第七章铣削加工

第7章铣削加工前言7.1概述7.2铣床7.3铣刀7.4铣床附件及工件安装7.5铣削基本操作7.6铣工实习安全技术复习思考题前言学习完本章，应该掌握如下内容:了解铣削加工的工艺特点及加工范围。了解铣削加工的设备、刀具、附件的性能、用途和使用方法。学习铣削加工的基本操作方法，掌握简单零件的铣削加工。返回7.1概述铣削加工是指铣刀旋转作主运动，工件平移作进给运动的一种切削加工方法，它是金属切削加工中最常用的方法之一。在切削加工中，铣削的工作量仅次于车削，特别是在平面、沟槽、成形面零件加工中，除导轨、镶条等狭长的平面之外，铣削加工几乎完全代替刨削加工。7.1.1铣削加工范围铣削通常在卧式铣床和立式铣床上进行，主要用来加工各类平面、沟槽和成形面。利用万能分度头对工件进行分度，在铣床上可以铣花键、铣齿，还可以在工件上进行钻孔、锁孔等加工。常见的铣削加工范围如图7-1所示。铣削加工时，工件的尺寸公差等级一般可达IT10-IT8，表面粗糙度一般可达Ra6.3-1.6N,下一页返回7.1概述7.1.2铣削加工特点(1)生产效率高:铣削使用的铣刀是旋转的多齿刀具，切削能力强，刀刃的散热条件好，可以相对提高切削速度，故生产效率很高。(2)加工范围广:铣刀的规格种类丰富，铣床的随机附件齐全，铣削加工方法灵活多样，因此加工范围很广。(3)容易产生振动:由于铣刀刀齿不断切入切出，使切削力不断变化，因而容易产生冲击和振动。(4)加工成本较高:铣床的结构复杂，铣刀的制造和刃磨都比较困难，使得加工成本较高;但由于铣削的生产效率高，在大批量生产时可以使生产成本相对减低。上一页下一页返回7.1概述7.1.3铣削运动和铣削用量铣削运动有主运动和进给运动。铣削时刀具绕自身轴线的快速旋转运动为主运动，工件缓慢的直线运动为进给运动·通常将铣削速度叭、进给量()、铣削深度(。)和铣削宽度(a})称为铣削用量四要素，如图7-2所示1.铣削速度铣削速度即为铣刀最大直径处的线速度，可用下式表示:式中D—铣刀切削刃上最大直径(mm）;n—铣刀转速(r/min};v}—铣刀最大直径处的线速度(m/min)上一页下一页返回7.1概述在铣床标牌上所标出的主轴转速采用每分钟转速表示，即每分钟时间内主轴带动铣刀旋转的转数，单位为r/min。铣削时，是通过选择一定的铣刀转速n来获得所需要的铣削速度叭。生产中的实际方法是:根据刀具材料、工件材料，选择合适的切削速度，计算出铣刀转速n，再从机床标牌上的转速中适当进行选定。2.进给量铣削进给量有三种表示方式:(1)每分钟进给量州（mm/min)每分钟进给量v}也称为进给速度，指每分钟内，工件相对铣刀沿进给方向移动的距离。(2)每转进给量（mm/r)指铣刀每转过一转时，工件相对铣刀沿进给方向移动的距离。上一页下一页返回7.1概述（3）每齿进给量(mm/v)指铣刀每转过一齿时，工件相对铣刀沿进给方向移动的距离。三种进给量之间的关系如下:式中n—铣刀每分钟转速(r/min);z—铣刀齿数铣床铭牌上所标出的进给量，采用的是每分钟进给量表示方式3.铣削深度和铣削宽度铣削深度。指平行于铣刀轴线方向上切削层的厚度(mm)。铣削宽度。指垂直于铣刀轴线方向的切削层的宽度(mm)上一页返回7.2铣床7.2.1铣床的型号铣床的种类很多，最常用的是万能卧式铣床和立式铣床，它们的型号如:X5032,X6132等。在铣床的编号中:左起第一位字母X表示铣床;左起第二位5表示立式铣床，6表示卧式铣床;左起第三位。表示立式升降台铣床，1表示万能升降台铣床;最后两位阿拉伯数字为铣床的主参数，它是工作台宽度的1/10,即表示该铣床工作台的宽度为320mm万能卧式铣床和立式铣床这两类铣床的适用性强，主要用于加工尺寸不太大的工件。此外，还有加工大型工件的龙门铣床、小型灵活的工具铣床等。近年来又出现了功能强大的数控铣床，它具有适应性强、自动化程度高、精度好、生产效率高、劳动强度低等明显优点。下一页返回7.2铣床7.2.2万能卧式铣床万能卧式铣床的主要特点是主轴轴线与工作台平面平行，呈水平方位配置。工作台可沿纵、横、垂直三个方向移动，并可在水平面内转动一定的角度，以适应铣削时不同的工作需要。X6132万能卧式铣床的外形如图7-3所示，它的主要组成部分有:床身、主轴、横梁、刀杆、吊架、纵向工作台、转台、横向工作台、升降台等。参考以前的机床型号表示方法，X6132万能卧式铣床对应的旧型号为X62W。7.2.3立式铣床立式铣床的主要特点是主轴铅垂配制，主轴的轴线与工作台台面垂直。在立式铣床上，能够使用装有可转位不重磨硬质合金刀片的面铣刀进行高速强力铣削，因而生产效率高，应用很广泛。X5032立式铣床的外形如图7-4所示，它对应的旧型号为X52。上一页下一页返回7.2铣床7.2.4铣床的传动系统X6132万能卧式铣床的传动系统图如图7-5所示。经分析知:该铣床的主运动与进给运动是由两个电动机分别驱动两套不同的传动系统来实现，两套传动系统之间没有必然的机械联系，所以计算进给速度时只能以某一段时间内的主轴转数和工作台移动距离来计算，故铣削加工进给量通常采用每分钟进给量表达方式。上一页返回7.3铣刀7.3.1铣刀的种类铣刀的种类很多，按其装夹方式的不同，可分为带孔铣刀和带柄铣刀两大类。采用孔装夹的铣刀称为带孔铣刀，它们有很多种类，一般用于卧式铣床加工。其中，圆柱铣刀如图7-6(a)所示，它的圆柱面上制有多刃刀齿，主要采用周铣方式铣削平面;三面刃铣刀如图7-6(b)所示，主要用于周铣加工不同宽度的直角沟槽、小平面和台阶面等;锯片铣刀如图7-6(c)所示，主要用于切断工件或铣削窄槽;成形铣刀如图7-6（d）,7-6（g）、7-6（h）所示，主要用于卧铣加工各种成形面，如凸圆弧、凹圆弧、齿轮等;角度铣刀分为单角和双角铣刀两种，双角铣刀又分为对称双角铣刀和不对称双角铣刀，如图7-6(e),7-6(f)所示，它们的周边刀刃具有各种不同的角度，可用于加工各种角度的沟槽及斜面等。下一页返回7.3铣刀采用柄部装夹的铣刀称为带柄铣刀。其中，镶齿面铣刀如图7-7(a）分别有锥柄和直柄两种形式，它们多用于立式铣床所示，它镶有多个硬质合金刀片，刀杆伸出部分较短，刚性很好，可采用端铣方式进行平面的高速铣削;圆柱立铣刀如图7-7(b)所示，有直柄和锥柄两种，由于它们的端面心部有中心孔，不具备任何切削能力，因此主要用于周铣铣削加工平面、斜面、沟槽、台阶面等;键槽铣刀和T形槽铣刀如图7-7(c)、7-7(d)所示，键槽铣刀专门用于加工封闭式键槽，T形槽铣刀专门用于加工T形槽;燕尾槽铣刀如图7-7(e)所示，专门用于加工燕尾槽)。上一页下一页返回7.3铣刀7.3.2铣刀的安装1.带孔圆盘铣刀的安装带孔铣刀大多数情况下是安装在卧式铣床上使用，安装时通过长刀杆、压紧套筒、螺母等元件将铣刀夹紧，如图7-8所示。安装带孔铣刀的操作过程如下:将刀杆一端的7:24外锥体插入铣床主轴前端的锥孔中，对准端面键，使刀杆准确定位;用拉杆1穿过主轴孔将刀杆6拉紧，使刀杆与主轴锥孔紧密配合;将铣刀和套筒等零件的内孔与端面擦净，依次套在刀杆上，注意使铣刀应尽可能靠近主轴，以增加刚性，避免刀杆发生弯曲，影响加工精度;装好吊架，用吊架孔支承住刀杆游离端，防刀杆弯曲变形;拧紧螺母，将刀杆与套筒夹紧在刀杆上。上一页下一页返回7.3铣刀2.带孔端面铣刀的安装带孔面铣刀也可采用短刀轴进行安装。例如中间带有圆孔的镶齿面铣刀、端铣刀等安装时，通常是将铣刀装在短刀轴上，再将短刀轴装到铣床的主轴上，并用拉杆螺钉将短刀轴拉紧，如图7-9所示。3.带柄铣刀的安装对于直径为10-50mm的锥柄立铣刀，安装方法如图7-10(a)所示:根据铣刀锥柄的规格大小(一般为2#一4#莫氏锥度)选择合适的过渡套筒;将各配合面擦净，装入机床主轴孔中;用拉杆将铣刀、过渡套筒、机床主轴拉紧即可。上一页返回下一页7.3铣刀对于直径为3-20mm的直柄立铣刀，安装方法如图7-10(b)所示:将铣刀直柄插入弹簧套的孔内;旋紧螺母，压紧弹簧套的端面，使弹簧套的外锥面受压而使孔径缩小，即可将直柄铣刀夹紧。弹簧套有多种孔径，可以适应各种尺寸的直柄立铣刀安装。上一页返回7.4铣床附件及工件安装7.4.1平口虎钳铣床上经常使用平口虎钳装夹工件。图7-11所示为带转台的机用平口虎钳，它座、钳身、固定钳口、活动钳口、钳口铁、螺杆等零件组成。平口虎钳底面两端装有定位键，在铣床上安装平口虎钳时，应将两个定位键卜入铣床工作台面的T形槽内，并推靠一侧贴紧，使平口虎钳在铣床上获得正确的定位。带转台的平口虎钳钳身上带有可转动的刻度，松开钳身上的压紧螺母，就可以扳转钳身到达所需的方位。用百分表校正带转台平口虎钳的操作方法如图7-12所示:①在铣床主轴上装好百分表，让表头测杆轻轻接触固定钳口;②往复移动工作台，观察百分表，校正平口虎钳的固定钳口，使之与铣床工作台的移动方向平行;③必要时松开钳身上的压紧螺母，仔细调整固定钳口的转角方位;④校正合格后，压紧螺母，复查无误方可安装夹紧工件。下一页返回7.4铣床附件及工件安装用平口虎钳装夹工件时，为了防止工件上的已加工表面被夹伤，可在钳口与工件之间垫软铜片进行保护。装夹时先用平行垫铁将工件垫起;然后一面夹紧，一面用木榔头或铜棒轻轻敲击工件上部;夹紧后用手抽动工件下方的垫铁进行检查，如有松动应重新操作夹紧。7.4.2回转工作台回转工作台的外形如图7-13所示，它的内部装有传动比为1:80的蜗杆蜗轮，手柄与蜗杆同轴连接，转台与蜗轮连接。转动手柄，即可通过蜗杆蜗轮机构使转台低速回转;借助转台周围的0°-360°刻度，可用来观察和确定转台的位置;转台中央的孔内可以安装心轴，用来找正和确定工件的回转中心。上一页下一页返回7.4铣床附件及工件安装回转工作台一般用于零件的分度工作，以及具有非整圆弧面的工件加工。加工时，工件装夹在回转工作台上，铣刀高速旋转，缓慢地摇动手轮，使转台带动工件进行低速圆周进给，即可铣削圆弧槽等。7.4.3分度头1.分度头的功用在铣削加工具有均布、等分要求的工件如:螺栓六方头、齿轮、花键槽时，工件每加工一个面或一个槽之后必须转过一个角度，才能接着加工下一个部位。这种将工件周期性地转动一定角度的工作，称为分度。分度头就是用于进行精密分度的装置，生产中最常见的是万能分度头。上一页下一页返回7.4铣床附件及工件安装万能分度头是铣床的重要附件，其主要功用是能在水平、垂直和倾斜等任何位置对工件进行精密分度，如图7-14所示。如果配搭挂轮，万能分度头还可以配合工作台的移动使工件连续旋转，完成铣削螺旋槽或铣削加工凸轮等工作。2.分度头的结构万能分度头的结构如图7-15所示，它由基座、分度盘、扇形叉、手柄、蜗杆、蜗轮、主轴等组成。主轴前端安装三爪自定心卜盘或顶尖，分度时拔出定位销，转动手柄，通过蜗轮蜗杆带动分度头主轴旋转进行分度。3.分度头的使用方法上一页下一页返回7.4铣床附件及工件安装1)工作原理分度头的传动系统如图7-16所示，蜗杆与蜗轮的传动比关系为当手柄转一圈时，通过齿数比为1:1的直齿圆柱齿轮副传动，使单头蜗杆也转一圈，相应地使蜗轮带动主轴转1/40圈。可见，若工件在整个圆周上需要等分数为Z，则每一次等分时，分度手柄所需转过的圈数n可由下列比例关系求得:式中n—手柄转数;Z—工件等分数;40—分度头定数。2)分度方法使用分度头分度的方法很多，有直接分度法、简单分度法、角度分度法和差动分度法等。这里仅介绍最常用的简单分度法。上一页下一页返回7.4铣床附件及工件安装简单分度法的计算公式为;z=40/Z。例如铣削直齿圆柱齿轮时，工件的齿数为36，每一次分度时，手柄所需转数为:根据上述计算结果，每分一个齿，手柄需转过圈。我们可以在图7-16（b）所示的分度盘上找到孔数为54的圈孔，借助于手柄和分度叉，实现所需的分度。分度头备有两块分度盘。分度