2.13第9章 铣削加工

第9章铣削加工【学习目的及要求】(1)了解铣削加工的基本知识。(2)了解铣床的种类、组成、应用范围及加工特点。(3)掌握常用铣床附件(平口钳、分度头、回转工作台)的功能及应用。(4)了解常用的铣削方法。掌握平面铣削操作方法。【铣工安全文明生产】(1)实训时应穿好工作服袖口要扎紧或戴袖套。戴工作帽，畄长发者将头发全部塞入帽内，防止衣角或头发被铣床转动部分卷入发生安全事故。(2)严禁戴手套操作操作铣床，以免发生事故。(3)铣床机构比较复杂，操作前必须熟悉铣床性能及其调整方法。(4)操作时，头不能过分靠近铣削部位，防止切屑烫伤眼睛或皮肤。高速铣削时要戴好防护镜防止高速切削飞出的铁屑损伤眼睛。若有切屑飞入眼睛，千万不要用手揉擦，应及时请医生治疗。(5)装拆铣刀时要用揩布衬垫，不要用手直接接触铣刀。(6)使用扳手时，用力方向尽量避开铣刀，以免扳手打滑时造成不必要的损伤。(7)合理使用铣床合理选用铣削用量、铣削刀具及铣削方法，正确使用各种工夹具，熟悉所操作铣床的性能。不能超负荷工作，工件和夹具的重量不能超过机床的载重量。(8)铣削操作过程中应严格遵守安全操作规程，必须做到以下几点：1)开机前①开机前必须将导轨、丝杆等部件的表面进行清洁并加上润滑油；工作时不要把工夹量具置放在导轨面或工作台表面上，以防不测。②检查自动手柄是否处在“停止”的位置，其他手柄是否处在所需位置。③工件、刀具要夹牢，限位挡铁要锁紧。2)开机时①不准变速或做其他调整工作，不准用手摸铣刀及其他旋转的部件。②不得度量尺寸。③不准离开机床做其他工作或看书报，并应站在适当的位置。④发现异常现象应立即停车，报告指导老师。⑤在切削过程中，不能用手触摸工件和清理切屑，以免被铣刀损伤手指。铣削完毕，要用毛刷清除屑不要用手抓或用嘴吹。(8)工作完毕后，一定要清除铁屑和油污，擦干净机床，并在各运动部位适当加油，以防生锈。(9)做好机床交接班工作等。9.1概述铣削是在铣床上用旋转的铣刀对移动的工件进行切削加工的方法。它可以加工平面、沟槽、螺旋槽、凸轮、离合器、切断等(见表9.1)。还可以加工成形表面及齿轮等(见图9.1)。铣削是以铣刀的旋转运动为主运动，以工件的移动为进给运动的一种切削加工方法。铣削切削运动是由铣刀实现的。根据结构、用途及运动方式不同，铣床可分为不同的种类，主要有卧式升降台铣床、立式升降台铣床、工具铣床、龙门铣床、摇臂铣床、转塔铣床、仿形铣床、钻铣床、滑枕铣床、刻字铣床、键槽铣床、螺纹铣床，以及数控铣床和镗铣加工中心等。铣削使用旋转的多刃刀具，不但可以提高生产率，而且还可以使工件的表面获得较小的粗糙度。因此，在机器制造业中，铣削加工占有相当的比重。图9.1铣削加工的方法9.2铣床9.2.1常用铣床的种类常用的铣床有升降台式铣床和龙门铣床两类。1.升降台式铣床(1)卧式铣床其主要特征是主轴与工作台台面平行，呈水平位置。外观图如图9.2a)所示：(2)立式铣床其主要特征是主轴与工作台台面垂直，呈垂直状态。外观图如图9.2b)所示。a)卧式铣床b)立式铣床图9.2升降台式铣床外观照片图2.龙门铣床龙门铣床是大型铣床，铣削动力安装在龙门导轨上，可作横向和升降运动。外观图如图9.3所示。9.1.2铣床型号及组成现以图9.4所示的型号X6132卧式升降台铣床为例，简介升降台式铣床型号意义及组成。1.铣床的型号及其意义铣床型号是铣床的代号，它是金属切削机床型号中的一部分。按照GB/T15375-1994规定，型号为X6132铣床中各符号和数字的意义如下：X-铣床（类代号）；61-卧式万能升降台铣床（组.系代号）；32-工作台面宽度的1/10，即工作台面宽度为320mm（主参数）。图9.3龙门铣床照片图图9.4X6132型卧式升降台铣床照片图2.X6132型万能卧式铣床的主要组成及其作用铣床由下列几部分组成。(1)床身床身用来支撑和固定铣床各部件。(2)底座用以支承、安装、固定铣床的各个部件，底座还是一个油箱，其内部装有切削液。(3)横梁横梁上装有安装吊架，用以支撑刀杆的外端，减小刀杆的弯曲和振动。(4)主轴主轴用来安装刀杆并带动它旋转。主轴做成空心轴，前端有锥孔，以便安装刀杆。(5)升降台升降台位于工作台、转台、横向溜板的下方，并带动它们沿床身的垂直导轨作上下移动，以调整台面与铣刀间的距离。升降台内装有进给运动的电动机及传动系统。(6)横向溜板横向溜板用来带动工作台在升降台的水平导轨上作横向移动。(7)转台上端有水平导轨，下面与横向工作台连接，可供纵向工作台移动、转动。(8)挂架用以加强铣刀杆的刚性。9.3铣刀9.3.1铣刀切削部分材料的基本要求在切削过程中，刀具切削部分会由于受切削力、切削热和摩擦力而磨损，所以刀具不仅要锋利而且要耐用，不易磨损变钝。因此刀具材料必须具备以下几个基本要求：①高硬度和耐磨性；②良好的耐热性；③高的强度和好的韧性。9.3.2铣刀的种类和用途铣刀的种类很多，用途也各不相同。按材料不同，铣刀分为高速钢和硬质合金两大类；按刀齿与刀体是否为一体又分为整体式和镶齿式两类；按铣刀的安装方法不同分为带孔铣刀和带柄铣刀。常用铣刀的种类及用途见表9.1。9.3.3铣刀的安装铣刀的结构不同，在铣床上的安装方法也不一样。带孔的圆柱铣刀安装在刀杆上，刀杆与主轴的连接方法如图9.5所示。安装铣刀的步骤如下：1)在刀杆上先套上几个垫圈，装上键，再套上铣刀，并注意旋转方向(见图9.6a)；2)在铣刀外边的刀杆上再套上几个垫圈，拧紧左旋螺母(见图9.6b)3)装上支架，拧紧支架紧固螺钉，在轴承孔内加润滑油(见图9.6c)；4)初步拧紧螺母，开车观察铣刀是否装正，然后用力拧紧螺母(见图9.5d)。装刀前应将刀杆、铣刀及垫圈擦干净，以保证铣刀的正确安装。同是加工平面，可以用端铣也可以用周铣的方法；同是用圆柱铣刀加工平面又有顺铣与逆铣之分。在选择铣削方法时，应充分注意到它们各自的特点，选取合理的铣削方式，以保证加工质量和提高生产效率。表9.1常用铣刀的种类及用途图9.5刀杆与主轴的连接方法l-拉杆2-主轴3-刀杆a)b)c)d)图9.6安装铣刀的步骤a)套上垫圈和铣刀b)再套上垫圈，拧紧螺母c)装上支架，加润滑油d)校正铣刀，拧紧螺母1-垫圈2-键3-铣刀4-压紧螺母5-紧固螺钉9．3铣床主要附件各种不同类型和形状的铣刀加上附件，可以使铣削范围更广。铣床的主要附件有机用平口钳、回转工作台、万能分度头等。9.4.1机用平口钳机用平口钳是一种通用夹具，常用平口钳有回转式和非回转式两种。图9.7所示是回转式平口钳，主要是由固定钳口、活动钳口、底座等组成。钳身能在底座上任意扳转角度平口钳由于其钳口结构和尺寸的关系，所以多用于安装尺寸较小、形状较规则的零件。使用时应先校正其在工作台上的位置，然后再夹紧工件。平口钳的校正方法有三种﹙图9.8)，即①用百分表校正固定钳口与铣床主轴轴心线垂直或平行。校正精度较高，一般用于精校正。②用划针校正固定钳口与铣床主轴轴心线垂直。校正精度较低，一般只做粗校正。③用角度校正固定钳口与铣床主轴轴心线平行。校正精度一般，一般只做粗校正。图9.7机用平口钳图9.8平口钳的校正1.固定钳口2-钳口铁3-活动钳口a)百分表校正平口钳b)按划线找正工件4-螺杆5.-底座6-钳身9.4.2回转工作台回转工作台又称圆形工作台，卧式万能升降台铣床特有的附件。其外形如图9.9所示，其结构如图9.10a)所示。主要用于装夹中小型工件，进行圆周分度及作圆周进给，如对有角度、分度要求的孔或槽、工件上的圆弧槽。转台周围有刻度用来观察和确定转台位置，手轮上的刻度盘也可读出转台的准确位置。图9.10b)所示为在回转工作台上铣圆弧槽的情况，即利用螺栓压板把工件夹紧在转台上，铣刀旋转后，摇动手轮使转台带动工件进行圆周进给，铣削由于能够回转角度，因此扩大了加工范围。图9.9回转工作台的外形照片图图9.10回转工作台结构及其工作a)结构；b)工作应用示例--铣圆弧槽9.4.3分度头1.分度头的结构和功用铣多边形零件、齿轮轮齿面或花键轴时，每铣完一个面或一个槽后，便需转个角度，再铣第二个面或槽，这种转角度的工作叫分度。分度头是分度机构，是铣床的精密附件之一，它主要用于加工多面体零件(如四方头螺栓、六角头螺钉、螺母)、花键轴、离合器、齿轮等。分度头有多种类型，其中万能分度头应用较广泛。万能分度头的结构如图9.11所示，由底座、壳体、回转体、主轴（卡盘）刻度叉、分度盘、定位销、挂轮轴等组成。2.万能分度头的分度方法分度方法较多，常用的有简单分度和差动分度两种。(1)简单分度简单分度直接利用分度盘进行(见图9.12a))。分度时，用锁紧螺钉将分度盘固定，旋转手柄，通过蜗杆、蜗轮使主轴转动。手柄转一转，主轴及工件转1／40转(转过90)。若工件需分z等分，则每铣完一等分后，主轴应转过1/z转，手柄便应转n转，即：式中：a一每次分度时，手柄应转的整数转(当z40时，a=O)；g—分度盘上所适用孔圈的孔数；P—手柄在适用的孔圈上转过的孔数。图9.11万能分度头结构图1.定位销2.分度盘3.顶尖4.主轴5.壳体6.底座7.分度叉8.挂轮轴a)b)图9.12万能分度头应用a)万能分度头传动系统图b)手柄与分度盘的转数关系例如，铣35个齿的齿轮，每分一个齿时(即工件应转过1／35转)，手柄便应转28、42、49均为分度盘上具有的孔圈孔数。如选28个孔的孔圈，则每分一个齿，手柄应转一整转，再在28孔的孔圈上转过4个孔。为便于记录所转过的孔数，可使用分度叉，分度叉的两个脚可调整为任意角度。简单分度只适用于分度数Z与分度盘上孔圈孔数相同，或40／Z约分后，其分母为分度盘上某道孔圈孔数的因数。(2)差动分度差动分度时按转动的分度盘计算手柄的转数。为此，应在分度头主轴后锥孔内装入心轴，在心轴和挂轮轴之间装上挂轮Z1、Z2、Z3、Z4(见图9.12a))。这样手柄转动时(弹簧销应从分度盘上拔出)，主轴回转，经挂轮带动分度盘回转(分度盘紧固螺钉要松开)。手柄实际转数等于手柄相对分度盘的转数与分度盘本身转数的代数和。分度盘转向，可和手柄转向相同，也可相反，这要视具体情况，通过加与不加介轮来调整。差动分度时，挂轮计算如下。若把工件分为Z等分，而Z为质数时，且Z40，分度头主轴每次分度应转40／Z转(见图9.12b))，即手柄由A转到B，但B处无相应的孔，故不能用简单分度法。此时应先假设一个接近于所需等分数，且能用简单分度法进行分度的等分数Z0，若按细计算手柄转数，则应转40／Zo转，即由A转至C处。但这样分度会产生误差(即确)。若能在分度过程中将C处孔转到B处(即分度盘相对转过确)，就不会产生误差。分度盘的这一转动可通过挂轮实现。可见，每次分度手柄实际转数40／z应等于手柄相对于分度盘移项后正值，说明分度盘与手柄的转向相同，分度头不加介轮；如ZoZ，则传动比为负值，说明两者转向相反，需加介轮。万能分度头适用于单件小批生产及维修工作。铣削加工时，铣刀的旋转是主运动，工件作直线或曲线的进给运动。9.5铣削基本工艺9.5.1铣平面根据设备、刀具条件不同，可用圆柱铣刀对工件进行周铣或用端铣刀对工件进行端铣，如图9.13所示。前者是利用铣刀的圆周刀齿进行切削，后者是利用铣刀的端部刀齿进行切削。与周铣比较，端铣时同时参加工作的刀齿数目较多，切削厚度变化较小，刀具与工件加工部位的接触面较大，切削过程较平稳，且端铣刀上有修光刀齿可对已加工表面起修光作用，因而其加工质量较好。另外，端铣刀刀杆刚性大，切削部分大多采用硬质合金刀片，可采用较大的切削用量，通常可在一次走刀中加工出整个工件表面，所以生产率较高。但端铣主要用于铣平面，而周铣则可通过选用不同类型的铣刀，进行平面、台阶、沟槽及成形面等的加工，因此，周铣的应用范围较广。a)b)图9.13铣平面图9.14顺铣与逆铣a)端铣；b)周铣(逆铣)a)顺铣；b)逆铣使用圆柱铣刀铣平面时，根据铣刀旋转方向与工件进给方向不同，有顺铣和逆铣之分。顺铣时，铣刀旋转方向与工件进给方向相同；逆铣时，铣刀旋转方向与工件