金属切削加工方与设备

单击此处编辑母版标题样式,第,2,章 金属切削加工方法与设备,2.1,车削,2.2,铣削,2.3,钻削与铰削,2.4,刨削、 插削、 拉削和镗削,2.5,磨削,2.6,光整加工,第一节 车削,车床占切削机床总数的,20%,35%,。,加工范围,：轴、盘套零件上内,、,外回转面,，,端面,，,螺纹面等,。,运动特征,：主运动为主轴带动工件作回转运动,，,进给运动通常是由刀具的直线运动来实现,。,所用刀具,：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等,。,车床种类,：卧式车床、立式车床、仿形车床、自动和半自动车床、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床等）和仪表车床,。,加工精度,：经济加工精度IT8,IT7,，,表面粗糙度,Ra,1.25,2.5,m,图,2-1,卧式车床的基本结构及运动,CA6140,型卧式车床,一、,CA6140,型卧式车床,1. CA6140,型卧式车床的组成和应用,（,1,）,主传动部件,用来实现机床主运动。例如车床主轴箱,。,（,2,）,进给传动部件,主要是用来实现机床,的,进给运动，也用来实现机床的调整、退刀及快速运动等。例如车床的进给箱、溜板箱,。,（,3,）,工件安装装置,用来安装工件。例如普通车床的卡盘和尾架,。,（,4,）,刀具安装装置,用来安装刀具。例如车床的刀架,。,（,5,）,支承件,用来支承和连接机床各零部件，是机床的基础构件。例如各类机床的床身,。,（,6,）,动力源,即电动机，为机床运动提供动力,。,（,7,）,其他,冷却、润滑系统、控制系统,传动链与传动系统图,机床传动的基本组成部分,动力源,：,为了驱动机床的执行件，实现机床的运动，必须有动力来源，称为动力源。通常为电动机，包括交流电动机、直流电动机、伺服电机、变频调速电动机、步进电机等。,传动件,：,为了将动力源的动力和运动按要求传递给执行件的零件或装置，就必须有传递动力和运动的零件，称为传动件,。,执行件,：,机床上直接夹持刀具或工件的并实现其运动的零部件称为执行件。,2. CA6140,型卧式车床的传动系统,机床的传动链,定义,：把动力源和执行件或者执行件之间联系起来的一系列传动件，构成了一个传动联系。,传动链,：构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链。,分类,：,主运动传动链,进给运动传动链,快速空行程传动链,传动系统图,定义,：表示机床全部运动的传动关系的示意图，常用国家标准所规定的符号。,注意,：传动系统图只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置。,图,2-2,为,CA6140,车床的传动系统,。,（,2,）,.CA6140,型卧式车床的传动系统分析,主运动传动链,图,2-,主运动传动系统图,右式为主运动传动路线表达式,进给运动传动链（车削螺纹）,1,）,车削普通螺纹,运动平衡式：,S,=,1,58,/,5833/33,63/100100/75,25/36,u,基,25/3636/25,u,倍,12,=,7,u,基,u,倍,可得,84=32,种导程值，符合标准的只,有,20,种，通过背轮可车,24,种大螺距螺纹,2,）,车削模数螺纹,（米制蜗杆）,导程为：,S,m,=,K,m,运动平衡式：,S,m,=,1,58,/,5833/33,64/100100/97,25/36,u,基,25/3636/25,u,倍,12,=,7,/,4,u,基,u,倍,m,=,7,u,基,u,倍,/,(4,K),3,）,车削英制螺纹,导程为：,S,a,=,K P,a,= K,25.4/,a,运动平衡式：,S,m,=,1,58,/,5833/33,63/100100/75,1/,u,基,36/25,u,倍,12,=,4,/,725.4,u,倍,/,u,基,a,=,7,K,/,4,u,基,/,u,倍,（扣,/,英寸）,4,）,车削径节螺纹,（英制蜗杆）,径节,DP,Z/D,分,P,DP,=,D,分,/,Z=,/,DP,吋,导程为：,S,DP,=,K,P,DP,=,K,/,DP,25.4,mm,S,DP,=,1,58,/,5833/33,64/100100/97,1/,u,基,36/25,u,倍,12,=,/,725.4,u,倍,/,u,基,mm,DP,=,7,K,u,基,/,u,倍,牙,/,英寸,5,）,车削非标准螺距及精密螺纹,离合器,M,3,、,M,4,、,M,5,全部啮合,螺纹导程靠调整挂轮传动比,u,挂,来实现,运动平衡式：,主轴加工,1.MPG,导程：,S,=,K P,非,=,1,58,/,5833/33,u,挂,12,u,挂,=,（,a,/b,）,（,c,/,d,）,=,S,/,12=,K P,非,/12,请单击,5,次,纵向、横向进给传动链,28,56,36,32,32,56,M,8,4,29,快移电动机,18,24,纵向进给,横向进给,40,30,30,48,M6,40,48,M6,（手动纵向进给）,33,39,39,105,刻度盘,28,80,17,80,手轮,齿轮齿条,Z12,（刀架纵向进给）,（刀架左移）,40,48,40,30,M7,30,48,M7,48,48,59,18,丝杠,手把,（刀架横向进给）,（手动横向进给,）,（刀架后移）,（刀架前移）,（刀架右移）,（快速移动传送路线）,刀架快速移动,在刀架作机动进给或退刀的快速移动过程时，按下快速移动电动机（,0.3,7,KW,，,2600r/min,）按钮，此时快速,移动,电,动,机运动经齿轮副,13/29,传动，再经后续的机动进给路线使刀架在该方向上作快速移动。松开按,钮,后，快速移动电动机停转，刀架仍按照原来的速度作机动进给。,轴上的超越离合器,M7,，用来防止光杠与快速移动电,动,机同时传动给,轴时，出现运动干涉而损坏传动机构。,二、其他车床,1.,立式车床,立式车床一般分为单柱和双柱式两种。（,如图,2-3,所示）,主要用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小，且形状比较复杂的大型或重型零件，是汽轮机、重型电机、矿山冶金等重型机械制造厂不可缺少的加工设备。,2.,自动车床经调整后，可自动接通和停止各种运动，自动变速和装卸工件，并能连续重复进行加工的车床。适用于大批、大量生产形状不太复杂的小型零件，如螺钉、螺母、轴套、齿轮坯等。,图,2-3,立式车床,三、车削加工,1,车刀,车刀是最简单的金属切削刀具,车削加工的内容不同,采用的车刀种类也不同。车刀的种类很多,按其结构可分为焊接式、 整体式、 机夹可转位式等,;,按形式可分为直头、弯头、 尖头、 圆弧、 右偏刀和左偏刀,;,根据用途可分为外圆、 端面、 螺纹、 镗孔、 切断、 螺纹和成型车刀等。常用的车刀种类和用途如图,2-4,所示。,图,2-4,车刀的种类及用途,2.,车床的装夹方法,（,1),卡盘安装工件,三爪自定心卡盘，其结构如图,2-5,所示。能自行对中,装夹方便,但夹紧力小。三爪自定心卡盘适宜快速夹持截面为圆形、 正三边形、 正六边形的工件。三爪自定心卡盘还附带三个“反爪”,将其装到卡盘体上即可用来夹持直径较大的工件,(,图,2-5(c),。 四爪单动卡盘的结构如图,2-6,所示。它的四个卡爪可独立移动,因此用途广泛。 四爪单动卡盘不但可以安装截面是圆形的工件,还可以安装截面为方形、 长方形、 椭圆或其他某些形状不规则的工件。装夹时需找正，,四爪单动卡盘的夹紧力比三爪自定心卡盘大,所以也用来安装较重的圆形截面工件。,图,2-5,三爪自定心卡盘,图,2-6,四爪单动卡盘,（,2),双顶尖安装工件,在车床上加工长度较长或工序较多的轴类零件时,往往用双顶尖安装工件,如图,2-7,所示。把轴类工件架在前后两个顶尖上,前顶尖装在主轴锥孔内,并和主轴一起旋转,后顶尖装在尾座套筒内,前后顶尖就确定了工件的位置。将卡箍紧固在工件的一端,卡箍的尾部插入拨盘的槽内,拨盘安装在主轴上,(,安装方式与三爪自定心卡盘相同,),并随主轴一起转动,通过拨盘带动卡箍即可使工件转动。,图,2-7,用双顶尖安装工件,（,3),心轴安装工件,适用于以孔为定位基准的盘套类零件。装夹迅速方便，易保证外圆、端面和内孔之间位置精度。心轴的种类很多,常用的有锥度心轴和圆柱体心轴。圆锥心轴如图,2-8,所示，圆柱体心轴如图,2-9,所示,图,2-8,锥度心轴,图,2-9,圆柱体心轴,（,4),花盘安装工件,适用于不能用卡盘装夹的形状不规则的零件，花盘安装工件时,需经过仔细找正。 如图,2-10,所示。 对于某些形状不规则的零件,当要求孔的轴线与安装面平行,或端面与安装基面垂直时,可用花盘,-,弯板安装工件,如图,2-11,所示。 用花盘或花盘,-,弯板安装工件时,由于重心往往偏向一边,需要在另一边加平衡铁,以减少旋转时的振动,图,2-10,用花盘安装工件,图,2-11,用花盘,-,弯板安装工件,（,5,）,中心架和跟刀架的应用,加工长径比大于,20,的细长轴时,为防止轴受切削力的作用而产生弯曲变形,往往需要加用中心架或跟刀架。 中心架固定在床身上。支承工件前,先在工件上车出一小段光滑圆柱面,然后调整中心架的三个支承爪与其均匀接触,再分段进行车削。图,2-12 (a),为利用中心架车外圆,图,2-12(b),为利用中心架加工长轴的端面。 跟刀架与中心架不同,它固定在大拖板上,并随大拖板一起纵向移动。如图,2-13,所示。,图,2-20,中心架的应用,图,2-13,跟刀架的应用,图,2-14,卧式车床的典型加工工序,3.,车削加工方法,根据车削达到的精度不同，车削分为粗车、半精车和精车。,粗车的目的是从毛坯上切去大部分余量,为精车做准备。 粗车后的尺寸公差等级一般为,IT13,IT11,表面粗糙度,R,a,值为,50,12.5,m,。,半精车的目的是提高精度和减小表面粗糙度,可作为中等精度外圆的终加工,亦可作为精加工外圆的预加工。半精车的尺寸公差等级可达,IT10,IT9,表面粗糙度,R,a,值为,6.3,3.2,m,。,精车的目的是保证工件所要求的精度和表面粗糙度,作为较高精度外圆面的终加工,也可作为光整加工的预加工。精车的尺寸公差等级一般为,IT8,IT7,表面粗糙度,R,a,值为,1.6,0.8,m,（,1,）,车外圆,刀具的运动方向与工件轴线平行时,将工件车削成圆柱形表面的加工称为车外圆。,经常用来加工轴销类和盘套类工件的外表面。 常用外圆车刀,(,图,2-15),有以下几种,: ,(1),尖刀。 尖刀主要用于粗车外圆和车削没有台阶或台阶不大的外圆。,(2) 45,弯头刀。,45,弯头刀既可车外圆,又可车端面,还可以进行,45,倒角,应用较为普遍。,(3),右偏刀。 右偏刀主要用来车削带直角台阶的工件。由于右偏刀切削时产生的径向力小,因此常用它车削细长轴。,图,2-15,车外圆,（,2,）,车端面,轴类和盘、 套类工件的端面经常用作轴向定位及测量的基准。 车削加工时,一般都先将端面车出。对工件端面进行车削时刀具进给运动方向与工件轴线垂直。车削时,刀尖要对准中心,否则端面中心处会留有凸台。端面的车削加工见图,2-16,。,图,2-16,车端面,（,3,）,切槽与切断,1),切槽回转体工件表面经常需要加工一些沟槽,如螺纹退刀槽、 砂轮越程槽、 油槽、 密封圈槽等,它们分布在工件的外圆表面、 内孔或端面上。切槽所用的刀具为切槽刀,如图,2-17,所示,它有一条主切削刃、 两条副切削刃、 两个刀尖,加工时沿径向由外向中心进刀。,图,2-17,切槽刀,2),切断 切断是将坯料或工件从夹持端上分离下来,如图,2-19,所示。切断所用的切断刀与车槽刀极为相似,只是刀头更加窄长,刚性更差。 为使切削更锋利，切断刀与切槽刀主偏角可不相等。 由于刀具要切至工件中心,呈半封闭切削,排屑困难,容易将刀具折断,因此,装夹工件时应尽量将切断处靠近卡盘,以增加工件刚性。对于大直径工件,有时采用反切断法,目的在于排屑顺畅。,图,2-19,切断,（,4,） 车圆锥,1),宽刀法,宽刀法就是利用主切削刃横向直接车出圆锥面,如图,2-20,所示。此时,切削刃的长度要略长于圆锥母线的长度,切削刃与工件回转中心线成半锥角。宽刀法加工方法方便、 迅速,能加工任意角度的内、 外圆锥。 此种方法加工的圆锥面很短,而且要求切削加工系统要有较高的刚性,适用于批量生产。,图,2-20,宽刀法车锥面,2),小拖板旋转法,车床中拖板上的转盘可以转动任意角度,松开上面的紧固螺钉可使小拖板转过半锥角。如图,2-21,所示,将螺钉拧紧后转动小拖板手柄,沿斜向进给,便可以车出圆锥面。小拖板旋转法操作简单、 方便,能保证一定的加工精度,能加工各种锥度的内、 外圆锥面,应用十分广泛。 但受小拖板行程的限制,这种方法不能车太长的圆锥。而且小拖板只能手动进给,加工的锥面粗糙度数值大。小拖板旋转法在单件或小批生产中用得较多。,图,2-21,小拖板旋转法车锥面,3),偏移尾座法,如图,2-22,所示,将尾座带动顶尖横向偏移距离,S,使得安装在两顶尖间的工件回转轴线与主轴轴线成半锥角,这样,车刀作纵向走刀车出的回转体母线与回转体中心线成斜角,形成圆锥面。偏移尾座法能切削较长的圆锥面,并能自动走刀,表面粗糙度值比小拖板旋转法小,与自动走刀车外圆相同。由于受到尾部偏移量的限制,偏移尾座法一般只能加工小锥度圆锥,且不能加工内锥面。,图,2-22,偏移尾座法车锥面,4),靠模法,在大批量生产中还经常用靠模法车削圆锥面,如图,2-32,所示。靠模装置的底座固定在床身的后面,底座上装有锥度靠模板。松开紧固螺钉,靠模板可以绕定位销钉旋转,与工件的轴线形成一定的斜角。靠模上的滑块可以沿靠模滑动,而滑块通过联接板与拖板联接在一起。中拖板上的丝杠与螺母脱开,其手柄不再调节刀架的横向位置,而是将小拖板转过,90,用小拖板上的丝杠来调节刀架的横向位置,以调整所需的背吃刀量。,图,2-23,靠模法车锥面,（,5,）,成型面车削,1),手动法,如图,2-24,所示,手动法车削成型面时，操作者双手须同时操纵中拖板和小拖板的手柄,使刀架在移动的过程中，尽量让刀尖运动的轨迹与要形成的回转体成型面的母线相符合。车削过程中还经常用成型样板检验成型表面。通过反复的加工、 检验、 修正,最后形成要加工的成型表面。手动法加工简单、 方便,但对操作者技术要求高,而且生产效率低,加工精度低,一般用于单件或小批生产。,图,2-24,双手操纵法车成型面,2),成型刀法,切削刃形状与工件表面形状一致的车刀称为成型车刀,(,样板车,),。用成型车刀切削时,只要刀具作横向进给就可以车出工件上的成型表面。用成型车刀车削的成型面,工件的形状精度取决于刀具的精度,加工效率高,但由于刀具切削刃长,加工时的切削力大,加工系统容易产生变形和振动,要求机床有较高的刚度和切削功率。成型车刀制造成本高,且不容易刃磨。因此,成型车刀法宜用于成批或大量生产。,3),靠模法,用靠模法车成型面与靠模法车圆锥面的原理是一样的,只是靠模的形状是与工件母线形状一样的曲线。如图,2-25,所示,靠模法车成型面时，在大拖板带动刀具作纵向进给的同时靠模带动刀具作横向进给,两个方向进给形成的合运动产生的进给运动轨迹就形成工件的母线。靠模法加工采用普通的车刀进行切削,刀具实际参加切削的切削刃不长,切削力与普通车削相近,变形小,振动小,工件的加工质量好,生产效率高,但靠模的制造成本高。靠模法车成型面主要用于成批或大量生产。,图,2-25,靠模法车成型面,（,6,）,孔加工,车床上孔的加工方法有钻孔、 扩孔、 铰孔和镗孔。,1),钻孔,在车床上钻孔时,钻孔所用的刀具为麻花钻。工件的回转运动为主运动,尾座上的套筒推动钻头所作的纵向移动为进给运动。车床上的钻孔加工见图,2-26,。,图,2-26,在车床上钻孔,车床钻孔前先车平工件端面,以便于钻头定心,防止钻偏。然后用中心孔钻在工件中心处先钻出麻花钻定心孔,或用车刀在工件中心处车出定心小坑。最后选择与所钻孔直径对应的麻花钻,麻花钻工作部分长度略长于孔深。如果是直柄麻花钻,则用钻夹头装夹后插入尾座套筒,;,如果是锥柄麻花钻，则用过渡锥套或直接插入尾座套筒。钻孔时,松开尾座锁紧装置,移动尾座直至钻头接近工件。开始钻削时进给要慢一些,然后以正常进给量进给,并应经常将钻头退出,以利于排屑和冷却钻头。钻削钢件时,应加注切削液。,2),镗孔,镗孔是利用镗孔刀对工件上铸出、 锻出或钻出的孔作进一步的加工。在车床上镗孔,(,图,2-27),时,工件旋转运动为主运动,镗刀在刀架带动下作进给运动。镗孔时镗刀杆应尽可能粗一些,镗刀伸出刀架的长度应尽量短些,以增加镗刀杆的刚性,减少振动,但伸出长度不得小于镗孔深度,;,镗孔时选用的切削用量要比车外圆小些,其调整方法与车外圆基本相同,只是横向进刀方向相反。开动机床镗孔前要将镗刀在孔内手动试走一遍,确认无运动干涉后再开始切削。,图,2-27,镗孔,4,车削的工艺特点和应用,车削加工的工艺特点如下：,(1),易于保证零件各加工表面的相互位置精度。,对于轴、 套筒、 盘类等零件,在一次安装中加工出同一零件不同直径的外圆面、 孔及端面,可保证各外圆面之间的同轴度、 各外圆面与内圆面之间的同轴度以及端面与轴线的垂直度。,(2),生产率高,。 车削的切削过程是连续的,(,车削断续外圆表面例外,),而且切削面积保持不变,(,不考虑毛坯余量的不均匀,),所以切削力变化小。与铣削和刨削相比,车削过程平稳,允许采用较大的切削用量,常采用强力切削和高速切削。,(3),生产成本低,。 车刀是刀具中最简单的一种,制造、 刃磨和安装均较方便,刀具费用低。车床附件多,装夹及调整时间较短,生产准备时间短,加之切削生产率高,故生产成本低。 ,(4),应用范围广。,车削除了经常用于车外圆、 端面、 孔、 切槽和切断等加工外,还用来车螺纹、 锥面和成型表面。同时,车削加工的材料范围较广,可车削黑色金属、 有色金属和某些非金属材料,特别适合于有色金属零件的精加工。车削既适于单件小批量生产,也适于中、 大批量生产。,第二节 铣 削,在铣床上用铣刀对工件进行切削加工的方法叫铣削。主要用于加工平面、 斜面、 垂直面、 各种沟槽以及成型表面。图,2-40,为铣削加工常用的加工方法。 铣削,(milling),是平面加工的主要方法之一。铣削可以分为粗铣和精铣,对有色金属还可以采用高速铣削,以进一步提高加工质量。铣平面的尺寸公差等级一般可达,IT9,IT7,级,表面粗糙度,R,a,值为,6.3,1.6,m,直线度可达,0.08,0.12 mm/m,。铣平面时,铣刀的旋转运动是主运动,工件随工作台的直线运动是进给运动。,图,2-28,铣削加工方法,一、 铣刀,铣刀实质上是一种由几把单刃刀具组成的多刃刀具,它的刀齿分布在圆柱铣刀的外回转表面或端铣刀的端面上。常用的铣刀刀齿材料有高速钢和硬质合金两种。铣刀的分类方法很多,根据铣刀安装方法的不同铣刀可分为两大类,:,带孔铣刀和带柄铣刀。,1.,带孔铣刀,带孔铣刀如图,2-31,所示,多用于卧式铣床。圆柱铣刀,(,图,2-31(a),主要用其周刃铣削中小型平面。按刀齿分布在刀体圆柱表面上的形式,圆柱铣刀分为直齿和螺旋齿两种。螺旋齿铣刀又分为粗加工用的粗齿铣刀,(8,10,个刀齿,),和精加工用的细齿铣刀,(12,个刀齿以上,),。螺旋齿铣刀同时参加切削的刀齿数较多,工作较平稳,生产中使用较多。,三面刃铣刀,(,图,2-31(b),用于铣削小台阶面、 直槽和四方或六方螺钉小侧面。 锯片铣刀,(,图,2-31(c),用于铣削窄缝或切断,其宽度比圆盘铣刀的宽度小。 盘状模数铣刀,(,图,2-31(d),属于成型铣刀,用于铣削齿轮的齿形槽。 角度铣刀,(,图,2-31(e),属于成型铣刀,具有各种不同的角度,用于加工各种角度槽和斜面。半圆弧铣刀,(,图,2-31(f),属于成型铣刀,其切削刃呈凸圆弧、 凹圆弧等,用于铣削内凹和外凸圆弧表面,图,2-31,带孔铣刀,2.,带柄铣刀 ,带柄铣刀多用于立式铣床,有时也可用于卧式铣床。端铣刀,(,图,2-32),刀齿分布在刀体的端面上和圆柱面上。按结构形式分为整体端铣刀和镶齿端铣刀两种。端铣刀刀杆伸出长度短、 刚性好,铣削较平稳,加工面的粗糙度值小。其中硬质合金镶齿铣刀在钢制刀盘上镶有多片硬质合金刀齿,用于铣削较大的平面,可实现高速切削,故得到广泛的应用。,图,2-32,端铣刀,立铣刀,(,图,2-33(a),刀齿分布在圆柱面和端面上,它很像带柄的端铣刀,端部有三个以上的刀刃,主要用于铣削直槽、 小平面、 台阶平面和内凹平面等。 键槽铣刀,(,图,2-33(b),的端部只有两个刀刃,专门用于铣削轴上封闭式键槽。 ,T,形槽铣刀,(,图,2-33(c),和燕尾槽铣刀,(,图,2-43(d),分别用于铣削,T,形槽和燕尾槽。,图,2-33,带柄铣刀,二、 铣床及其附件,铣床的种类很多,常用的有卧式铣床、 万能铣床和立式铣床。此外还有龙门铣床、 数控铣床及各种专用铣床。卧式或立式升降台铣床多用于单件小批量生产中加工中小型工件,;,龙门铣床用于加工大型工件或同时加工多个中小型工件,生产率较高,多应用于成批大量生产。,1.,卧式铣床,卧式铣床简称卧铣,是铣床中应用最多的一种,其主要特征是主轴轴线与工作台面平行。图,2-34,是,X6125,万能卧式铣床的外形图。,X6125,卧式万能升降台铣床主要由床身、 主轴、 横梁、 纵向工作台、 转台、 横向工作台、升降台等部分组成。,图,2-34 X6125,万能卧式铣床,(1),床身,。 床身用来固定和支承铣床上所有的部件,内部装有主轴、 主轴变速箱、 电器设备及润滑油泵等部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前部有燕尾形的垂直导轨,供升降台上、 下移动。,(2),主轴。,主轴是空心轴,前端有,724,的精密锥孔,用于安装铣刀或刀轴,并带动铣刀或刀轴旋转。,(3),横梁。,横梁上面可安装吊架,用来支承刀轴外伸的一端,以加强刀轴的刚度。横梁可沿床身顶部的水平导轨移动,以调整其伸出的长度。,(4),纵向工作台。,纵向工作台可以在转台的导轨上作纵向移动,以带动安装在台面上的工件作纵向进给。台面上的,T,形槽用以安装夹具或工件。,(5),转台,。 转台的唯一作用是能将纵向工作台在水平面内扳转一个角度,(,顺时针、 逆时针最大均可转过,45),用于铣削螺旋槽等。有无转台是万能卧铣与普通卧铣的主要区别。,(6),横向工作台,。 横向工作台位于升降台上面的水平导轨上,可带动纵向工作台一起作横向进给。,(7),升降台,。 升降台可以使整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动,以调整工作台面到铣刀的距离。并可带动纵向工作台一起作垂直进给。,2.,立式铣床,立式铣床简称立铣,它与卧铣的主要区别是主轴与工作台面相垂直。有时根据加工的需要,可以将其主轴偏转一定的角度。图,2-35,是,X5030,立式铣床的外形图。,X5030,立式铣床的主要组成部分与,X6125,万能卧式铣床基本相同,除主轴所处位置不同外,它没有横梁、 吊架和转台。铣削时,铣刀安装在主轴上,由主轴带动作旋转运动,工作台带动工件作纵向、 横向、 垂向的进给运动。,图,2-35 X5030,立式铣床,3.,铣床附件及工件的安装,如图,2-36,所示,铣床常用的工件安装方法有平口钳安装、 压板螺栓安装、,V,形铁安装和分度头安装等。分度头多用于安装有分度要求的工件,它可与短圆柱形卡盘,(,或顶尖,),和尾座顶尖一起使用,以安装长圆柱形轴类零件。分度头也可只用卡盘来安装短圆柱形工件。 由于分度头的主轴可以在垂直平面内扳转,因此可利用分度头把工件安装成水平、 垂直及倾斜位置。当零件的生产批量较大时,可采用专用夹具或组合夹具安装工件。这样既能提高生产效率,又能保证产品质量。,图,2-36,铣床常用的工件安装方法,三、 铣削的基本工艺,1.,铣削加工方式,铣削加工主要是加工平面,沟槽、 台阶也相当于平面的组合,因而下面以平面铣削为例分析铣削加工的方式。 平面加工既可以用周铣法也可以用端铣法。,1),周铣法 周铣法是指用铣刀的圆周刀齿加工平面,(,包括成型面,),的方法,用圆柱铣刀、 盘铣刀、 立铣刀、 成型铣刀等进行的加工,都属周铣法。 周铣法有逆铣法和顺铣法,(,图,2-37),两种。,(1),逆铣法。 在切削部位刀齿的旋转方向与工件的进给方向相反的铣削为逆铣。逆铣时,刀齿较易磨损,并影响已加工表面质量,有可能产生振动,这就要求工件装夹紧固。 当工件表面有硬皮时,采用这种方法,硬皮对刀齿没有直接影响。,(2),顺铣法。 在切削部位刀齿的旋转方向与工件的进给方向相同的铣削为顺铣。顺铣时,已加工表面质量较高,加工比较平稳。 如果工件表面有硬皮,易打刀,铣刀很易磨损。因此,从保证工件夹持稳固,提高刀具耐用度和减小表面粗糙度等方面考虑,采用周铣法铣平面时以采用顺铣法为宜,但在生产中仍多采用逆铣法。,图,2-37,逆铣和顺铣,2),端铣法端铣与周铣不同的是,周铣法由铣刀切削刃铣削形成已加工表面,而端铣法只有用铣刀刀尖铣削才形成已加工表面,端面切削刃是副切削刃,主要的切削工作由分布在外表面上的主切削刃完成。根据铣刀和工件之间相对位置的不同,端铣可分为对称铣削和不对称铣削,如图,2-48,所示。对称铣削是指刀齿切入工件与切出工件的切削厚度相同。不对称铣削是指刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度。,图,2-38,端铣的方式,周铣法与端铣法相比较有以下几点不同,: ,(1),端铣的加工质量比周铣好。 周铣时,同时参加工作的刀齿一般只有,1,2,个,而端铣时同时参加工作的刀齿多,切削力变化小,因此,端铣的切削过程比周铣时平稳,;,端铣刀的刀齿切入和切出工件时,虽然切削厚度较小,但不像周铣时切削厚度变为零,从而改善了刀具后刀面与工件的摩擦状况,提高了刀具耐用度,并可减小表面粗糙度,;,端铣时还可以利用修光刀齿修光已加工表面,因此,端铣可达到较小的表面粗糙度。,(2),端铣的生产率比周铣高。 端铣刀一般直接安装在铣床的主轴端部,悬伸长度较小,刀具系统的刚性好,而圆柱铣刀安装在细长的刀轴上,刀具系统的刚性远不如端铣刀,;,端铣刀可以方便地镶装硬质合金刀片,而圆柱铣刀多采用高速钢制造。所以,端铣时可以采用高速铣削,大大地提高了生产率,同时还可以提高已加工表面的质量。,(3),周铣的适应性好于端铣。 周铣便于使用各种结构形式的铣刀铣削斜面、 成型表面、 台阶面、 各种沟槽和切断等。,2.,铣削加工方法,1),铣平面,根据具体情况,铣平面可以用端铣刀,(,图,2-39(a),、,(b),、 圆柱形铣刀,(,图,2-39(c),、套式立铣刀,(,图,2-39(d),、,(e),、,(f),、 三面刃铣刀,(,图,2-39(g),和立铣刀,(,图,2-39(h),、,(i),来加工。其中,铣平面优先选择端铣，因为用端铣刀铣平面的生产率较高,加工表面质量也较好。,图,2-39,铣平面,2),铣斜面图,2-40,所示为铣斜面的常用方法,即使用斜垫铁铣斜面、 旋转立铣头铣斜面和利用角度铣刀铣斜面等。,图,2-40,铣斜面,3),铣沟槽铣沟槽时,根据沟槽形状可分别在卧式铣床或立式铣床上用相应的沟槽铣刀进行铣削,如图,2-41,所示。 在铣燕尾槽和,T,形槽之前,应先铣出宽度合适的直槽。,图,2-41,铣沟槽,4),铣齿轮齿轮的铣削加工属于成型法加工,它仅用于单件小批量生产。低精度齿轮的齿铣削时,工件装夹在分度头上,根据齿轮的模数和齿数的不同选择相应的齿轮铣刀来加工。 每铣完一个齿槽之后再铣另一个齿槽,直到铣完为止。,3,铣削的工艺特点,铣削加工的工艺特点如下,:,(1),生产率高,。铣刀是多刀齿刀具,铣削时有较多的刀齿参加切削,参与切削的切削刃较长,总的切削面积较刨削时大。 铣削的主运动是连续的旋转运动,有利于采用高速切削。,(2),铣刀刀齿散热条件好,。铣刀刀齿在切离工件的一段时间内,可以得到一定的冷却。,(3),铣削过程不平稳,。铣削过程中,铣刀的刀齿切入和切出时产生冲击,同时,参加工作的刀齿数的增减以及每个刀齿的切削厚度的变化也将引起切削面积和切削力的变化,从而使得铣削过程不平稳。铣削过程的不平稳,限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。 ,(4),铣床加工范围广,可加工各种平面、 沟槽和成型面。,第三节,钻 削 、铰 削与镗削,一、 钻孔,1.,钻床,机器零件上那种数量多、 直径小、 精度不很高的孔都是在钻床上加工出来的。钻床上可以完成的工作很多,如钻孔、 扩孔、 铰孔、 攻螺纹、 锪孔和锪凸台等,如图,2-42,所示。,图,2-42,钻床工作,（,1),台式钻床,台式钻床是一种放在台桌上使用的小型钻床,简称台钻。图,2-43,所示为,Z4012,台钻。 台钻钻孔直径一般在,12 mm,以下,最小可加工小于等于,1 mm,的孔。 由于加工的孔径较小,台钻的主轴转速一般较高,最高转速可达,10 000 r,min,。主轴的转速可通过改变,V,形带在带轮上的位置来调节。 台钻主轴的进给是手动的。台钻小巧灵活,使用方便,主要用于加工小型零件上的各种小孔,在仪表制造、 钳工和装配中使用较多。,图,2-43 Z4012,台式钻床,（,2),立式钻床,立式钻床简称立钻。 图,2-44,为,Z5125,立钻。 立钻的最大钻孔直径有,25 mm,、,35 mm,、,40 mm,和,50 mm,等规格。立钻主要由主轴、 主轴变速箱、 进给箱、 立柱、 工作台和机座等组成。电动机的运动通过主轴变速箱使主轴获得所需的各种转速,主轴变速箱与车床的变速箱相似,钻小孔时转速需要高些,钻大孔时转速应低些。立式钻床适宜加工小型工件上的中小孔。,图,2-44 Z5125,立式钻床,（,3),摇臂钻床, 图,2-45,为,Z3050,摇臂钻床。 它有一个能绕立柱旋转的摇臂,摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动,同时主轴箱还能在摇臂上作横向移动,主轴可沿自身轴线垂向移动或进给。 由于摇臂钻床的这些特点,操作时不需移动工件就能很方便地调整刀具的位置,以对准被加工孔的中心。因此,摇臂钻床适宜加工一些笨重的大型工件及多孔工件上的大、 中、 小孔,广泛应用于单件和成批生产中。,图,2-45 Z3050,摇臂钻床,2.,钻孔用的刀具,钻头是钻孔用的刀具。常见的孔加工刀具有麻花钻、 中心钻、 锪钻和深孔钻等,其中应用最广泛的是麻花钻。钻头大多用高速钢制成,经过淬火和回火处理,其工作部分硬度达,62HRC,以上。钻头由工作部分、 颈部、 柄部组成,如图,2-46,所示。,图,2-46,麻花钻的构造,(1),柄部。柄部用来把钻头装夹在钻夹头上或装在钻床主轴孔内。钻头有直柄和锥柄之分,一般直径小于,12 mm,的钻头是直柄钻头,它的切削扭矩小,;,直径大于,12 mm,的钻头多为锥柄钻头,它的切削扭矩大。锥柄的扁尾是使钻头从主轴锥孔中退出时供楔铁敲击之用的。,(2),颈部。颈部是柄部和工作部分的连接部分,刻有钻头的规格和商标。,(3),工作部分。钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分有横刃和两个对称的主切削刃,起着主要切削作用,;,导向部分起着引导钻头的作用,它由螺旋槽、 刃带、 齿背和钻芯组成。钻头有两条螺旋槽,其功能是形成切削刃和前角,并起着向孔外排屑和向孔内输送冷却液的作用。刃带是沿螺旋槽两条对称分布的窄带,切削时棱刃起修光孔壁的作用,(,也就是副切削刃,),。,钻头的直径靠近切削部分比靠近柄部要大些,每,100 mm,长度内直径往柄部减小,0.03,0.12 mm,这叫“倒锥”,目的是减少钻削时刃带与孔壁的摩擦热。钻头的实心部分叫钻芯,它用来连接两个刃瓣以保持钻头的强度和刚度。,3.,钻孔用的附件,麻花钻头按尾部形状的不同有不同的安装方法。锥柄钻头可以直接装入机床主轴的锥孔内。当钻头的锥柄小于机床主轴锥孔时,则需用图,2-47,所示的变锥套。由于变锥套要用于各种规格麻花钻的安装,所以套筒一般需要数只。柱柄钻头通常要用图,2-48,所示的钻夹头进行安装。,图,2-47,用变锥套安装与拆卸钻头,图,2-48,钻卡头,4.,钻孔的工艺特点,钻孔工艺有如下特点：,(1),容易产生引偏,。 引偏是孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象。由于钻头横刃定心不准,钻头刚性和导向作用较差,切入时钻头易偏移、 弯曲。在钻床上钻孔易引起孔的轴线偏移和不直,;,在车床上钻孔易引起孔径扩大,(,图,2-49),。,图,2-49,钻孔引偏,(2),排屑困难,。 钻孔的切屑较宽,容屑槽尺寸又受到限制,切屑在孔内被迫卷成螺旋状,流出时与孔壁发生剧烈摩擦,这样会挤压、 拉毛和刮伤已加工表面,降低已加工表面质量。有时切屑还可能阻塞在钻头的容屑槽中,甚至会卡死或折断钻头。为了改善排屑条件,可在钻头上修出分屑槽,将宽的切屑分成窄条,以利于排屑。当钻深孔时,应采用合适的深孔钻。,(3),切削温度高,刀具磨损快。切削时产生的切削热多,加之钻削为半封闭切削,切屑不易排出,切削热也不易传出。切削液难以注入到切削区,切屑、 刀具和工件之间的摩擦很大,使切削区温度升高,致使刀具磨损加快,限制了钻削用量和生产效率的提高。,在实际生产中为了提高孔的加工精度,可采取如下措施,: ,仔细刃磨钻头,使两个切削刃的长度相等和顶角对称,从而使径向切削力互相抵消,减少钻孔时的歪斜,; ,在钻头上修磨出分屑槽,将宽的切屑分成窄条,以利于排屑,; ,用顶角,2,=90,100,的短钻头预钻一个锥形坑，这可以起到钻孔时的定心作用,(,图,2-50(a); ,用钻模为钻头导向,可减少钻孔开始时的引偏,特别是在斜面或曲面上钻孔时更有必要,(,图,2-50(b),。,图,2-50,减少引偏的措施,二、 扩孔与铰孔,1.,扩孔, 扩孔,(core drilling),是用扩孔钻对工件上已有的孔进一步扩大孔径并提高孔质量的加工方法。扩孔加工一般尺寸公差等级可达,IT10,IT9,表面粗糙度,R,a,值为,6.3,3.2,m,。对技术要求不太高的孔,扩孔可作为终加工,;,对精度要求高的孔,常作为铰孔前的预加工。由于是在已有孔上扩孔加工,因此切削量小,进给量大,生产率较高。扩孔可在钻床、 车床或镗床上进行。 图,2-51,所示为扩孔钻的外形及其钻头的放大部分。,图,2-51,扩孔钻,扩孔钻直径范围为,10,80 mm,与麻花钻相比,扩孔钻切削部分无横刃,切削时轴向力较小,改善了切削条件。扩孔钻的刀齿数,(,一般为,3,4,个,),和棱边比麻花钻多,排屑槽浅,扩孔钻的强度和刚度较高,工作时导向性好,切削平稳,扩孔加工的质量比钻孔高。 扩孔对孔的形状误差有一定的校正能力,大大提高了切削效率和加工质量,是孔的一种半精加工方法。,2 .,铰孔,铰孔是用铰刀对孔进行最后精加工。铰孔的尺寸公差等级可达,IT7IT6,表面粗糙度,R,a,值可达,1.6,0.8,m,。铰孔的加工余量很小,粗铰为,0.15,0.25 mm,精铰为,0.05,0.15 nm,。铰孔的方式有机铰和手铰两种,所用铰刀如图,2-52,所示。,图,2-52,铰刀类型,铰孔加工除了具有扩孔的优点之外,还由于铰刀的结构,(,见图,2-53),和切削条件使其比扩孔更为优越。主要有以下几点,: (1),铰刀一般有,6,12,个切削刃,制造精度高。,(2),铰刀具有修光部分,其作用是校准孔径、 修光孔壁。,(3),铰刀的容屑槽小,心部直径大,刚度好。,(4),铰孔的余量小,(,粗铰为,0.15,0.35 mm,精铰为,0.05,0.15 mm),切削力较小。,(5),铰孔时的切削速度较低,(,v,c,=1.5,10 m/min),产生的切削热较少,因此工件的受力变形和受热变形小,可避免积屑瘤的不利影响,使得铰孔质量比较高。 钻头、 扩孔钻和铰刀都是标准刀具。对于中等尺寸以下较精密的标准孔,在单件小批乃至大批大量生产中,均可采用钻扩铰这种典型的加工方案进行加工。 钻、 扩、 铰只能保证孔本身的精度,而不易保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度。为此,可以利用钻模进行加工,或者采用镗孔。,图,2-53,铰刀的结构,三、 镗削,镗削是在大型工件或形状复杂的工件上加工孔及孔系的基本方法。对于直径较大的孔、内成型面或孔内环槽等,镗削是唯一合适的加工方法。其优点是能加工大直径的孔,而且能修正上一道工序形成的轴线歪斜的缺陷。,镗孔的质量,(,主要指几何精度,),主要取决于机床精度,镗床上镗孔精度可达,IT7,级,表面粗糙度,R,a,值为,0.8,0.1,m,。由于镗床与镗刀的调整复杂,技术要求高,生产率较低。在大批量生产中为提高生产率并保证加工质量,通常使用镗模。镗削可以在镗床、 车床及钻床上进行。卧式镗床用于箱体、 机架类零件上的孔或孔系的加工,;,钻床或铣床用于单件小批生产,;,车床用于回转体零件上轴线与回转体轴线重合的孔的加工。,1.,镗床,镗床按结构和用途不同分为卧式镗床、 坐标镗床、 金刚镗床及其他镗床。其中卧式镗床应用最广泛。图,2-54,是卧式镗床,它由床身、 前立柱、 后立柱、 主轴箱、 主轴、 平旋盘、 工作台、 上滑座、 下滑座和尾架等部件组成。加工时,刀具装在主轴上或平旋盘的径向刀架上,从主轴箱处获得各种转速和进给量。主轴箱可沿前立柱上、 下移动，以实现垂直进给。工件装在工作台上与工作台一起随下滑座沿床身导轨作纵向移动或随上滑座沿下滑座上导轨作横向移动。此外,工作台还能绕上滑座上的圆形导轨在水平面内转一定的角度,图,2-54,卧式镗床,2.,镗刀,镗刀主要分单刃镗刀和浮动式镗刀,如图,2-55,所示。 一把镗刀可以加工出不同尺寸的孔,而且可以保证孔中心线的准确位置及相互位置精度。镗孔的生产率低,要求较高的操作技术,这是因为镗孔的尺寸精度要依靠调整刀具位置来保证。在成批生产中通常采用专用镗床,孔与孔之间的位置精度靠镗模的精度来保证。一般镗孔的尺寸公差等级为,IT8,IT7,表面粗糙度,R,a,值为,1.6,0.8,m,;,精细镗时,尺寸公差等级可达,IT7,IT6,表面粗糙度,R,a,值为,0.8,0.2,m,。 镗孔主要用于加工机座、 箱体、 支架等大型零件上孔径较大、 尺寸精度和位置精度要求高的孔系。,图,2-55,镗刀,3.,镗削的基本工艺,在卧式镗床上能完成的加工工艺见图,2-56,。镗孔时镗刀装在主轴上作主运动,工作台作纵向进给运动。对于浅孔的加工,镗杆短而粗,刚性好,镗杆可悬臂安装进行加工,(,图,2-56(a);,若加工深孔或距主轴端面较远的孔,一般使用后立柱上的尾架来支承镗杆,以提高刚度,(,图,2-56(b),。,图,2-56,卧式镗床主要加工方法示例,第四节 刨削、 插削与拉削,一、刨削,1.,刨床,（,1),牛头刨床,在牛头刨床上刨削时,刨刀的往复直线运动是主运动,工作台带动工件作间歇的进给运动,它适宜刨削长度不超过,1000 mm,的中小型工件。 图,2-57,所示为,B6065,牛头刨床。牛头刨床主要由床身、 滑枕、刀架、 工作台、 横梁、 底座等部分组成。,图,2-57 B6065,牛头刨床,（,2),龙门刨床,图,2-58,所示为,B2010A,型龙门刨床的结构图。在龙门刨床上刨削时,工件随工作台所作的往复直线运动是主运动,刨刀作间歇的进给运动。横梁上的刀架可沿横梁导轨水平间歇移动,以刨削工件的水平面,;,在立柱上的侧刀架可沿立柱导轨垂直间歇移动,以刨削工件的垂直面,;,刀架还能绕转盘转动一定角度,以用来刨削斜面。横梁还可沿立柱导轨上下升降,以调整刀具与工件的相对位置。 龙门刨床主要用于加工大型零件上的大平面或长而窄的平面,也常用于同时加工多个中小型零件的平面。,图,2-58 B2010A,龙门刨床,2.,刨刀,刨刀的形状与车刀相似,只是因为刨刀在切入工件时要承受很大的冲击力,所以刨刀刀杆截面较粗大,以增加刀杆的刚性和防止折断。直杆刨刀刨削时,如果加工余量不均匀会造成切削深度突然增大,或切削刃遇到硬质点时切削力突然增大,此时将使刨刀弯曲变形,使之绕,O,点画一圆弧,如图,2-59(a),所示,造成切削刃切入已加工表面,降低了已加工表面的质量和尺寸精度,同时也容易损坏切削刃。为避免上述情况的发生,可采用弯杆刨刀,当切削力突然增大时,刀杆产生的弯曲变形会使刀尖离开工件,避免了刀尖扎入工件,如图,2-59(b),所示。,图,2-59,刨刀,4.,刨削加工的基本工艺,刨削主要用来加工平面,(,包括水平面、 垂直面和斜面,),也广泛地用于加工直槽、 燕尾槽和,T,形槽等。如果进行适当的调整和增加某些附件,还可以用来加工齿条、 齿轮、 花键和母线为直线的成型面等。刨削的主要工艺如图,2-60,所示。,图,2-60,刨削的主要工作,5.,刨削加工的特点,(1),成本低。刨床结构简单,调整操作方便。刨刀为单刃刀具,制造方便,容易刃磨,价格低。,(2),适应性广。 刨削可以适应多种表面的加工,如平面、,V,形槽、 燕尾槽、,T,形槽及成型表面等。在刨床上加工床身、 箱体等平面,易于保证各表面之间的位置精度。,(3),生产率较低。 影响生产率的因素有如下几点,: , 刨削的主运动是往复直线运动,回程时不切削,加工是不连续的,增加了辅助时间。, 一般只用单刃刨刀进行加工。 刨刀在切入、 切出时产生较大的冲击、 振动,因而限制了切削用量的提高。,因此,刨削一般用在单件小批或修配生产中。但是,当加工狭长平面如导轨、 长直槽时,由于减少了进给次数,或在龙门刨床上采用多工件、 多刨刀刨削时,刨削生产率可能高于铣削。,(3),加工质量较低。 精刨平面的尺寸公差等级一般可达,IT9,IT8,级,表面粗糙度,R,a,值为,6.3,1.6,m,刨削的直线度较高,可达,0.04,0.08 mm/m,。,二、 插削,1.,插床,插床实际上是一种立式的刨床,(,见图,2-61),它的结构原理与牛头刨床属于同一类型,只是在结构形式上略有区别。插床的滑枕带动刀具在垂直方向上下往复移动为主运动。工作台由下拖板、 上拖板及圆工作台三部分组成。下拖板可作横向进给,上拖板可作纵向进给,圆工作台可带动工件回转。,图,2-61 B5020,插床,2.,插削加工,在插床上插削主要应用于加工各种零件内外直线型面,如带轮、 齿轮、 蜗轮等零件上的键槽、 花键槽等,也可以加工多边形孔。在插床上插削方孔和孔内键槽的方法如图,2-62,所示。插床上多用三爪自定心卡盘、 四爪单动卡盘和插床分度头等安装工件,也可用平口钳和压板螺栓安装工件。插削的表面粗糙度,R,a,值为,6.3,1.6,m,。由于插削与刨削加工一样,生产效率低,故主要用于单件小批生产和修配加工。,图,2-62,插削方孔和孔内键槽,三、 拉削,拉削加工是在拉床上用拉刀加工工件的内表面或外表面的工艺方法。拉削时,拉刀的直线移动是主运动。拉削无进给运动,其进给运动是靠拉刀的每齿升高来实现的,所以拉削可以看做是按高低顺序排列的多把刨刀来进行的刨削过程。,1.,拉床,拉床是用拉刀进行加工的机床,常用的拉床按照加工表面可分为内表面和外表面拉床,按照结构和布局可分为立式、 卧式和连续式拉床等。图,2-63,所示为卧式内拉床的示意图。在床身内装有液压驱动系统,活塞拉杆的右端装有随动支架和刀架,分别用以支撑和夹持拉刀。拉刀左端穿过工件预加工孔后夹在刀架上,工件贴靠在床身的支撑上。当活