第6章平面加工工艺与装备

•学习平面铣削工艺与装备。•掌握平面刨削工艺与装备。•了解其他平面加工工艺与装备。•学习平面光整加工工艺与装备。•掌握平面加工方案的确定。本章学习要求第6章平面加工工艺与装备•6.1平面铣削工艺与装备•6.2平面刨削工艺与装备•6.3其他平面加工工艺与装备•6.4平面光整加工工艺与装备•6.5平面加工方案的确定本章大纲6.1平面铣削工艺与装备•铣削是平面的主要加工方法之一。铣削是以铣刀旋转做主运动，工件随工作台直线运动（或曲线运动）为进给运动。通常工件有纵向、横向与垂直3个方向的进给运动。铣削是机械加工最常用的加工方法之一。（1）生产率较高。（2）容易产生振动。（3）刀齿散热条件较好。6.1.1平面铣削概述1.铣削的工艺特点铣床和铣削加工（视频）2.铣削的方式（1）周铣。（2）端铣。其中，在周铣中，根据刀具的旋转方向与工件进给方向的关系，又可以分为顺铣和逆铣两种方式，刀具旋转方向与工件进给方向相同者为顺铣，相反者为逆铣。端铣与周铣的区别顺铣与逆铣的区别——稳定性分析顺铣与逆铣的区别——铣削层对比顺铣与逆铣的区别——切削力对比周铣端铣顺铣和逆铣的对比3.铣削的应用铣削加工主要用来加工平面（包括水平面、垂直面、斜面）、沟槽（包括直角槽、键槽、V形槽、燕尾槽、T形槽、圆弧槽、螺旋槽等）、成形面等。根据需要，铣削可进行粗铣、半精铣、精铣。；铣削加工的工件尺寸公差等级一般为IT7～IT9级，表面粗糙度Ra为1.6～6.3m。6.1.2平面铣削工艺装备铣刀的种类很多，按材料不同，分为高速钢和硬质合金钢两类；按安装方法分为带孔铣刀和带柄铣刀两类。1.铣刀各种铣刀2.铣床铣床的种类很多，最常用的是卧式铣床和立式铣床，还有龙门铣床。（1）卧式万能铣床。卧式万能铣床是应用最广的一种铣床。（2）立式铣床。立式铣床可加工平面、斜面、键槽、T形槽、燕尾槽等。（3）龙门铣床。龙门铣床有4个独立的主轴，均可安装一把刀具，通过工作台的移动，几把刀具同时对几个表面进行加工，生产效率较高。卧式铣床立式铣床龙门铣床3.铣床夹具（1）铣床夹具的基本要求。①为了承受较大的铣削力和断续切削所产生的振动，铣床夹具要有足够的加紧力、刚度和强度。②为了保持夹具相对于机床的准确位置，铣床夹具底面应设置定位键。③为了找正工件与刀具的相对位置，通常均设置对刀块。（2）铣床夹具使用方法举例。①机用平口虎钳的使用方法②用压板装夹工件机用平口虎钳压板的使用方法6.1.3平面铣削工艺1.平面铣削面铣刀铣削平面立铣刀铣削凸台平面使用面铣刀铣削平面时，刀杆刚度好，铣削厚度变化小，同时参加工作的刀齿数较多，切削平稳，加工表面质量高，生产效率高。使用立铣刀铣削凸台平面（或侧面）时，当铣削宽度较大时，应选用较大直径的立铣刀，以提高铣削效率。三面刃铣刀铣削凸台平面螺旋齿圆柱形铣刀铣削宽度不大的平面使用三面刃铣刀铣削凸台平面（或侧面）时，在满足工件的铣削要求及不碰刀杆套筒的条件下，应选用较小直径的铣刀。螺旋齿圆柱形铣刀用于铣削宽度不大的平面。当选用较大螺旋角的铣刀时，可以适当提高进给量。2.沟槽铣削立铣刀铣削凹坑平面键槽铣刀铣削键槽使用立铣刀铣削各种凹坑平面或各种形状的孔时。先在任一边钻一个比铣刀直径略小的孔，便于轴向进刀。使用键槽铣刀铣削各种键槽时，先在任一端钻一个直径略小于键宽的孔，铣削时铣刀轴线应与工件轴线平行。半圆键铣刀铣削半圆键槽T形槽铣刀铣削T形槽使用半圆键铣刀铣削半圆键槽时，铣刀宽度方向的对称平面应通过工件轴线。使用T形槽铣刀铣削各种T形槽时，先用立铣刀或三面刃铣刀铣垂直槽至全槽深，如图（a）所示，再用T形槽铣刀铣削T形槽，如图（b）所示。燕尾槽铣刀铣削燕尾槽及燕尾块锯片铣刀切断板料3.成形面铣削成形花键铣刀铣削直边花键轴凸半圆铣刀铣削各种半径的凹形面、凸形面4.球面铣削铣刀盘铣削外球面铣刀盘铣削内球面6.1.4平面铣削加工实例【实例6-1】铣平行面和垂直面。压板铣平行面和垂直面工序安全及注意事项（1）不准使用自动进给。（2）不允许在铣削过程中测量工件。（3）用虎钳装夹毛坯时，应在毛坯面与钳口之间垫上铜皮。（4）工件装夹时，铣削用量必须高出钳口。（5）铣削钢料工件需加切削液。（6）丝杠与传动螺母间隙较大的设备，应禁止采用顺铣。【实例6-2】铣轴上键槽。轴上铣键槽工序安全及注意事项（1）选择三面刃铣刀的宽度应在要求范围内。（2）安装铣刀时要注意将铣刀侧刃的跳动范围调整到规定范围内。（3）安装铣刀时，锥柄与主轴锥孔必须擦干净。【实例6-3】铣T形槽。V形铁铣T形槽工序安全及注意事项（1）由于T形槽的刚性差，应选较小进给量。（2）在铣削过程中不得进行测量。（3）为达到配合尺寸及表面粗糙度要求，应选择小于槽宽的立铣刀（或三面刃铣刀）。6.2平面刨削工艺与装备刨削是以刨刀相对工件的往复直线运动与工作台（或刀架）的间歇进给运动实现切削加工的。6.2.1平面刨削概述1.刨削的工艺特点（1）通用性好。刨削的精度可达IT9～IT8，表面粗糙度Ra值为3.2～1.6m。（2）生产率较低。但是对于狭长表面（如导轨、长槽等）的加工，以及在龙门刨床上进行多件或多刀加工时，刨削的生产率可能高于铣削。刨削的加工原理2.平面刨削的应用由于刨削的特点，刨削主要用在单件小批量生产中，在维修车间和模具车间应用较多。刨削的应用刨床和刨削加工（视频）6.2.2平面刨削工艺装备1.刨刀刨刀的种类2.刨床刨床主要有牛头刨床、龙门刨床、插床。牛头刨床多用于单件小批量生产的中小型狭长零件的加工。龙门刨床可以加工大型工件或同时加工多个中小型工件。牛头刨床外形图龙门刨床插床•刨削加工主要用于单件及小批量生产，常用的夹具有压板、虎钳、挡块等。根据不同的工件，还经常利用千斤顶等其他工具作为支撑。3.刨床夹具压板装夹虎钳装夹6.2.3平面刨削工艺1.刨平面（1）正确安装工件和刨刀；将工作台调整到使刨刀刀尖略高于工件待加工面的位置；调整滑枕的行程长度和起始位置。（2）转动工作台横向走刀手柄，将工作台移到刨刀下面。开动机床，摇动刀架手柄，使刨刀尖轻微接触工件表面。（3）转动工件台横向走刀手柄，使工件移至一侧离刀尖3～5mm处。（4）摇动刀架手柄，按选定的背吃刀量，使刨刀向下进刀。转动棘轮罩和棘爪，调整好工作台的进给量和进给方向。（5）开动机床，刨削工件宽1～1.5mm时停车，用钢直尺或游标卡尺测量背吃刀量是否正确，确认无误后，开车将整个平面刨完。2.刨垂直面刨垂直面就是用刀架垂直进给来加工平面的方法，主要用于加工狭长工件的两端面或其他不能在水平位置加工的平面。加工垂直面应注意以下两点。（1）应使刀架转盘的刻线对准零线。如果刻线不准，可按图1所示的方法找正刀架垂直。（2）刀座应按上端偏离加工面的方向偏转10°～15°，如图2所示。其目的是使刨刀在回程抬刀时离开加工表面，以减少刀具磨损。1—90°角尺；2—工作台；3—装在刀夹中的弯头划针图1找正刀架垂直的方法图2刨垂直面刀座偏离加工面的方向3.刨斜面•刨削斜面最常用方法是倾斜刀架法。刀架的倾斜角度等于工件待加工斜面与机床纵向垂直面的夹角，刀座倾斜的方向与刨垂直面时刀座倾斜的方向相同。4.刨正六面体零件（1）以较为平整和较大的毛坯平面作为粗基准，刨面1。（2）将面1贴紧固定钳口，在活动钳口与工件中部之间垫一圆棒，然后夹紧，刨面2。（3）将面1贴紧固定钳口，面2贴紧钳底刨面4。（4）将面1朝下放在平行垫铁上，工件夹在两钳口之间。夹紧时，用手锤轻轻敲打，以求面1与垫铁贴实，刨面3。刨削正六面体的加工顺序5.刨T形糙•刨T形槽前，应先将工件各个关联平面加工完毕，并在工件前、后端面及平面划出加工线，然后按线找正加工，4.刨燕尾槽•燕尾槽的燕尾部分是两个对称的内斜面。其刨削方法是刨直槽和刨内斜面的综合，但需要专门刨燕尾槽的左、右偏刀。在各面刨好的基础上可按图示步骤刨燕尾槽。刨燕尾槽的步骤6.3其他平面加工工艺与装备•拉削可以认为是刨削的进一步发展，它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从零件上切下很薄的金属层，使表面达到较高的精度和较小的粗糙度。•加工时若将刀具所受的拉力改为推力，则称为推削，所用刀具称为推刀。拉削用机床称为拉床，推削则多在压力机上进行。6.3.1平面拉削拉削平面1.拉削的工艺特点拉削可以认为是刨削的进一步发展，利用多齿的拉刀，逐齿依次从零件上切下很薄的金属层，使表面达到较高的精度和较小的粗糙度。加工时若将刀具所受的拉力改为推力，则称为推削，所用刀具称为推刀。（1）生产效率高。（2）加工精度高、表面粗糙度较小。（3）拉床结构和操作比较简单。（4）拉刀成本高。（5）与铰孔相似，拉削不能纠正孔的位置误差。（6）不能拉削加工盲孔、深孔、阶梯孔及有障碍的外表面。•另外，拉削的切削速度较低，目前vc＜18m/min，拉削过程比较平稳，无积屑瘤；•一般拉孔的精度为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4m。拉刀的结构2.拉削应用虽然内拉刀属定尺寸刀具，每把内拉刀只能拉削一种尺寸和形状的内表面，但不同的内拉刀可以加工各种形状的通孔，如圆孔、方孔、多边形孔、花键孔、内齿轮等。内拉刀还可以加工多种形状的沟槽，如键槽、T形槽、燕尾槽、涡轮盘上的榫槽等。外拉削可以加工平面、成形面、外齿轮、叶片的榫头等。拉削加工主要适用于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中加工比较大的复合型面，如发动机的汽缸体等。在单件、小批生产中，对于某些精度要求较高、形状特殊的成形表面，用其他方法加工很困难时，也有采用拉削加工的。拉削的典型内孔截面形状6.3.2平面磨削平面磨削与铣削相似，可分为周磨和端磨两种形式，前者利用砂轮的外圆面进行磨削，后者利用砂轮端面进行磨削。1.平面磨削方法平面磨削的方法（1）平面磨床的结构简单，机床、砂轮和工件系统刚性较好，故加工质量和生产率比内、外圆磨削高。（2）平面磨削利用电磁吸盘装夹工件，有利于保证工件的平行度。此外，电磁吸盘装卸工件方便迅速，可同时装夹多个工件，生产率高。但电磁吸盘只能适用于安装钢、铸铁等铁磁性材料制成的零件，对于铜、铜合金、铝等非铁磁性材料制成的零件应在电磁吸盘上安放一精密虎钳或简易夹具来装夹。（3）大批大量生产中，可用磨削来代替铣、刨削加工精确毛坯表面上的硬皮，既可提高生产率，又可有效地保证加工质量。2.平面磨削的工艺特点6.3.3平面车削平面车削一般用于加工盘套、轴和其他需要加工孔或外圆的零件的端面，单件小批生产的中小型零件在普通车床上进行，重型零件可在立式车床上进行。平面车削的粗糙度Ra值为12.5～1.6m，精车的平面度误差在直径为100mm的端面上可达0.005～0.008mm。使用车削方法可以加工轴、套、盘以及环类零件的端面，常用的刀具类型主要有右偏刀、左偏刀以及45°弯头车刀等。使用车刀车端面6.4平面光整加工工艺与装备刮削是一种光整加工，常在精刨和精铣的基础上进行。刮削平面的直线度可达0.01mm/m，甚至为0.005～0.0025mm/m，粗糙度Ra值可达0.8～0.4m。在某些情况下，亦可修正表面之间的平行度和垂直度。6.4.1平面刮削1.平面刮削的方法刮削时，在工件上均匀涂抹红丹油（极细的氧化铁或氧化铝与机油的调和剂），用标准平板或平尺贴紧推磨，然后用刮刀将工件上显示出的高点逐一刮去。重复多次即可使工件表面的接触点增多，并均匀分布，从而获得较高的形状精度和较低的粗糙度。2.平面刮削的工艺特点刮削是一种光整加工，常在精刨和精铣的基础上进行。刮削平面的直线度可达0.01mm/m，甚至为0.005～0.0025mm/m，粗糙度Ra值可达0.8～0.4m。在某些情况下，亦可修正表面之间的平行度和垂直度。（1）刮削精度高，方法简单。（2）刮削劳动强度大，操作技术要求高，生产率低，故多用于单件小批生产及修理车间。（3）刮削还常用于修饰加工，在外露的加工表面上刮出斜向方块花纹、鱼鳞花纹、半月花纹、燕子花纹等，以增加机械设备的美观。6.4.2平面研磨研磨也是平面的光整加工方法之一，一般在磨削之后进行。研磨后两平面之间的尺寸公差等级可达IT5～IT3，粗糙度Ra