模块二金属切削加工课题三 铣削加工ppt课件.ppt

机械制造工艺与装备,模块二 金属切削加工,课 题 三 铣 削 加 工,知识点,铣削加工概述铣床铣床附件及工件装夹方法铣刀铣削方式,技能点,了解铣床的种类、结构及运动特点熟悉铣刀的种类、结构及切削特点掌握铣削方式,课 题 三 铣 削 加 工,一、任务引入,图2-33为V形块精加工前工序图，试选择加工方法和说明加工要点。,图2-33 V形块,二、任务分析,V形块为机加工常用定位元件，在机床夹具定位元件中应用较多，如外圆柱面的定位，因此一般加工表面都有较高的技术要求（当然本工序只是为精加工准备的，因此加工精度要求并不高）。因为V形块由平面及沟槽等表面组合而成，而平面和沟槽的加工多选用铣削加工。铣削加工是最常用的加工方法，在金属切削加工中有很重要的地位。,铣削是铣刀旋转作主运动、工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。铣削是加工平面的主要方法之一。在铣床上使用不同的铣刀可以加工平面（水平面、垂直平面、斜面）、阶台、沟槽（直角沟槽、V形槽、燕尾槽、T形槽等）、特形面和切断材料等。此外，使用分度装置可加工需周向等分的花键、齿轮、螺旋槽等。在铣床上还可以进行钻孔、铰孔和铣孔等工作。所以铣削加工在切削加工中占有非常重要的地位，特别是模具加工等中等精度的平面加工。,三、相关知识,（一）铣削加工概述,铣削加工的应用和特点 铣削时一般情况下，铣刀作旋转的主运动，工件作直线或曲线的进给运动。铣削加工可以对工件进行粗加工和半精加工，其加工精度可达IT7IT9，精铣表面粗糙度Ra值可达3.21.6m。铣削的工艺特点：(1)生产率较高 多刃切削,切削宽度较大；铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于采用高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高。(2)容易产生振动 铣刀的刀刃切入和切出时刀刃的切削厚度是变化的，这将使切削力发生变化。因此，铣削过程不平稳，易产生振动。(3)散热条件较好 铣刀刀刃间歇切削，因而散热条件较好。(4)加工成本较高 铣床结构比较复杂，铣刀的制造和刃磨较困难。,图3-1 铣削的主要内容a、b）铣平面 c）铣阶台 d）铣沟槽 e）铣成形面 f）铣齿轮,1.铣削用量 铣削用量是指铣削过程中选用的铣削速度vc、进给量f 和铣削宽度ae和铣削深度ap。铣削用量的选择对提高铣削的加工精度、改善加工表面质量和提高生产率有着密切的关系。(1)铣削速度vc 铣削时切削刃上选定点在主运动中的线速度，即切削刃上离铣刀轴线距离最大的点在1min内所经过的路程。铣削速度与铣刀直径、铣刀转速有关，计算公式为（m/min）式中d铣刀直径，mm；n铣刀转速，r/min。,（2）进给量f 铣刀在进给运动方向上相对工件的单位位移量。铣削中的进给量根据实际需要可用三种方法表示：1）每转进给量f 铣刀每回转一周在进给运动方向上相对工件的位移量，单位为mm/r。2）每齿进给量fZ 铣刀每转中每一刀齿在进给运动方向上相对工件的位移鳖，单位为mm/z。3）每分钟进给量（即进给速度）v f 铣刀每回转1min在进给运动方向上相对工件的位移量，单位为mm/min。三种进给量的关系为 式中n铣刀（或铣床主轴）转速，r/min；z铣刀齿数。铣削时，根据加工性质先确定每齿进给量，然后根据铣刀的齿数z和铣刀的转速计算出每分钟进给量vf，并以此对铣床进给量进行调整（铣床铭牌上进给量用每分钟进给量表示）。,（3）铣削宽度ae 指在垂直于铣刀轴线方向和工件进给方向上测得的铣削层尺寸。（4）铣削深度ap 指在平行于铣刀轴线方向上测得的铣削层尺寸。铣削时，采用的铣削方法和选用的铣刀不同，铣削宽度ae和铣削深度ap的表示也不同。用圆柱形铣刀进行圆周铣与用端铣刀迸行端铣时，铣削宽度与铣削深度的表示。不难看出，铣削宽度ae都表示铣削弧深，因为不论使用哪一种铣刀铣削，其铣削弧深方向均垂直于铣刀轴线。,图2-7铣削时运动与铣削用量a.用圆柱形铣刀铣削 b.用端铣刀铣,图3-1 铣削时运动与铣削用量a.用圆柱形铣刀铣削 b.用端铣刀铣,（二）铣床,铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。铣床的主要类型有升降台式铣床。床身式铣床，龙门铣床，工具铣床，仿形铣床以及近年发展起来的数控铣床等。卧式铣床又可分为万能升降台铣床和卧式升降台铣床。1X6132型万能升降台铣床的组成,图3-3 X6132卧式铣床1-床身 2-主轴 3-横梁 4-挂架 5-工作台6-转台 7-转向溜板 8-升降台 9-底座,（1）床身 用来安装和连接铣床其他部件。床身正面有垂直导轨，可引导升降台上、下移动；床身顶部有燕尾形水平导轨，葫芦用以安装横粱并按需要引导横粱水平移动；床身内部装有主轴和主轴变速机构。（2）主轴 是一根空心轴，前端有锥度为7：24的圆锥孔，用以插入铣刀杆。电动机输出的回转运动和动力，经主轴变速机构驱动主轴连同铣刀一起回转，实现主运动。（3）横梁 可沿床身顶面燕尾形导轨移动，按需要调节其伸出长度，其上可安装挂架。（4）挂架 用以支承铣刀杆的另一端，增强铣刀杆的刚性。,（5）工作台 用以安装需用的铣床夹具和工件。工作台可沿转台上的导轨纵向移动，带动台面上的工件实现纵向进给运动。（6）转台 可在横向溜板上转动，以便工作台在水平面内斜置一个角度（4545），实现斜向进给。（7）横向溜板 位于升降台上水平导轨上，可带动工作台常向移动，实现横向进给。（8）升降台 可沿床身导轨上、下移动，用来调整工作台在垂直方向的位置。升降台内部装有进给电动机和进给变速机构。如果将横梁移至床身正面以内（退离工作台上方），再在床身导轨上安装立铣头，卧式铣床可当作立式铣床使用。,2.立式铣床 立式升降台铣床又称立铣，是一种主轴为垂直布置的升降台铣床，主轴可安装立铣刀、端铣刀等刀具。铣刀旋转为主运动。铣头可绕水平轴线扳转一个角度。工作台结构与卧式铣床相同。,3.龙门铣床,龙门铣床主要用于大中型工件的平面、沟槽加工，可以对工件进行粗铣、半精铣，也可以进行精铣加工。由于龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工几个表面，所以它的生产效率很高，在成批和大量生产中得到广泛的应用。,（二）铣床附件及工件装夹方法,机床用平口虎钳有非回转式和回转式两种，两者结构基本相同。但回转式平口虎钳底座设有转盘，可绕其轴线在360范围内任意转动，平口虎钳外形如图8-4所示。,1、机床用平口虎钳,机床用平口虎钳的固定钳口本身精度及其相对于底座底面的位置度均较高。底座下面带有两个定位键，用以在铣床工作台T形槽定位和连接，以保持固定钳口与工作台纵向进给方向垂直或平行。当加工工件精度要求较高时，安装平口虎钳要用百分表对固定钳口进行校正。机床用平口虎钳适用于以平面定位和夹紧的中小型工件。按钳口宽度不同，常用的机床用平口虎钳有100，125，136，160，200，250mm等6种规格。,回转工作台又称圆转台，分手动进给和机动进给两种。以手动进给式（图85）应用较多。按工作台直径不同，回转工作台有200，250，320，400，500mm等规格。直径大于250mm的均为机动进给式（图86）。,2、回转工作台,图85 手动回转工作台,图8-6 机动回转工作台 l-圆工作台 2-离合器手柄 3-传动轴 4-挡铁 5-底座 6-螺母 7-偏心环 8-手轮轴 9-手轮,机动式回转工作台的结构与手动式基本相同，主要差别在于其传动轴3可通过万向联轴器与铣床传动装置连接，实现机动回转进铪，离合器手柄2可改变圆工作台1的回转方向和停止圆工作台的机动进给。回转工作台主要用于中小型工件的分度和回转曲面的加工，如铣削工件上的圆弧形周边、圆弧形槽、多边形工件和有分度要求的槽或孔等。,3、万能分度头,图87 万能分度头a）外形 b）分盘度放大图1-手柄 2-分度盘 3-顶尖 4-主轴 5-回转体 6-基座 7-主轴 8-分度叉,万能分度头是铣床的重要精密附件，用于多边形工件、花键、齿式离合器、齿轮等的圆周分度和螺旋槽的加工。常用的万能分度头按夹持工件的最大直径分为FW200，FW250和FW320三种，其中以FW250型万能分度头应用最为普遍。位于分度头前端的主轴上有螺纹，可安装卡盘，主轴标准锥孔可插入顶尖3，用以装夹工件。转动手柄1，可通过分段头内部的传动机构，带动主轴转动。手柄在分度盘2孔圈上转过的圈数与孔数，应根据工件所需的等分要求，通过计算确定。,万能分度头的主轴可随回转体5一起回转一定角度，以满足将工件倾斜一定角度并进行分度的需要。图88所示为铣削花键轴时工件的安装情况，工件夹持在分度头主轴前端的三爪自定心卡盘和尾架顶尖之同，工件中部下方用千斤顶支承以增加刚度。图89所示为铣削锥齿轮时工件的安装情况，分度头主轴需仰超一个角度；，即锥齿轮的根圆锥角。,将万能分度头的侧轴7（又称挂轮轴）与铣床工作台丝杠之间挂上一组齿轮，使工作台丝杠按一定传动比带动分度头主轴回转，可实现螺旋槽的铣削，如图810所示。,立铣头安装于卧式铣床主轴端，由铣床主轴以传动比i=1驱动立铣头主轴回转，使卧式铣床起立式铣床的功用，从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头主抽在垂直平面内最大转动角度为45，其转速与铣床主轴转速相同。万能铣头与立铣头的区别是增加了一个可转动的壳体1，它与铣头壳体2的轴线互成90的角度，因此，铣头主轴可实现空间转动。,4、立铣头与万能铣头,（三）铣刀,图3-4铣刀的类型 a)圆柱铣刀 b)端面铣刀 c)槽铣刀 d)两面刃铣刀 e)三面刃铣刀 f)错齿三面刃铣刀 g)立铣刀 h)键槽铣刀 i)单角度铣刀 j)双角度铣刀 k)T槽铣刀 l)成形铣刀,铣刀是多刃刀具，其刀刃分布在铣刀外圆表面或端面上。铣刀的每一个刀齿都相当于一把车刀。,1.加工平面用铣刀（1）圆柱形铣刀 分粗齿与细齿两种，主要用于粗铣及半精铣平面。（2）端铣刀 有整体式、镶齿式和可转位（机械夹固）式三种，用于粗、精铣各种平面。此外，加工较小的平面时可使用立铣刀和三面刃铣刀。,图2-5,2.加工沟槽用铣刀（1）立铣刀 用于铣削沟槽、螺旋槽及工件上各种形状的孔，铣削阶台平面、侧面，铣削各种盘形凸轮与圆柱凸轮，以及通过靠模铣削内、外曲面。（2）键槽铣刀 它只有两个刃瓣，兼有钻头和立铣刀的功能。铣削时先沿铣刀轴线对工件钻孔，然后沿工件轴线铣出键槽的全长。用于铣削键槽。（3）三面刃铣刀 分直齿、错齿和镶齿等几种。用于铣削各种槽、阶台平面、工件的侧面及凸台平面等。（4）槽铣刀 用于铣削螺钉槽及工件上其他槽。（5）锯片铣刀 用于铣削各种槽及板料、棒料和各种型材的切断。（6）T形槽铣刀 用于铣削T形槽。（7）燕尾槽铣刀 用于铣削燕尾糟。（8）角度铣刀 用于铣削角度槽和斜面。,键槽铣刀,硬质合金三面刃铣刀,立铣刀,硬质合金镶齿圆柱铣刀,硬质合金齿轮铣刀,（四）铣削方式,圆周铣削有顺铣与逆铣两种方式。顺铣铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式。逆铣铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式。,（1）顺铣和逆铣,图 3-6 顺铣和逆铣,图3-7 圆周铣时的切削力及其分力,圆周铣时顺铣与逆铣的比较如下：1）顺铣时，铣刀对工件的作用力Fc。在垂直方向的分力FN始终向下，对工件起压紧作用（图a）。因此，铣削平稳，对铣削不易夹紧或细长的薄板形工件尤为适宜。逆铣时，Fc在垂直方向的分力FN始终向上，工件需要较大的夹紧力（图b）。,2）顺铣时，铣刀刀刃切入工件初，切削厚度最大，以后逐渐减小到零。因此，铣刀后刀面与工件已加工表面的挤压、摩擦小，刀刃磨损慢，工件加工表面质量较好。逆铣时，切削厚度由零逐渐增加到最大，由于刀刃不可能刃磨得绝对锋利，因此，刀刃在切削开始时不能立即切入工件，对工件表面存在挤压与摩擦，这会加剧工件加工表面的硬化，降低表面加工的质量。此外，刀齿磨损加快，降低铣刀的耐用度。3）顺铣时，刀刃从工件外表面切入工件，表层的硬皮和杂质，容易使刀具磨损和损坏。逆铣时，当铣刀中心进入工件端面后，刀刃沿已加工表面切入工件，工件表层的硬皮和杂质等对刀刃影响较小。,4）顺铣时，Fc的水平方向分力Ff与工作台进给方向相同，当工作台进给丝杠与螺母间隙较大时，Ff会拉动工作台使工作台产生间隙性窜动，导致刀齿折断、刀轴弯曲、工件与夹具产生位移甚至机床损坏等严重后果。逆铣时，Ff与工作台进给方向相反，不会拉动工作台。5）消耗在进给运动上的功率，逆铣大于顺铣。,综合上述比较，在铣床上进行圆周铣削时，一般都采用逆铣，只有下列情况才选用顺铣：1）工作台丝杠、螺母传动副有间隙调整机构，并可将轴向间隙凋整到足够小（0.030.05mm）；2）Fc在水平方向的分力Ff小于工作台与导轨之间的摩擦力；3）铣削不易夹紧和薄而长的工件。,1)对称铣削 图2-11a为端铣的一种方式。它切入、切出时，切削厚度相同，有较大的平均切削厚度。铣淬硬钢时应采用这种方式。2)不对称逆铣 图2-11b为端铣的另一种方式。切入时厚度最小，切出时最大。铣削碳钢和合金钢时，可减小切入冲击，提高使用寿命。3)不对称顺铣 图2-11c即为此种铣削方式。切入时厚度较大，切出时厚度较小。实践证明不对称顺铣用于加工不锈钢和耐热合金时。可使切削速度提高4060，并可减少硬质合金的热裂磨损。,2.端铣,（五）铣削方法,1.平面铣削,图2-54 用圆柱形铣刀铣平面,图2-55 用端铣刀铣平面,图2-56 用立铣刀铣平面,图2-57 按划线加工斜面图 图2-58 用倾斜垫铁装夹工件铣斜面,图2-60 用铣刀铣倾斜平面a）用立铣刀铣斜面 b）用端铣刀铣斜面,2阶台铣削,图2-62 用三面刃铣刀铣阶台a）用一把三面刃铣刀铣阶台 b）用组合三面刃铣刀铣阶台,图2-63 用端铣刀铣阶台,图2-64 用立铣刀铣阶台,3沟槽铣削,图2-65 直角沟槽的种类a）通槽 b）半通槽 c）封闭槽,图2-66 铣V形槽,图2-67 铣T形槽a）铣下部宽槽局部放大 b）铣T形槽的步骤,图2-68用立铣刀按划线铣削曲线回转面,图2-69用成形铣刀铣削简单特形面,四、任务实施,1.加工方法及机床选用,V形块由平面及沟槽等表面组合而成，故选用铣削加工。铣削加工可以用立铣和和卧铣来完成，立铣时水平面的加工用端面铣刀完成，卧铣时水平面的加工用圆柱铣刀完成（当然用万能铣头也可以用端面铣刀加工）。本任务实施中，选用卧式升降台铣床。,2.零件工艺分析,（1）这是精加工前的准备工序图，所以V形块零件铣削的尺寸精度要求不高（IT12）。由于V形块精加工（磨削）后用作定位件，其主要表面有较高的形状和位置精度要求，因此，为确保精加工顺利进行，在铣削时应保证一定的形状和位置精度，其要求如下：,1）相对平面（1和3，2和4）应互相平行，相邻平面应互相垂直；2）V形槽对称中心平面应以底面4垂直；3）V形槽中放置标准检验棒，其轴线应以底面4平行；4）各主要表面应平整。,（2）零件坯料为长方体，铣削时均以平面定位和夹紧，因此宜选用平口虎钳装夹。（3）铣削过程中，重点是保证各面的形状和位置精度，应注意各面加工的次序，可选择底面4为铣削中的基准面。,3、加工步骤（略）,铣削加工概述铣床铣床附件及工件装夹方法铣刀铣削方式,小 结,