机械制造基础第3版 宋昭祥机械制造基础 第九章

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1、机械制造基础,第九章铣削 刨削 磨削加工,第一节 铣 削 加 工,在铣床上用铣刀对工件进行切削加工的过程称为铣削加工。它是切削加工的常用方法之一。 铣削时,一般为铣刀作旋转的主运动,工件作直线或曲线的进给运动(图1-9-1)。 铣削时的切削用量如下: (1)铣削速度vc 铣刀最大直径处切削刃的线速度,按vc=dn/(100060)计算,式中d为铣刀的最大直径,n为铣刀的转速。,第一节 铣 削 加 工,图1-9-1 铣削时的运动与铣削用量 a)用圆柱铣刀铣削 b)用面铣刀铣削 c)用立铣刀铣削,第一节 铣 削 加 工,(2)进给量f 铣削中的进给量有三种表示方法: 1)每齿进给量fz。铣刀每转过

2、一个刀齿时,工件沿进给方向移动的距离,单位为mm/z(z为铣刀齿数)。fz是选择进给量的依据。 2)每转进给量fr。铣刀每转一转时,工件沿进给方向所移动的距离,单位为mm/r。 3)每分钟进给量fm。铣刀每旋转1min,工件沿进给方向所移动的距离,单位为mm/min。在实际工作中,一般按fm来调整机床进给量的大小。 fz、fr、fm之间有如下关系 fr=fzz fn=frn=fzzn 式中 n 铣刀转速(r/min)。 (3)背吃刀量ap 铣削中的背吃刀量为待加工表面与已加工表面间的垂直距离,即铣刀切入工件被切削层的深度。,第一节 铣 削 加 工,一、铣床 主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床

3、称为铣床。铣床的种类很多,常用的有卧式铣床和立式铣床。卧式铣床可分为万能升降台铣床和卧式升降台铣床。 下面以常用的X6132型万能升降台铣床为例进行介绍。,第一节 铣 削 加 工,1. X6132型万能升降台铣床的型号 按GB/T 153752008金属切削机床型号编制方法规定,X6132的含义如下:,第一节 铣 削 加 工,图1-9-2 X6132型万能升降台铣床外形图 1床身 2电动机 3主轴变速机构 4主轴 5横梁 6刀杆 7吊架 8纵向工作台 9转台 10横向工作台 11升降台,第一节 铣 削 加 工,2. X6132型万能升降台铣床的组成 图1-9-2所示为X6132型万能升降台铣床

4、外形图。其主要组成部分如下: (1)床身 用于固定、支撑其他部件。其顶面有水平导轨供横梁移动;前面有垂直导轨供升降台升降;内部装有主轴、变速机构、润滑油泵、电气设备;后部装有电动机。 (2)横梁 用于安装吊架,以便支撑刀杆外伸端。,第一节 铣 削 加 工,(3)主轴 用于安装刀杆并带动铣刀旋转。 (4)纵向工作台 用于安装夹具和工件并带动它们作纵向进给。侧面有挡块,可使纵向工作台实现自动停止进给;下面回转台可使纵向工作台在水平面内偏转45。 (5)横向工作台 用于带动纵向工作台一起作横向进给。 (6)升降台 用于带动纵、横向工作台上下移动,以调整纵向工作台面与铣刀的距离和实现垂直进给。其内部装

5、有机动进给变速机构和进给电动机。,第一节 铣 削 加 工,二、铣削加工的工艺特点和应用 1.铣削的工艺特点 1)生产率较高 铣刀是典型的多刃刀具,铣削时有多个切削刃同时参加工作,总的切削宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转运动,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 铣刀的切削刃切入和切出时会产生冲击,并引起同时工作切削刃数的变化;每个切削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,容易产生振动。铣削过程的不平稳性,限制了铣削加工质量与生产率的进一步提高。 (3)散热条件较好 铣刀切削刃间歇切削,可以得到一定的冷却,因而散热条件较好。但是,切

6、入切出时热的变化、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。 (4)加工成本较高 这是因为铣床结构比较复杂,铣刀的制造和刃磨比较困难。,第一节 铣 削 加 工,2.铣削的应用 铣削的形式很多,铣刀的类型和形状多种多样,再加上分度头、回转工作台及立铣头等附件的应用,使铣削的加工范围更加广泛。图1-9-3所示为在铣床上能完成的主要工作。 铣削加工尺寸公差等级一般可达IT7IT8,表面粗糙度Ra值可达1.66.3m。,第一节 铣 削 加 工,图1-9-3 在铣床上能完成的主要工作 a)端铣平面 b)周铣平面 c)立铣刀铣直槽 d)三面刃铣刀铣直槽 e)键槽铣刀铣键槽 f)铣角度槽

7、g)铣燕尾槽 h)铣T形槽 i)在圆形工作台上用立铣刀铣圆弧槽 j)铣螺旋槽 k)指形铣刀铣成形面 l)盘状铣刀铣成形面,第二节 刨 削 加 工,在刨床上用刨刀对工件进行切削加工的过程称为刨削加工。 这种加工方法通过刀具和工件之间产生相对的直线往复运动来达到刨削工件表面的目的。 牛头刨床是刨削加工中最常用的机床。当用这种机床加工水平面时,刀具的直线往复运动为主运动,工件的间歇移动为进给运动。此时,切削用量采用平均切削速度vc、进给量f及背吃刀量ap (图1-9-4)。,刨 削 加 工,(1)切削速度vc 刨削时,工件和刨刀的平均相对速度,其值按vc=2Lnr/(100060)计算。vc一般取0

8、.280.83m/s。 (2)进给量f 刨刀每往复一次,工件移动的距离,其取值范围为0.333.3mm/r。 (3)背吃刀量ap 刨削中的背吃刀量是工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。ap一般取0.52mm。,图1-9-4 牛头刨床的刨削运动和切削用量,刨 削 加 工,一、刨床 用刨刀加工工件表面的机床称为刨床。其种类较多,常用的是牛头刨床和龙门刨床。下面以B6065型牛头刨床为例进行介绍。 1.刨床的型号 按GB/T 153752008的规定,B6065型牛头刨床的型号含义如下:,刨 削 加 工,2.刨床的组成 图1-9-5所示为B6065型牛头刨床外形图,其主要组成部分如下: (1)

9、床身 用于支撑和连接各部件。其内部有传动机构,顶面有供滑枕作往复运动用的导轨,侧面有供工作台升降用的导轨。 (2)滑枕 主要用来带动刨刀作直线往复运动。其前端装有刀架。 (3)刀架 其功用是夹持刨刀(图1-9-5)。当摇动其上的手柄时,滑板便可沿转盘上的导轨带动刀具作上下移动。若松开转盘上的螺母,将转盘扳转一定角度,则可实现刀架斜向进给。在滑板上还装有可偏转的刀座。抬刀板可以绕刀座的A轴抬起,以减小回程时刀具与工件间的摩擦。 (4)工作台 用来安装工件。它不仅可随横梁作上下调整,还可沿横梁作水平方向的移动或进给运动。 (5)传动机构 B6065型牛头刨床采用的是机械传动。,刨 削 加 工,二、

10、刨削加工的工艺特点和应用 1.刨削的工艺特点 1)刨床的结构简单,调整、操作方便;刨刀形状简单,制造、刃磨和安装比较方便;能加工多种平面、斜面、沟槽等表面,适应性较好。 2)生产率一般较低。刨削时,回程不切削;刀具切入和切出时有冲击,限制了切削用量的提高。 3)加工精度中等。一般刨削的尺寸公差等级可达IT8IT9,表面粗糙度Ra值可达1.63.2m。,刨 削 加 工,2.刨削的应用 刨削主要用于加工各种平面、沟槽、斜面。图1-9-6所示为在牛头刨床上所能完成的部分工作。,图1-9-5 B6065型牛头刨床外形图 a)外形图 b)刀架 1工作台 2刀架 3滑枕 4床身 5摆杆机构 6变速机构 7

11、进给机构 8横梁 9刀夹 10抬刀板 11刀座 12滑板 13刻度盘 14转盘,刨 削 加 工,图1-9-6 在牛头刨床上所能完成的部分工作 a)刨平面 b)刨垂直面 c)刨台阶面 d)刨斜面 e)刨直槽 f)切断 g)刨T形槽 h)刨成形面,第三节 磨 削 加 工,在机床上用砂轮作为刀具对工件表面进行加工的过程称为磨削加工。磨削加工是零件精加工的主要方法之一。 如图1-9-7所示,磨外圆时,砂轮的旋转为主运动,同时砂轮又作横向进给运动;工件的旋转为圆周进给运动,同时工件又作纵向进给运动。 磨削用量包括磨削速度vc、圆周进给量fw、纵向进给量fx、背吃刀量ap。 (1)磨削速度vc 磨削速度是

12、指磨削过程中砂轮外圆的线速度,按vc=dn/(100060)计算,式中的d和n分别是砂轮的直径和转速。外圆磨削时,vc取3050m/s。 (2)圆周进给量fw 圆周进给量一般用工件外圆的线速度vw来表述和度量。vw可按vc=dn/(100060)计算,式中的d、n为工件的直径和转速。一般粗磨外圆时,vw取0.51m/s;精磨外圆时,vw取0.050.1m/s。,第三节 磨 削 加 工,(3)纵向进给量fa 纵向进给量是指工件每转一周时沿本身轴线方向移动的距离,其值比砂轮宽度B小,一般fa=(0.20.8)B,单位为mm/r。 (4)背吃刀量ap 磨削过程中的背吃刀量是工作台每行程内砂轮相对工件

13、横向移动的距离,也称径向进给量fr,单位为mm/r。一般ap取0.0050.05mm/r。 从本质上讲,磨削是一种切削,砂轮表面上的每个磨粒,可以近似地看成是一个微小刀齿;突出的磨粒尖棱,可以认为是微小的切削刃。其切削过程大致可分为三个阶段,如图1-9-8所示。在第一阶段,磨粒从工件表面滑擦而过,只有弹性变形而无切屑;第二阶段,磨粒切入工件表层,刻划出沟痕并形成隆起;第三阶段,切削厚度增大至某一临界值,切下切屑,第三节 磨 削 加 工,图1-9-7 磨外圆时的运动和磨削用量,第三节 磨 削 加 工,图1-9-8 磨粒切削过程,由此可知,磨削加工的实质是磨粒微刀对工件进行切削、刻划和滑擦三种作用

14、的综合加工过程。,第三节 磨 削 加 工,一、磨床 以砂轮作磨具的机床称为磨床。磨床的种类很多,常用的有万能外圆磨床、普通外圆磨床、内圆磨床、平面磨床等几种。下面以常用的M1432A型万能外圆磨床和M7120A型卧轴矩台平面磨床为例进行介绍。,第三节 磨 削 加 工,(一)M1432A型万能外圆磨床 1.M1432A型万能外圆磨床的型号 按GB/T 153752008的规定,M1432A的含义如下:,第三节 磨 削 加 工,2.M1432A型万能外圆磨床的组成及其作用 图1-9-9所示为M1432A型万能外圆磨床外形图。它的主要组成部分的名称和作用如下。,图1-9-9 M1432A万能外圆磨床

15、外形图 1头架 2砂轮 3内圆磨头 4磨架 5砂轮架 6尾座 7上工作台 8下工作台 9床身 10横向进给手轮 11纵向进给手轮 12换向挡块,第三节 磨 削 加 工,(1)床身 床身用于支撑和连接各部件。其上部装有工作台和砂轮架,内部装有液压传动系统。床身上的纵向导轨供工作台移动用,横向导轨供砂轮架移动用。 (2)工作台 工作台由液压驱动,沿床身的纵向导轨作直线往复运动,使工件实现纵向进给。在工作台前侧面的T形槽内,装有两个换向挡块,用以控制工作台自动换向。工作台也可手动。工作台分上下两层,上层可在水平面内偏转一个较小的角度(8),以便磨削圆锥面。 (3)头架 头架上有主轴,主轴端部可以安装

16、顶尖、拨盘或卡盘,以便装夹工件。主轴由单独的电动机通过带变速机构带动,使工件获得不同的转动速度。头架可在水平面内偏转一定的角度。,第三节 磨 削 加 工,(4)砂轮架 砂轮架用来安装砂轮,并由单独的电动机,通过带传动带动砂轮高速旋转。砂轮架可在床身后部的导轨上作横向移动。移动方式有自动间歇进给、手动进给、快速趋近工件和退出。砂轮架可绕垂直轴旋转某一角度。 (5)内圆磨头 内圆磨头是磨削内圆表面用的,在它的主轴上可装上内圆磨削砂轮,由另一个电动机带动。内圆磨头绕支架旋转,使用时翻下,不用时翻向砂轮架上方。 (6)尾座 尾座的套筒内有顶尖,用来支撑工件的另一端。尾座在工作台上的位置,可根据工件长度的不同进行调整。尾座可在工作台上纵向移动。扳动尾座上的杠杆,顶尖套筒可伸出或缩进,以便装卸工件。,第三节 磨 削 加 工,磨床工作台的往复运动采用无级变速液压传动。这是因为液压传动与机械运动、电气传动相比较。具有以下优点:能进行无级调速,调速方便且调速范围较广