旋槽方向而定（6）铣曲线外形和成形表面1）铣曲线外形。曲线外形可以在立式铣床上用立铣刀依划线用手动进给铣削，也可用转台依划线铣削。还可以在立式铣床上按照靠模铣削。2）铣成形面。其特点是必须制造专用的成形铣刀，因成本高，故只适用于批量生产。4.铣削的工艺特点（1）铣削生产效率较高。铣削以加工平面和沟槽为主。铣刀属于多刃旋转刀具，无空行程，加工表面连续形成，因此切削速度高，加工平面时生产效率高，特别是镶装硬质合金刀头的面铣刀适用于高速铣削。（2）铣削加工范围广。用成形铣刀铣成形面由于铣刀类型多，铣床附件多，因此铣削加工有极大的灵活性、适应性和广泛性。尤其是万能铣头和分度头的使用，更扩大了铣削加工的范围。（3）铣削过程平稳性差。铣削时刀齿反复切入、切出工件，切削面积变化引起切削力的大小和方向交替变化，导致铣削过程产生冲击和振动。图4-24所示为圆锥螺旋槽铰刀，用于圆锥孔的半精加工与精加工。这种铰刀各部位螺旋槽的导程不变，小端直径为19.4mm，螺旋角β1=35°，大端直径为25.926mm，齿数z=5，其他尺寸如图4-24所示。一、零件图样分析§4-3铣削加工实例分析为了保证铰刀从大端到小端的锥度，切齿时采用修正螺旋角靠模法铣削，即铣削时，工作台在纵向移动的同时使靠模缓慢地转动，改变与铣床主轴的夹角，以满足工件上螺旋角由大至小或由小至大的变化。这种铣削方法主要解决以下两个问题：1.消除由于采用一次交换齿轮（导程不变）对铰刀铣齿时引起的铰刀前面干涉。2.减小由于铰刀直径变化而引起的铰刀齿刃前角的变化。二、加工方法分析1.加工前的有关计算（1）按工件小端直径计算螺旋槽导程T（2）计算工件大端处螺旋角β2（根据螺旋槽导程不变）（3）计算靠模板斜角α三、加工步骤（4）由于所加工螺旋槽的导程比较大，因此采用侧轴交换齿轮法，计算分度头侧轴与纵向工作台丝杠间的交换齿轮为：2.加工前机床、工件与辅具的调整（1）按计算结果安装交换齿轮，加工左旋螺旋槽铰刀需加一个中间轮，如图4-25所示。（2）按图样要求，分度头扳起1°30′仰角，后顶尖抬高，使铰刀槽底与工作台面平行。（3）将两块燕尾槽形滚轮支架5用螺钉2和螺母3初步紧固在机床竖直导轨1上，如图4-26所示，待其他部分安装及调整完毕，再移到适当位置；加工右旋螺旋槽铰刀时，将两块燕尾槽形滚轮支架5左右对调位置。2.加工前机床、工件与辅具的调整（4）将靠模板16安装到工作台的适当位置，按计算所得斜角（α=8.099°），用百分表和游标万能角度尺找正后，紧固在工作台上。（5）将工作台12顺时针旋转43°（β2=43.099°）。工作台横向移动，通过调整使靠模板16与滚轮4接触，并使工件大头端面过O

点，如图4-27所示。（6）安装单角铣刀7，使铣刀端面通过O

点，如图4-27所示。3.铣削过程旋转手轮15，使工作台带动工件一起沿A

向移动一段距离，至图4-26所示位置，使铣刀切入起点与图样要求相符。启动主电动机，铣刀按D

向旋转，工作台上升，铣刀切入工件1/4～1/3齿槽深度后，工作台沿A

向机动进给，工件则按B

向旋转。在滚轮对靠模板16的作用下，工作台12沿C

向缓慢旋转，从而使螺旋角产生变化，如图4-2