铣工技师培训第一章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,国家职业资格培训教材,技能型人才培训用书,国家职业资格培训教材编审委员会 编,国家职业资格培训教材,技能型人才培训用书,依据,劳动和社会保障部,制定的,国家职业标准,要求编写,培训学习目标,铣工,(,技师、高级技师,),胡家富 主编,第一章,铣工工艺学编制和铣削加工工艺特点,熟悉铣削工艺归纳分析方法和加工工艺的编制方法，掌握典型复杂零件的工艺编制和分析方法。了解铣削加工工艺的发展趋势与提高铣削加工精度的措施。重点掌握常见铣削加工工艺难题的解决途径与方法。,第一章 铣工工艺学编制和铣削加工工艺特点,一、铣削加工工艺归纳与分析,零件上的平面，按其与基准面之间的位置关系可以分为平行面、垂直面和斜面，平面之间以及与其他表面连接而成的表面，通常称为连接面。1)可使用多种铣刀加工不同位置和类型的平面，铣刀的几何形状和几何角度适宜于精密加工至粗加工各种精度的平面，盘状铣刀可进行多重组合加工连接面。2)铣床的功率大，采用端面铣削可进行强力铣削、高速铣削、阶梯铣削等先进且高效率的加工。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,1.平面铣削加工工艺归纳与分析,3)铣床形式多样，例如有卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、万能工具铣床等，可以加工不同位置、尺寸和形状精度的平面和连4)铣削加工平面的方法多样化，适应各种平面的加工。5)综合应用铣床的功能、夹具的功能和铣刀的形式，可以加工复合斜面等较为复杂的平面。6)各种形式的可转位面铣刀具有更换刀片方便、使用寿命长、平面铣削效率高等特点。直线成形面是由一根直母线沿一条曲线（导线）作平行移动而成的表面。,2.直线成形面铣削加工工艺归纳与分析,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,1)铣削型面母线较短的盘状和板状直线成形面，通常在立式铣床上用指状铣刀圆周刃进行加工。2)精度较低的直线成形面可用按划线方法铣削加工。3)由等速螺旋线构成导线的直线成形面，可在分度头或回转工作台与机床工作台丝杠之间安装交换齿轮，进行等速螺旋复合进给运动进行铣削，典型的实例为等速圆盘凸轮工作型面。4)由较为复杂的函数和非函数曲线构成导线的直线成形面，一般需要通过对导线坐标点的细化，然后采用按坐标值逐点移动的方法进行铣削加工。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,5)批量较大、母线较短的盘状和板状封闭直线成形面可采用仿形铣削加工方法。6)形状复杂、精度较高的直线成形面可采用数控铣床进行加工。立体曲面是由直线成形面和曲线成形面、旋转面和螺旋面等基本曲面构成。1)在普通铣床上加工立体曲面，通常是将立体曲面分解为X、Y、Z三个方向的坐标位置进行加工的。,3.立体曲面铣削加工工艺归纳与分析,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,2)在普通铣床上加工立体曲面通常采用铣刀的刀尖和圆周刃铣削形成曲面的素线，如曲面属于直纹曲面，按图样提供的坐标数据采用立铣刀刀尖铣削形成曲面素线，由密集的素线包络成曲面轮廓。3)在普通铣床上加工螺旋和旋转立体曲面，需要使用分度头或回转工作台，以使铣床的联动轴数增加后形成螺旋进给运动或旋转进给运动。4)比较复杂的立体曲面可以在仿形铣床进行加工，立体仿形铣床的仿形精度取决于模型和仿形仪的精度。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,5)在普通铣床上可以制作仿形装置加工立体曲面，仿形装置通常包括模型、仿形销、带弹簧和重锤的工作台等，以使铣刀或工件按模型的立体曲面作随动运动，从而加工出与模型相同的立体曲面。6)在仿形铣床上铣削立体曲面需要合理选择铣削方式，经常使用的有轮廓仿形方式、分行仿形方式和立体曲线仿形方式。7)立体曲面的粗、精加工通常是通过调整锥形仿形销和铣刀的轴向位置来控制加工余量的。,4.直角沟槽铣削加工工艺归纳与分析,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,直角沟槽由三个平面组成，其截面形状是三条直线，相邻直线之间互相垂直。1)使用定直径或定宽度铣刀(如键槽铣刀、半圆键槽铣刀、盘形槽铣刀等)加工，以控制精度较高的槽宽尺寸，如与平键和半圆键配合的轴上键槽、具有配合精度要求的敞开式直角沟槽等。2)轴上键槽的对称位置对刀通常按精度等级的不同，分别采用不同的对刀方法。3)轴上键槽加工通常采用V形块定位，或采用分度头三爪自定心卡盘装夹，以保证工件的对称度等主要加工精度要求。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,4)立铣刀与盘形铣刀的安装精度一般由制造精度和找正精度保证，宽度尺寸精度要求高的键槽应使用百分表找正立式铣刀与主轴的同轴度、盘形铣刀侧面的端面圆跳动。铣床上加工的螺旋沟槽，通常是阿基米德线形成的螺旋槽，可分为平面螺旋沟槽和圆柱面螺旋沟槽。1)通常采用万能分度头配置交换齿轮进行加工，交换齿轮的配置有分度头侧轴配置和主轴配置两种方法，以适应不同的导程需要。,5.螺旋沟槽铣削加工工艺归纳与分析,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,2)圆柱面螺旋槽铣削加工可采用盘形铣刀或指形铣刀，铣削加工时，若采用盘形铣刀应使铣刀与工件轴线成一夹角，转过的角度按螺旋角计算，角度的转动一般通过工作台或立铣头实现。3)圆柱面螺旋槽铣削加工中存在干涉现象，铣削干涉是由不同直径的螺旋角变动和盘形铣刀的曲率半径引起的，干涉会影响螺旋槽的槽形。4)使用专用铣刀铣削螺旋槽，如麻花钻的螺旋齿槽，必须按照设计的对刀参数进行调整，以达到符合设计参数的加工要求。,5)刀具圆柱面螺旋齿槽铣削时，注意掌握单角度铣刀,“,挑铣,”,和双角度铣刀小角度锥面靠向前刀面的基本方法，同时合理调整工作台转角，减少铣削干涉对刀具齿槽槽形的影响。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,二、铣削加工工艺编制的基本方法与特点,在确定铣削加工工艺过程时，应符合铣削加工的基本方法和规律，遵循铣削加工的通用守则。,1.遵循铣削加工通用工艺守则,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,表1-1铣削加工通用工艺守则,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,表1-1铣削加工通用工艺守则,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,表1-1铣削加工通用工艺守则,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,(1)确定生产类型,计算生产纲领(年产量)，确定生产类型，各种生产类型的工艺特点见表1-2。,2.遵循工艺规程制订的一般程序,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,表1-2各种生产类型的主要工艺特点,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,表1-2各种生产类型的主要工艺特点,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,(2)分析加工零件的工艺性,1)了解铣削加工零件的各项技术要求，并了解零件各项技术要求的制订依据，找出主要技术要求和铣削加工关键，以便在拟订工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。2)审查铣削加工零件的结构工艺性及零件结构的切削加工工艺性，以达到工件便于在机床或夹具上装夹、减少装夹次数、减少刀具调整与进给次数、尽可能采用标准刀具，减少刀具种类、减少切削加工难度等目标。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,(3)确定铣削加工坯件,包括确定坯件的种类、形状、制造方法和尺寸偏差。,(4)拟定铣削工艺过程,包括工艺过程的组成、选定定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。,(5)铣削加工工序设计,包括划分工艺过程的组成、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。,(6)编制工艺文件,按照标准格式和要求编制工艺文件。,3.充分发挥铣削加工的高速、高效特点,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,1)平面加工采用可转位硬质合金刀具高速铣削、阶梯铣削。2)批量生产采用多件、多工位夹具。3)根据工件加工面特点采用铣刀组合加工方法。4)大型工件采用几个方向铣头或多个动力头同时进行铣削加工的方法。5)仿形铣削采用一个模型多个工件同时仿形铣削的方法。6)使用成形铣刀铣削加工，一次铣成法向截面较为复杂的成形面或成形槽。7)夹具采用气动、液压等快速夹紧机构。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,(1)与其他工种前后衔接,轴、套、盘类工件通常与车削加工衔接，轴、套、盘类工件车工工序一般在铣削加工前完成，作为铣削加工的坯件。,(2)与其他工种穿插衔接,箱体类工件和模具等特殊零件的加工工艺比较复杂，通常会有工种穿插衔接，铣削加工过程中常会有热处理工序、钳工划线工序、镗削加工工序等，此时应注意工种穿插安排的合理性。,4.注意工种衔接和铣削工序衔接合理性,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,(3)普通铣削加工与数控铣削加工衔接,一些精度要求较高的模具型面、特殊零件会采用数控机床进行铣削加工，通常由普通铣床进行粗加工后进行精加工，或由普通机床加工精度要求不高的部位，由数控机床加工精度要求较高的部位，此时应注意基准面的转换和选择，以保证铣削工艺的正确和合理性。,(4)普通铣削加工工序衔接,1)作为基准的部位应先进行铣削加工。2)余量多、分为粗精加工的部位应先粗后精进行铣削加工。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,3)精度要求较高的铣削加工部位，为了减少其他部位加工对其的影响，应安排在其他铣削工序之后进行加工。4)一次装夹后，尽可能将可以加工的内容顺序进行铣削加工。5)铣削加工后会影响其他加工部位加工装夹的应安排在后道工序铣削加工。,第一节铣削加工工艺归纳分析与加工工艺编制方法,一、箱体零件(C6150型车床主轴箱箱体)工艺规程分析,主轴箱体是机床的基础零件之一，按照变速、换向等传动要求。,1.箱体零件的工艺分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,图1-2C6150车床主轴箱箱体展开图,(1)轴孔精度,轴孔的尺寸误差和几何形状误差会造成,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,轴承与孔的配合不良。,(2)轴孔的相互位置精度,同一轴线上各孔的同轴度误差和轴孔端面对轴线垂直度误差使轴和轴承装配到箱体后产生歪斜，造成主轴径向圆跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。,(3)轴孔和平面的相互位置精度,C6150车床主轴箱的安装基面是底面D和导向面E，决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。,(4)平面的精度,装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，若在加工过程中作为定位基面时还会影响轴孔加工精度。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,(5)表面粗糙度,影响连接面的配合性质或接触刚度，一般主轴孔为Ra0.81.6m，其余孔为Ra1.6m，装配基面和定位基面为Ra0.81.6m(磨削加工)或Ra1.63.2m(刮削)，其他平面为Ra1.66.4m。箱体材料常选用HT150HT350各种牌号的灰铸铁，这是由于灰铸铁具有较好的耐磨性、可加工性、阻尼特性和经济性特点。,2.箱体材料和毛坯,3. C6150车床主轴箱零件图样分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,1)该零件为机床主轴箱，主要加工部位为平面和孔系，零件结构复杂，加工精度要求高，加工中应注意合理选择定位基准及夹紧力。2)箱体材料HT200，适用于金属切削机床床身等比较重要的铸件。3)铸件采用人工时效处理。4)箱体上面的形位精度要求 箱体上B面平面度为0.02mm。 A面与D面的垂直度为0.02mm/100mm。 C面与D面的垂直度为0.05mm/300mm。 D面与W面的垂直度为0.02mm。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,5)箱体上孔系的形位精度要求 轴轴孔的轴线对基准K、C的圆跳动分别为0.03mm/300mm。 轴轴孔的轴线对基准G的平行度为0.03mm/300mm，对基准H的平行度为0.03mm/500mm。 轴轴孔的轴线对基准C的平行度为0.03mm/300mm，对基准V的平行度为0.03mm/200mm。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析, 轴轴孔内表面对基准H的平行度为0.03mm/300mm，轴各轴孔表面对基准C的同轴度为0.006mm；轴各轴孔的圆度均为0.005mm，每孔内表面相对侧母线的平行度为0.01mm；轴轴孔的轴线对基准D和W的平行度为0.03mm/650mm。 轴轴孔的轴线对基准Q、N的平行度均为0.02mm/200mm。 轴轴孔的轴线对基准N的平行度为0.02mm/200mm。,4. C6150车床主轴箱箱体机械加工工艺过程(见表1-3),第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-3C6150车床主轴箱箱体机械加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-3C6150车床主轴箱箱体机械加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-3C6150车床主轴箱箱体机械加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,1)主轴箱的主要加工表面是平面和孔，由于车床主轴箱的尺寸不大，刚性较好，所以平面加工一般困难不大，为尽可能减少装配时的刮削量，平面精加工时的精度和表面粗糙度要求比较高。2)轴孔加工时，由于刀具与辅助工具(如铰刀和镗杆)的尺寸受到孔径的限制，所以刚性差、容易变形，影响孔加工的精度和效率。3)定位基准选择时，考虑到孔系加工的精度要求高、需要经过多次安装、箱体零件有较大面积的平面，因此有必要采用统一基准。,5.箱体加工工艺分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析, 中小批生产以底面为统一基准，即图1-1所示的底面D和导向面E。采用这种定位方式加工定位基准、装配基准和设计基准重合时没有定位误差。箱体顶面开口向上，便于在加工过程中测量孔径，也便于安装、调整刀具和观察加工情况。但箱体内隔板上轴孔加工时需用支承和导向。由于箱体底部是封闭的，只能采用图1-3所示的吊架式镗模，镗模设有定位销定位，但刚性比较差、制造安装精度比较低。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,图1-3吊架式镗模示意图,a)装配图b)吊架,1镗模板2压板3吊架4镗套5定位板6定位插销,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析, 批量大时，采用顶面及两个销孔作为统一基准，如图1-4所示，此时工件箱口朝下，中间导向支承架可直接固定在夹具体上。夹具刚性好，有利于保证相互位置要求，工件装卸方便。但箱体顶面向下无法在加工过程中观察，不便于测量孔和调整刀具，通常需要采用定尺寸刀具直接获得工件尺寸。此法的主要缺点是基准不重合，由于主轴轴线对安装基准的平行度间接保证，所以精度较难达到，必须在装配时进行修刮。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,图1-4箱体顶面定位的镗模,4)加工顺序安排时应掌握以下要点,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析, 人工时效工序安排。为了消除铸造内应力，防止加工后的变形，需进行时效处理。时效处理一般应安排在粗加工平面和轴孔之后。精加工之前，对于普通机床的箱体可在毛坯铸造后即进行时效处理，而在粗加工后、精加工之前存放一段时间，以消除加工内应力。 粗精分开，先粗后精。箱体零件主要是平面和轴孔加工，应尽可能把粗、精加工分开，并分别在不同机床上进行。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析, 先加工平面，后加工轴孔，符合箱体加工的一般规律。其中主轴箱体正面(俗称排挡面)的磨削应放在最后，以达到外观 紧固螺孔等小孔的加工在轴孔精加工之后，符合先加工重要表面、后加工次要表面的原则。与轴孔相交的油孔，必须在轴孔精加工后钻出，以免轴孔精镗时产生断续切削和振动。1)平面加工。2)孔系加工。3)主轴孔的精加工。,6.箱体加工主要工序分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,二、连杆(6135柴油机连杆)工艺规程分析,如图15所示，6135柴油机连杆由连杆体、连杆盖、定位套、活塞销轴承和螺钉等组成。,(1)定位方式,如图1-􀰊6与图1-7所示，连杆体和连杆盖用螺钉或螺栓连接，定位方法一般有两种：图示是用定位套定位，另一种是用定位销定位。,(2)接合面剖分形式,图1-5所示为接合面斜剖形式，这样连杆大头外形尺寸较小，能从气缸中通过，装配较方便；另一种是直剖形式，即连杆体和连杆盖的接合面垂直于杆身对称面。,1.连杆结构分析,2.连杆体和连杆盖零件图样和加工工艺过程分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,图1-5连杆装配图,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,(3)连杆的材料,常采用45钢或40Cr钢，,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,也有采用球墨铸铁的。,(4)连杆机械加工的主要技术要求,1)大、小头孔的精度。2)大、小头两孔中心距影响到气缸的压缩比，进而直接影响柴油机的效率，所以规定了较高的精度要求。3)两孔轴线的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使气缸壁磨损不均匀，缩短柴油机的使用寿命，同时也会造成曲轴颈边缘磨损。4)大头孔两端面对其轴线的垂直度误差会使曲轴的轴颈产生边缘磨损，所以具有一定的精度要求。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,5)两螺钉孔(定位孔)的平行度及对接合面的垂直度误差会使连杆体和盖的接合面结合不良，影响螺钉的承载能力，并引起大头孔轴瓦与曲轴的曲轴颈配合不良，从而产生不均匀磨损。,(5)加工顺序安排,1)大头孔：粗镗(拉、扩)、半精镗、精镗、珩磨。2)小头孔：钻、粗镗、半精镗(或钻、拉)、压入活塞销轴承后再精镗。3)两端面：粗铣、精铣(或拉)、粗磨、精磨。4)定位孔：钻、扩、铰、精镗。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,5)在工序安排上首先把定位基准面加工好，一般为先铣后磨。,(6)定位基准选择,大部分工序采用统一的定位基准,一个指定的端面、小头孔及工艺凸台，端面面积大，定位比较稳定，有利于保证连杆的加工精度。由于连杆的外形不规则，为定位需要，在连杆的大头作出工艺凸台（俗称工艺搭子）作为辅助基面。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,(7)确定合理的夹紧方法,连杆的杆身细长，刚性差、易变形，加工过程中一般应使夹紧力的方向与连杆端面平行或垂直于大头端面，如粗、精铣削两平面，夹紧力方向与端面平行；又如加工大、小头孔，夹紧力垂直于工件大头端面，并由定位元件直接承受，避免连杆产生弯曲或扭转变形，以保证孔加工的形状位置精度。6135柴油机连杆的生产类型属于大批生产，采用流水线加工。,3.机械加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-4连杆加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-4连杆加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-4连杆加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-4连杆加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,表1-4连杆加工工艺过程,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,(1)两端面加工,连杆大、小头端面是连杆机械加工的主要定位基准，按基准先行的原则，两端面加工安排在各加工阶段开始时进行。,图1-􀰊8在立式双头回转铣床上铣削连杆两端面,4.主要工序分析,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,(2)大、小头孔加工,大、小头孔是连杆机械加工的重要工序，其加工精度对连杆质量有较大影响。小头孔是连杆加工的定位基面，一般经过钻、扩、铰三道工序。,第二节典型零件铣削加工工艺编制和分析,一、铣削加工的发展趋势,1)铣削加工的发展与多种因素有关，总的来看，铣削朝着两个方向发展：一是以提高生产率为目的的强力铣削；一是以提高精度为目的的精密铣削。2)由于铣削效率比磨削效率高，特别是对大平面及长宽都比较大的导轨面采用精密铣削代替磨削将大大提高生产率，因此以铣代磨成为平面与导轨加工中的一种趋势。3)由于铣削是多刃刀具的断续切削，容易产生振动，从而降低了加工表面质量和精度，并影响生产率。4)高速铣削是提高生产效率的重要手段，随着刀具材料的发展，铣削速度也不断提高。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,二、提高铣削加工精度的途径和措施,(1)铣削振动对加工精度的影响,铣削振动是铣削加工的断续切削特点和铣削方式(逆铣或顺铣)、工艺系统刚性引起的，铣削振动直接影响铣削加工精度。1)多切削刃刀具断续切入工件加工表面，切削力不断变化，引起工艺系统周期性振动。2)逆铣时铣刀在切入工件加工表面时有一段滑移距离，使得刀杆抬起，切入加工表面后刀杆又被拉下，引起周期性铣削振动。3)铣床因主轴、工作台导轨、传动机构等间隙引起铣削振动，影响加工精度。,1.影响铣削加工精度的因素分析,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,4)铣床夹具在铣削过程中因刚性不足引起铣削振动。5)铣刀刀杆较长、铣刀直径或长度尺寸较大引起铣削振动。6)工件刚性不足，或定位、夹紧不当引起铣削振动。,(2)铣床精度对铣削加工精度的影响,1)铣床主轴位置和运动精度差，如立式铣床的主轴对工作台面的垂直度误差大，影响加工平面的平面度；又如铣床主轴径向圆跳动大，影响加工表面粗糙度。2)铣床工作台精度差，如工作台面平面度差，会影响工件和夹具的安装精度；工作台横向移动对工作台面的平行度差，会影响工件铣削的平行度和垂直度等。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,3)铣床的工作精度差，会综合性地影响工件的铣削加工精度。4)铣床使用的附件和辅具精度差，如万能铣床换装的立铣头精度差，影响工件加工精度；又如换装的插头精度差，会影响插削加工的精度等。5)数显铣床的检测装置误差大，会直接影响工件移距精度，影响加工尺寸控制。,(3)铣刀及其安装精度对铣削加工精度的影响,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,1)铣刀材料选用不当，会引起刀具切削部分过早磨损，如在铣削铸铁时选用了YT类的硬质合金，铣削加工淬火钢时选用高速钢铣刀等会直接影响加工的正常进行，使得铣削加工尺寸精度难以控制。2)铣刀形式、结构参数选用不当，会影响铣削过程的稳定性和尺寸精度控制，如铣削车床光轴上的直角长槽时选用立式铣刀加工，致使铣刀在铣削过程中因转速高、行程长等因素中途磨损，从而影响槽宽尺寸精度控制。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,3)铣刀的几何精度差，如用于键槽铣削的键槽铣刀，其刀尖部分外圆尺寸磨损后未修磨到位，残留的部分会直接影响键槽的截形，使得键槽底部尺寸变小，形状变异。4)铣刀几何角度选用不当，如前角选用不当，致使铣削过程切屑排出不顺畅，影响工件表面质量。5)铣刀安装精度差，如盘形铣刀安装选用的刀轴过长、铣刀安装的位置离主轴距离过大、支架轴承调整不当间隙过大等，造成铣刀跳动，引起铣削振动和加工尺寸难以控制。,(4)工件装夹不当对铣削加工的影响,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,1)加工薄形工件，设置的定位、夹紧部位不合理，使用的夹紧力过大会引起工件变形，影响加工精度。2)加工细长轴缺少辅助支承，引起工件变形。3)选用的通用夹具精度差，如平口虎钳的定钳口与虎钳底面基准不垂直，引起矩形工件装夹误差，影响加工精度。4)使用的专用夹具设计不合理、制造精度差，工件装夹操作不合理，使得工件装夹精度差，影响加工精度。,(5)铣削加工工艺步骤、操作调整不当对铣削加工精度的影响,1)铣削余量分配不合理。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,2)切削用量选用不当。3)铣削方法不符合规定的铣削工艺步骤。4)铣削调整失误，如工件找正精度差、等分工件分度计算操作错误、尺寸测量误差引起调整差错等。5)较复杂、加工步骤较多的零件安排的加工顺序错误，引起工件变形、尺寸链换算错误等。,(1)控制和避免铣削振动,1)尽可能选用刚性足够的工艺系统，如足够的机床功率、刚性好的夹具、合理的铣刀结构尺寸、合理的夹紧方式、夹紧力等。,2.提高铣削加工精度的途径和方法,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,2)铣削操作前合理调整机床各部位的间隙，加工中注意锁紧不使用的进给方向等。3)选用合理的刀具切削角度和铣削用量。4)如前述，采用先进的抑振措施。,(2)选用先进铣刀，控制铣刀及其安装精度,1)选用各种先进可转位刀具和整体铣刀，改善铣削过程的排屑、控制欠切和过切现象。2)在铣削前预先测量铣刀的尺寸精度、几何精度和成形铣刀的齿廓形状精度。3)检测铣刀安装辅具的精度，安装过程进行精度检测，保证铣刀安装后的回转精度。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,(3)选用精度相应的夹具，合理选择工件装夹方式,1)小型、薄形等易变形工件装夹应预先设定装夹方案，合理选择夹紧位置、夹紧力大小和夹紧装置形式。2)等分精度要求高的工件选用的分度头或回转台应预先检测等分精度，必要时应采用光学分度装置。3)使用专用夹具批量加工，注意首件留有铣削余量进行试加工，以检测夹具精度。4)大型工件装夹应遵循组机加工工艺方法，预先设计装夹方案，设置夹紧位置应防止变形，保证工件在铣削中保持正确的加工位置。,(4)选用相应精度的铣床，检测铣床精度,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,1)根据加工精度选用相应精度的铣床。2)使用铣床应预先检测机床的精度，特别是对加工部位有直接影响的精度应重点检测。3)对机床工作台位移精度的检测直接影响工件加工尺寸精度的控制，通常可通过借助百分表等测微量仪进行控制。4)使用精度稍低于需求的铣床加工，应通过合理的间隙调整、精度检测，借助精度较高的测微量仪，以提高机床工作台的位移精度。,(5)选用先进的铣削加工方法,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,1)平面铣削可选用强力、阶梯铣削法提高加工效率和加工精度。2)能采用展成加工方法的尽可能采用展成铣削，如滚子链轮的轮齿铣削可在立式铣床上用立式铣刀采用展成方法进行加工，以提高铣削加工精度。3)采用旋风和高速铣削方法，提高球面、花键等零件的铣削加工精度。4)灵活使用标准铣刀改制、组合等方法，提高铣削加工效率和尺寸、形状精度。5)灵活运用大型机床组合加工方法，提高大型工件的加工精度。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,6)采用光学、电测技术提高测量检验精度，有效控制精加工余量，以提高铣削精加工的尺寸控制精度。7)形状比较复杂的零件表面采用数控加工模型，普通铣床配置仿形装置，或在仿形铣床上进行仿形铣削，以提高型面加工精度。,第三节铣削加工发展趋势与提高加工精度的措施,一、大型零件和小型零件铣削加工,大型零件的铣削加工是拼组机床加工的主要内容，也是铣工工艺的难点之一。,(1)拼组铣削加工的特点,1)大型零件绝大部分不作运动，即使运动也是简单的回转运动或间隙分度运动，如铣削大型齿轮需要进行间隙分齿运动。2)拼组机床没有专用的机座。3)拼组的机床部件根据零件的加工部位就位。4)加工装置是按零件加工部位的要求，用通用机床或部件拼组而成的。,1.大型零件拼组机床铣削加工,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(2)适用范围,1)适用于单件或某些小批大型零件的铣削加工。2)适用于缺乏与大型零件适应的大型专用、通用设备的场合。3)适用于大型设备的现场维修铣削加工。拼组机床铣削加工的工艺装配通常包括三个部分：切削部件、传动部件和支承部件。,2.大型零件拼组铣削加工常用的工艺装备,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-9机床拼组加工常用部件,(1)切削部件,用于铣削的切削部件要求具有一定的直,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,线或回转运动的精度与刚度，如动力头主轴的径向圆跳动一般应小于0.03mm；主轴的径向刚度一般为100300N/m，规格较大的主轴应取较大值。,(2)传动部件,用于铣削加工的传动部件要求体积小、重量轻，有适合各种加工的切削速度或进给量，如铣镗动力头、回转工作台等，主切削功率一般在317kW。,(3)支承部件,用于铣削加工的支承部件要有一定的刚度和导向精度，导向尺寸应注意通用化，以便于拼接和互换。,3.大型零件拼组加工机床的定位、装夹和测量,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(1)拼组机床加工的定位方法,1)按照工件上所需加工的表面划线定位。2)利用工件上已加工表面定位。3)根据已定位的机床部件来调整加工另一表面的机床部件的位置，定位时一般可按机床部件的主轴、导轨或平整的基面进行测量和调整。4)必要时可以制造辅具保证机床部件的安装精度。,(2)拼组机床部件和大型工件装夹注意事项,1)稳固可靠，使其在加工中不致引起相对位置的变化，若工件上没有合适的装夹部位时，可在其非工作面上用焊接或装配的方法，临时增加一些装夹基面。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,2)防止装夹变形对加工精度的影响，如图1-10所示，横梁紧固时应夹压在梁壁上面，不能夹压在导轨面上，否则会影响加工精度。,图1-10装夹基准面的选择,a)临时装夹基准面b)夹压部位选择,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,表1-5拼组机床加工部分位置精度测量方法,(3)拼组机床加工的测量,测量是拼组加工的一个关键环节，是机床部件拼组时的正确定位、加工中调整和控制机床部件的运动精度以及加工精度检查的主要依据。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,表1-5拼组机床加工部分位置精度测量方法,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,表1-5拼组机床加工部分位置精度测量方法,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(1)1200轧机机架内窗口平面铣削加工,如图1-11所示，机架内窗口平面加工时，双面铣削头装在双立柱上，立柱装在带有回转盘的双向滑座上。,图1-111200轧机机架内窗口平面的铣削加工,1工件(轧机机架)2双立柱3双面铣削头,4铣刀5上滑座6下滑座7床身,4.典型零件拼组机床铣削加工实示例,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(2)精密球面的铣削加工,1)心轴两端用固定顶尖支承定位，以保证工件具有较高的回转精度。2)心轴上有卸荷装置，顶尖上受的载荷小可以减轻心轴顶尖孔的磨损。3)刀架回转台采用Y38型滚齿机的工作台，从而保证刀架有较高的回转精度。,图1-12精密球面的铣削加工,1回转工作台2心轴3球面工件,4卸荷装置5刀具6刀架,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,4)注意精心调整回转台轴线和工件轴线在同一平面内，且相交于球心。,(3)大模数圆柱齿轮的铣削加工,如图1-13所示，用拼组机床铣削加工模数m22，齿数Z=192的大模数圆柱齿轮，分度盘用滚轮定位，齿坯以止口为定位基准，夹紧时采用8块压板将工件夹紧在分度盘上。,图1-13大模数圆柱齿轮的铣削加工,1分度盘2滚轮3压板,4液压夹紧装置5液压定位装置6液压推杆7动力头,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,小型零件的加工包括工件外形小、铣削加工部位精细、尺寸小、精度高的零件加工。,(1)小型零件的铣削加工特点,1)工件结构尺寸小，装夹、测量、找正都比较困难。2)使用的刀具对刀尖部分的形状、几何角度的要求比较高。3)工件的抗振、抗压、承受切削力的能力都比较差，铣削用量选择比较困难。4)加工过程中的操作观察比较困难。,(2)小型零件铣削加工的基本方法,5.小型零件的铣削加工方法,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,1)根据小型零件的结构特点和尺寸设计中间夹具，即使用中间夹具装夹小型零件，然后使用一般的通用夹具装夹中间夹具。,图1-14小型叶片的装夹,1夹具体2、6压板3、4螺钉5垫片,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,2)选用刀尖、刃口锋利的铣刀加工小型工件，以减小切削力、避免铣削振动、提高铣削加工精度。3)保证切削速度和合适的切削液，提高铣刀安装精度，使较小尺寸规格的铣刀回转精度高、切削温度低、切削顺利、排屑顺畅。4)采用减速方法减慢进给速度，使用手动进给往往需要减小手轮的直径，切入和切出应动作稳健、轻巧，避免切削冲击、损坏铣刀和工件。5)选用精度高的量具测量小型零件，使用的测微量具、量仪应具有无磨损的高精度测爪、测砧、测头，便于检测狭小的平面、沟槽等。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,6)测量、操作观察可以借助放大镜进行，微量的位移可以借助千分表等高精度测微仪进行。7)选用尽可能小型的铣床加工小型零件，有条件的可以使用仪表铣床、刻模铣床，以提高小型零件的加工精度，降低操作,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,二、铣削过切和欠切的控制方法,(1)铣削过切现象和形成原因分析,1)铣削过切现象。2)铣削过切形成的原因分析 铣削过程中铣刀刃磨精度差、安装精度差，发生切削刃回转跳动，致使铣削过程中切除过多的余量。 铣削过程中工件刚性较差，受切削力拉动产生过切。 铣削过程中机床工作台控制切除余量的方向未锁紧、摇把方向有间隙等引起过切。,1.铣削过切和欠切的形成原因分析,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*, 铣削进给方向变换产生过切。如采用立式铣刀周刃铣削台阶两侧面，机床的进给方向不同，若按照计算值控制台阶宽度，可能产生过切。 铣削方式变换产生过切。如采用铣刀周刃铣削，半精铣用逆铣方式，精铣采用顺铣方式，此时可能产生过切。 铣刀锋利程度不同可能引起过切。如铣刀使用后磨损变钝，换用了锋利的铣刀后往往会产生余量控制不当，将磨损后铣刀避让的余量连带切除而造成过切。 在连接部位或铣削中途发生不适当的铣削停顿会产生过切。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*, 在仿形铣削过程中，选用的铣刀切削部分形状和铣削方式、型面形状不匹配，如指状铣刀球头直径大于型面最小圆弧直径，可能产生过切。,(2)铣削欠切现象和形成原因分析,1)铣削欠切现象。2)铣削欠切形成的原因分析 铣削过程中，铣刀或刀轴、刀杆支承系统刚性比较差，致使铣削过程中铣刀发生偏让而形成欠切。 铣削过程中工件刚性较差，受切削力推动发生偏让而产生欠切。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*, 铣削过程中，机床工作台控制切除余量的方向未锁紧、摇把方向有间隙等引起实际切削位置变动而引起欠切。 铣削进给方向变换产生欠切。如采用铣刀周刃铣削平面，已加工表面有加工硬化层，采用顺铣容易切入，而采用逆铣则可能产生欠切。 铣刀锋利程度不同可能引起欠切。如铣刀使用后磨损变钝，由于磨损程度不同会影响实际切除的金属层厚度，往往会因切入逐渐困难，使铣刀产生避让而造成欠切。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*, 铣削余量过小，而进给速度反而加快，容易产生欠切。 在仿形铣削过程中选用的铣刀切削部分形状和铣削方式、型面形状不匹配，如指状铣刀球头直径过度小于型面最小圆弧直径可能产生欠切。1)提高工艺系统的刚性，避免铣刀、夹具、机床、工件之间的弹性偏让和拉动。2)控制适当的和最小的铣削加工余量，避免余量过大造成拉动过切或偏让欠切，避免余量过少因切入困难造成欠切而一旦追加余量后又造成过切的综合现象。,2.控制铣削过程欠切和过切的基本方法,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,3)控制铣刀的磨损程度和使用寿命，在需要控制加工精度、余量比较少的情况下，应使用进入正常磨损阶段初期的铣刀。4)在铣削过程中，注意摸索工件形状、刚性、材料、切削用量选择、铣削方式等相关因素的规律，用最稳定的铣削方案进行5)注意使用在原预定位置多次铣削后来消除欠切余量的方法达到铣削加工尺寸和形位精度的要求。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-15矩形内框欠切控制的方法示意,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,三、仿形铣削、成形铣削和展成铣削加工,在采用仿形铣削解决铣削加工难题时，主要解决的难点是确定仿形方式、仿形装置和模型的设计制作。,(1)确定仿形方式,在分析型面特点的基础上，选定平面仿形和立体仿形方式。,(2)仿形装置的设计和制作,仿形装置的设计和制作可参见夹具设计和改进设计有关章节内容。,1.仿形铣削及其模型制作,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(3)模型设计制作,使用三坐标等具有数据输出的测量设备测量模型型面，经过数据回归处理后应用CAD/CAM技术在数控机床上铣削加工不规则曲线、曲面的仿形铣削模型型面，模型的设计和制作可以与数控技术人员或数控操作工配合进行。成形铣削是采用成形刀具铣削加工成形面的方法，用这种方法来解决加工难题时，重点是设计制作成形铣刀以及测量成形面的专用样板量规。,3.展成铣削,2.成形铣削,在普通铣床上通过展成铣削解决加工难题的要点是分析展成铣削加工的原理，设计展成铣削的方案和辅具。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,四、铣床的功能应用及其扩展使用,图1-16特殊半圆孔工件,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-17在卧式铣床上加工中心线是圆弧形的特殊半圆孔示意,1平板2主动齿轮3中间齿轮4从动齿轮,5刀盘6镗刀7工件8回转工作台,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-18将铣床改装为滚齿机,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-19以铣代滚结构布置,a)传动结构b)分齿交换齿轮布置c)进给交换齿轮布置,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,五、铣刀和夹具的设计改进及其组合使用,(1)设计专用铣刀或改进标准铣刀解决加工难题,在铣削加工过程中，经常会遇到一些使用标准铣刀难以完成的加工部位和零件表面，此时可采用设计专用铣刀和改进标准铣刀的方法来解决铣削加工难题。,图1-20推力轴承的油槽加工工序,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(2)设计专用夹具或改进夹具解决加工难题,设计简易的专用夹具，可以解决许多难装夹工件的加工难题，如加工薄形工件，设计定位方法和夹紧方法直接影响到工件加工的精度，尤其是加工时的装夹变形和受切削力作用而产生的弹性变形，因此在设计中合理而且灵活地使用定位元件，特别是使用辅助可调支承、浮动支承等，既可以有效解决定位点过多的过定位引起的定位误差，又可以解决定位点分布距离较大、工件悬空部位容易发生变形的难题。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-21改进定位与夹紧元件与工件接触部位结构,a)改进前b)改进后,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,六、成组工艺在铣削加工中的应用,各类机械零件尽管功能、结构各不相同，但是都可以分为复杂件、相似件、标准件三大类。成组技术作为一种先进的工艺方法，在机械加工中的具体应用称为成组加工工艺，应用在铣削加工中可称为成组铣削加工。,(1)便于运用铣削加工主体工艺,在成组的零件中确定主体零件工艺，编制主体工艺，然后组内各零件即可使用标准工艺进行加工。,1.成组技术的基本概念,2.成组加工原理,3.铣削加工应用成组加工的特点,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-22零件组成及其复合零件,1外圆柱面2键槽3功能槽4平面5辅助孔,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-23复合零件法成组工艺实例,C1车一端外圆C2调头车另一端外圆,XJ铣键槽X铣方头平面Z钻径向辅助孔,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-24复合工艺路线法成组工艺实例,(2)便于使用可调性成组夹具进行铣削成组加工,如图1-25所示，一种零件是支架类，另一种是连杆类，,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,因大小相当、工艺相似，均可在立式铣床上用成组夹具装夹加工，实际加工中，当变换加工零件时只需对夹具和刀具作适当的调整便可继续进行加工。,图1-25支架、杠杆类零件组及其加工工序,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,图1-26拨叉类零件组及其专用组合机床和动力头,a)六种拨叉类零件b)八工位组合机床和动力头,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,(3)便于采用先进铣削设备和多工位铣削加工,成组加工使铣削加工的零件批量扩大，使工艺落后的中小批量的生产方式能采用高效的设备，如专用铣床、组合机床、数控铣床和加工中心等，从而提高生产效率、稳定产品质量。,(4)便于采用成组加工单机、单元和流水线生产管理,在批量生产中若铣削加工占有较大比重的工艺过程，设备的布置、成组工装的使用、生产物流和生产节拍的调节与控制都具有便于系统性较强的生产特点。,第四节铣削加工工艺难题解决途径与方法*,