机械制造技术-铣刨镗拉

第页第页目录第11章铣、刨、镗、拉削加工11.1铣削加工11.1.1铣削加工范围11.1.2铣削加工工艺特点11.2铣床11.2.1卧式铣床11.2.2立式铣床11.2.3万能工具铣床11.2.4龙门铣床11.2.5铣床的传动系统11.3铣床附件11.3.1分度头及其工作11.3.2回转工作台11.3.3立铣头和万能铣头11.4铣削加工基本方法11.4.1铣削方式11.4.2平面与垂直面铣削实例11.4.3铣削发展趋势11.5刨削加工11.5.1刨削加工范围11.5.2刨削加工设备11.5.3刨削加工工艺特点11.5.4提高刨削效率的主要方法11.6镗削加工11.6.1镗削加工范围11.6.2镗削加工工艺特点11.6.3镗床11.7拉削加工11.7.1拉削加工范围11.7.2拉削加工工艺特点第页第11章铣、刨、镗、拉削加工11.1.1铣削加工范围铣削加工是用铣刀对工件进行切削加工的方法。铣刀是多齿刀具，铣削时铣刀回转运动是主运动，工件作直线或曲线运动，是进给运动。铣刀一般有几个齿同时参加切削，铣削能形成的工件型面有平面、槽、成形面、螺旋槽、齿轮和其它特殊型面，如表1所示。铣削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6。经济的表面粗糙度Ra值为6.2～3.2μm，也可达0.8μm。111.1铣削加工第页表1铣削的加工类型2动画1铣平面动画2铣台阶动画3切断动画4铣沟槽动画5铣V型槽动画6铣成形面第页3续表动画7铣花键轴动画8铣齿轮动画9铣螺旋槽第页视频1铣削的加工类型4第页11.1.2铣削加工工艺特点铣削加工是应用较为广泛的加工工艺，其主要特点为：(1)生产率较高由于铣削是多齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，总的切削宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高。(2)刀齿散热条件较好铣刀刀齿在切离工件的一段时间内，可以得到一定的冷却，散热条件较好。但是，切入和切离时热和力的冲击，将加速刀具的磨损，甚至可能引起硬质合金刀片的碎裂。(3)容易产生振动由于铣削时参加切削的刀齿数以及在铣削时每个刀齿的切削厚度的变化，会起切削力和切削面积的变化，因此，铣削过程不平稳，容易产生振动。铣削过程的不平稳性，限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。5第页11.2铣床6在现代机器制造中，铣床约占金属切削机床总数的25％左右。常用的铣床为升降台铣床。升降台铣床是应用较为广泛的铣床类型，可分为卧式铣床、立式铣床和工具铣床三种。11.2.1卧式铣床卧式铣床的主要特征是铣床主轴轴线与工作台面平行（动画10）。因主轴呈横卧位置，所以称作卧式铣床。铣削时将铣刀安装在与主轴相连接的刀杆上，随主轴作旋转运动，被切削工件装夹在工作台面上对铣刀作相对进给运动，从而完成切削工作。卧式铣床加工范围很大，可以加工沟槽、平面、成形面、螺旋槽等。根据加工范围的大小，卧式铣床又可分为一般卧式铣床（平铣）和卧式万能铣床。第页动画10X62卧式铣床外形及各部分名称7卧式万能铣床的结构与一般卧式铣床有所不同，其纵向工作台与横向工作台之间有一转盘，并具有回转刻度线。使用时，可以按照需要在±45°范围内板转角度，以适应用圆盘铣刀加工螺旋槽等工件。同时，卧式万能铣床还带有较多附件，因而加工范围较广。由于卧式万能铣床具有以上优点，所以得到广泛的应用。第页11.2.2立式铣床8动画11所示为立式铣床，其特征是铣床主轴轴线与工作台面垂直。因主轴呈竖立位置，所以称作立式铣床。铣削时，铣刀安装在与主轴相连接的刀轴上，绕主轴作旋转运动，被切削工件装夹在工作台上，对铣刀作相对运动，完成切削过程。动画11X52K立式铣床第页9立式铣床按其立铣头的不同结构，又可分为两种：立式铣床加工范围大，通常在立铣上可以应用面铣刀、立铣刀、成形铣刀等，铣削各种沟槽、表面；另外，利用机床附件，如回转工作台、分度头，还可以加工圆弧、曲线外形、齿轮、螺旋槽、离合器等较复杂的零件；当生产批量较大时，在立铣上采用硬质合金刀具进行高速铣削，可以大大提高生产率。立式铣床与卧式铣床相比，在操作上还具有观察清楚，检查调整方便等特点。1）立铣头与机床床身成一整体，其刚性较好，但加工范围较小。2）立铣头与机床床身之间有一回转盘、盘上有刻度线，主轴随立铣头可扳转一定角度，以适应铣削各种角度面、椭圆孔等工件。由于立铣头可以回转，所以生产中应用较广。第页11.2.3万能工具铣床万能工具铣床是升降台铣床的一种基本形式，它具有水平主轴、垂直主轴和插头，故能担负起万能卧式铣床、立式铣床和插床的部分工作。动画12为X8126万能工具铣床工作示意图。垂直主轴能在平行于纵向的垂直平面内偏转到所需的角度位置，刻线范围为±45°；在垂直台面上可安装水平工作台，此时便可象普通升降台铣床一样，工作台可作纵向和垂向的进给运动，横向进给运动由主轴体完成；机床安装上回转工作台后，可作圆周进给运动和在水平面内作简单的等分，用以加工圆弧轮廓面等曲面；机床安装上万能角度工作台，工作台可在空间绕三个互相垂直（纵向、横向和垂向）的坐标轴回转角度，以适应加工各种倾斜面和复杂工件的要求。但机床不能用交换齿轮法加工等速螺旋槽和螺旋面。10第页11动画12X8126型万能工具铣床X8126型万能工具铣床常用于工具车间制造刀具、模具和夹具零件。由于该机床的结构小巧，刚性较差，故适合于切削量较小的半精加工和精加工。X8126型万能工具铣床的主要部件有床身、水平主轴头架、立铣头、工作台、升降台以及主传动和进给传动装置等。其附件主要有万能角度工作台、插头、回转工作台、分度头、万向回转平口虎钳等。第页11.2.4龙门铣床龙门铣床主要用于加工重型工件的平面加工，还可加工台阶面、沟槽和斜面等，见视频2。动画13为X2010A四轴龙门铣床。带有两个垂直主轴箱和两个水平主轴箱，能同时安装四把铣刀进行铣削。垂直主轴箱能在－15°～＋30°范围内偏转角度，工作台只能作纵向进给运动。龙门铣床由于有足够的刚性，故适合于进行高速铣削和强力铣削。12动画13X2010A龙门铣床第页视频2龙门铣床13第页11.2.5铣床的传动系统主轴和工作台的驱动部分组成了铣床的传动系统。视频3概要介绍了卧式铣床，工具铣床和立式铣床的传动系统，可进行比较。视频3铣床的传动系统14第页11.3铣床附件15分度头是铣床的重要附件之一，可用来作为铣齿轮、齿条、螺旋槽、多边形、花键等工件的分度。11.3.1分度头及其工作1)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。2）能在－6°～＋90°的范围内，将工件轴线装夹成水平、垂直或倾斜位置。3）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。1.万能分度头的主要功用第页2.万能分度头的外形结构与传动系统F11125型万能分度头在铣床上较常使用，其主要结构和传动系统如动画14所示。主轴9前端锥孔用于装顶尖或锥柄心轴，后端锥孔用于安装交换齿轮轴，作为差动分度、直线移距及加工小导程螺旋面用。主轴前端外部有一段定位锥体，用于三爪自定心卡盘连接盘的安装定位。装有分度蜗轮的主轴安装在回转体8内，可随回转体在动画14F11125型万能分度头16第页万能分度头介绍分度头基座10的环形导轨内转动。因此，主轴除安装成水平位置外，还可在－6°～＋90°范围内任意倾斜，调整角度前应松开基座上部靠主轴后端的两个螺母4，调整之后再予以紧固，主轴的前端固定着刻度盘13，可与主轴一起转动，刻度盘上有0°～360°的刻度，可作分度之用。孔盘（又称分度盘）3上有数圈在圆周上均布的定位孔，在孔盘的左侧有一孔盘紧固螺钉1，用以紧固孔盘，或微量调整孔盘。在分度头的左侧有两个手柄：一个是主轴锁紧手柄7，在分度时应先松开，分度完毕后再锁紧；另一个是蜗杆脱落手柄6，它可使蜗杆和蜗轮脱开或啮合。蜗杆和蜗轮的啮合间隙可用偏心套调整。在分度头的右侧有一个分度手柄11，转动分度手柄时通过一对传动比1:1的斜齿圆柱齿轮及一对传动比为1:40的蜗杆副使主轴旋转。分度盘右侧的交换齿轮轴5，与交换齿轮连接。17第页表2：分度头孔盘的孔圈数18分度盘右侧还有一根安装交换齿轮用的交换齿轮轴5，它通过一对传动比为1:1的交错轴斜齿轮副和空套在分度手柄轴上的分度盘相联系。分度头基座10下面的槽里装有两块定位键，可与铣床工作台面的T型槽直槽相配合，以便在安装分度头时，使主轴轴线准确地平行于工作台的纵向进给方向。F11125型万能分度头备有两块孔盘，正反面都有数圈均布的孔圈，常用的孔圈孔数如表2所示：盘块面盘的孔圈数第一块盘正面：24、25、28、30、34、37、38、39、41、42、43反面：46、47、49、51、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、41、42、43第二块正面：46、47、49、51、53、54反面：57、58、59、62、66第页例如:z=17，n=40/17手柄转周。176234122176219应用上式求得n不是整数时，可借助于分度盘来分度。F11125型万能分度头使用实例：若要工件转一周，手柄须转40转。假如工件的等分数为z，则每次分度时，工件应转过1/z周。因此，分度头手柄每次转数：上式Z＝周时，则可利用分度盘上孔数为17的倍数（如34）的孔圈，将定位销调整至分度盘上34的孔圈上，转2圈又12个孔距，主轴便准确地转了周。以上分度方法是简单分度方法，也是最常用的一种分度方法。周ZZn401401762第页20动画15分度头及其附件装夹工件的方法尾座与分度头联合使用，一般用来支撑较长的工件，如动画15所示。分度头装夹工件见视频4第页视频4分度头装夹工件21第页11.3.2回转工作台22回转工作台简称转台，其主要功用是铣削圆弧曲线外形、平面螺旋槽和分度。回转工作台有机动回转工作台、手动回转工作台、立卧回转工作台、可倾回转工作台和万能回转工作台等多种类型。常用的是立轴式手动回转工作台和机动回转工作台，又称机动手动工作台。回转工作台简称转台，其主要功用是铣削圆弧曲线外形、平面螺旋槽和分度。回转工作台有机动回转工作台、手动回转工作台、立卧回转工作台、可倾回转工作台和万能回转工作台等多种类型。常用的是立轴式手动回转工作台和机动回转工作台，又称机动手动工作台。1.手动回转工作台（动画16、视频5）手动回转工作台的手轮与蜗杆同轴连接，转动手轮使蜗杆旋转，从而实现装夹在工作台上的工件圆周进给和分度运动。手轮轴上装有刻度盘，若蜗轮是90齿则刻度盘一周为4°，每一格的示值为4°/n，n为刻度盘的刻度格数。动画16手动回转工作台第页23视频5回转工作台装夹工件第页2.机动回转工作台（动画17）机动回转工作台与手动回转工作台的结构基本相同，主要区别是利用万向联轴器，由机床传动装置通过传动齿轮箱带动传动轴而使转台旋转，不需机动时，将离合器手柄处于中间位置，直接转动手轮作手动操作。机动操作时，逆时针扳动或顺时针板动离合器手柄，可使工作台获得正、反方向的机动旋转。24动画17机动回转工作台第页11.3.3立铣头和万能铣头25立铣头和万能铣头是卧式铣床的附件，将卧式铣床横梁推回，装上铣头，可使卧铣具有立铣的功能，做到一机多用，见视频6。视频6立铣头和万能铣头第页11.4铣削加工基本方法26铣削方式对铣刀的耐用度、工件表面粗糙度、铣削平稳性和生产率都有很大的关系。铣削时，应根据它们的各自特点，采用合理的铣削方式。11.4.1铣削方式1.铣削用量铣削时切削用量有铣削速度vc（或转速no）、进给量f（或进给速度vf、每齿进给量fz）、背吃刀量ap、侧吃刀量ac，如动画19、动画20所示。背吃刀量ap是指沿刀轴方向的工件被切削层的尺寸。侧吃刀量ac是指垂直于刀轴方向上和进给方向所在平面的方向上工件被切削层的尺寸。第页用圆柱铣刀的圆周刀齿进行铣削称为周铣；用端铣刀的端面刀齿进行铣削的称为端铣。端铣的加工质量好于周铣，而周铣的应用范围较端铣大，它们的比较如表3所示。272.周铣