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1、第五节工件的定位与装夹一、六点定位原理二、工件在数控铣床上的定位三、工件的夹紧一、六点定位原理1.六点定位原理2.六点定位原理的应用3.工件的定位3.工件的定位(1)完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。(2)不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求无影响，定位支承点的数目可以少于六个，这种定位情况称为不完全定位。(3)欠定位按照加工要求应该限制的自由度而没有被限制的定位称为欠定位。(4)过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。二、工件在数控铣床上的定位1.定位基准的选择原则2.
2、常见的定位方式及定位元件(表2-9)1.定位基准的选择原则(1)粗基准的选择原则选择粗基准时，必须达到以下两个基本要求：应保证所有加工表面都有足够的加工余量；应保证工件加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。1)当加工表面与不加工表面有位置精度要求时，应选择不加工表面作为粗基准，即在加工前，应该找正不加工表面，或以不加工表面作为粗基准定位加工。2)对所有表面都需要加工的工件，应该以加工余量最小的表面找正。3)应选用工件上强度、刚性好的表面作为粗基准，否则会将工件夹坏或松动。4)粗基准应选择平整光滑的表面，铸件装夹时应让开浇冒口部分。5)粗基准不能重复使用。1.定位基准的选择原则(2)精基准
3、的选择原则1)基准重合原则。图2-37设计基准与定位基准的关系1.定位基准的选择原则(3)辅助基准的选择辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准，如轴类零件加工所用的两个中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工艺上的需要才作出的。4)互为基准原则。5)便于装夹原则。2)基准统一原则。3)自为基准原则。1.定位基准的选择原则图2-38工艺凸台2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)表2-9常见定位元件及定位方式工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制自由度支承钉1、2、3、4、5、6支承板每个支承板也可设计为两个或两个以上小支承板1、2、3、固定支承与浮动支承1
4、、3固定支承2浮动支承1、2、3、固定支承与支承1、2、3、4固定支承5辅助支承1、2、3、4、5增加刚性，不限制自由度2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)表2-9常见定位元件及定位方式定位销（心轴）短销（短心轴）、长销（长心轴）、圆锥销单锥销、1固定销2活动销1、2、2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)表2-9常见定位元件及定位方式工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制自由度支承板或支承钉短支承板或支承钉（或）长支承板或两个支承钉、V形架窄V形架、宽V形架或两个窄V形架、垂直运动的窄活动V形架（或）定位套短套、长套、2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)表2-9常见定位
5、元件及定位方式半圆孔衬套短半圆孔、长半圆孔、锥套单锥套、1固定锥套2活动锥套1、2、2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)(1)工件以平面定位工件以平面定位时，常用的定位元件有固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承四类。1)固定支承。图2-39支承钉和支承板2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)图2-40可调支承2)可调支承。2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)图2-41浮动支承3)浮动支承。4)辅助支承。2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)(2)工件以圆孔定位工件以圆孔定位时，常用的定位元件有定位销、圆柱心轴和圆锥销，见表2-9。1)定位销。2)圆柱心轴。3)圆锥销。(3)工件以
6、外圆柱面定位工件以外圆柱面定位时的定位元件有支承扳、V形架，定位套、半圆孔衬套、锥套和三爪自定心卡盘等形式，数控铣床上最常用的是V形架。(4)工件以一面两孔定位一面两孔定位如图2-42所示，是数控铣床加工过程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一个较大平面和平面上相距较远的两个孔组合定位。2.常见的定位方式及定位元件(表2-9)图2-42一面两孔定位图2-43削边销三、工件的夹紧1.夹紧装置应具备的基本要求2.夹紧力方向和作用点的选择1.夹紧装置应具备的基本要求1)夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。2)夹紧力大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会
7、产生过大的夹紧变形。3)操作简单、方便、省力、安全。4)结构性好。2.夹紧力方向和作用点的选择1)夹紧力应朝向主要定位基准，如图2-44a所示，工件被镗孔与A面有垂直度要求，因此加工时以A面为主要定位基面，夹紧力FJ的方向应朝向A面。图2-44夹紧力方向示意图2.夹紧力方向和作用点的选择2)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心，如图2-45所示，夹紧力作用在支承面之外，导致工件倾斜和移动，破坏工件的定位。图2-45夹紧力作用点示意图2.夹紧力方向和作用点的选择图2-46夹紧力与切削力、3)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小，如图2-46所示，钻削A孔时，夹紧力F
8、J与轴向切削力FH、工件重力G的方向相同，加工过程所需的夹紧力为最小。2.夹紧力方向和作用点的选择4)夹紧力的方向和作用点应施加于工件刚性较好的方向和部位，如图2-47a所示，薄壁套筒工件的轴向刚性比径向刚性好，应沿轴向施加夹紧力；图2-47b所示薄壁箱体夹紧时，应作用于刚性较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点夹紧改为三点夹紧(图)。图2-47夹紧力与工件刚性的关系2.夹紧力方向和作用点的选择图2-48作用点靠近加工表面5)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。第六节数控铣床(加工中心)用夹具一、用机用平口台虎钳装夹工件二、机用平口台虎钳在铣削加工的应用三、用压板装夹工件四、压板装夹在铣削加
9、工中的应用五、其他装夹在铣削加工中的应用一、用机用平口台虎钳装夹工件图2-49机用台虎钳一、用机用平口台虎钳装夹工件1.利用百分表或划线校正2.利用定位键安装机用平口台虎钳3.把工件装夹在机用平口台虎钳内4.斜面工件在机用平口台虎钳内的安装2.利用定位键安装机用平口台虎钳图2-50校正台虎钳位置3.把工件装夹在机用平口台虎钳内4.斜面工件在机用平口台虎钳内的安装图2-51在台虎钳内夹斜面工件二、机用平口台虎钳在铣削加工的应用1.铣削垂直面2.铣削平行面3.在立式铣床上铣两端面4.在卧式铣床上铣两端面5.铣削沟槽1.铣削垂直面图2-52用台虎钳装夹垂直面(1)基准面没有与固定钳口贴合在装夹工件时
10、，即使固定钳口与铣床工作台面的垂直度很好，若工件的基准面没有与固定钳口贴合，则铣出的平面与基准面就不垂直。1.铣削垂直面1)工件基准面与固定钳口之间有切屑等杂物。2)工件的两对面不平行。图2-53在活动钳口处安放圆棒(2)固定钳口与工作台面不垂直机用平口台虎钳在制造时，固定钳口与底面是垂直的。1)在固定钳口处垫铜皮或纸片。2)在台虎钳底平面垫铜皮或纸片。1.铣削垂直面3)校正固定钳口的钳口铁(又称护片)。图2-54校正固定钳口的垂直度1.铣削垂直面(3)铣刀圆柱度超差把固定钳口安装成与主轴垂直时(图2-52a)，若铣刀切削刃磨成圆锥形(即有锥度)，则铣出的平面会与基准面不垂直。2.铣削平行面图
11、2-55用平行垫铁装夹2.铣削平行面1)平行垫铁的厚度不相等。2)平行垫铁的上下表面与工件和导轨之间有杂物。3)活动钳口在夹紧时产生上挠。4)工件贴住固定钳口的平面与基准面不垂直。(2)机用台虎钳的导轨面与工作台面不平行产生这种现象的原因是台虎钳底面与工作台面之间有杂物，以及导轨面本身不准。(3)铣刀圆柱度超差在铣平行面时，无论台虎钳钳口的安装方向是与主轴平行还是垂直，若铣刀的圆柱度超差，都会影响平行面的平行度。(1)基准面与机用平口台虎钳导轨面不平行这是铣平行面质量差的主要原因。3.在立式铣床上铣两端面图2-56铣两端面图2-57在卧式铣床上铣削两端面4.在卧式铣床上铣两端面5.铣削沟槽图2
12、-58用平口台虎钳装夹轴类零件三、用压板装夹工件1)压板的位置要安排适当，要压在工件刚性最好的地方，夹紧力的大小也应适当，不然刚性差的工件易产生变形。2)垫铁必须正确地放在压板下，高度要与工件相同或略高于工件，否则会降低压紧效果。3)压板螺栓必须尽量靠近工件，并且螺栓到工件的距离应小于螺栓到垫铁的距离，这样就能增大压紧力。4)螺栓要拧紧，否则会因压力不够而使工件移动，以致损坏工件、机床和刀具。5)在工件的光洁表面与压板之间，必须安置垫片(如铜片)，这样可以避免光洁表面因受压而损伤。三、用压板装夹工件6)在铣床的工作台面上，不能拖拉粗糙的铸件、锻件毛坯，以免将台面划伤。四、压板装夹在铣削加工中的
13、应用1.端面铣削垂直面2.端面铣削平行面1.端面铣削垂直面图2-59在卧式铣床上铣削垂直面2.端面铣削平行面(1)在立式铣床上铣削平行面若工件有阶台时，则可直接用压板把工件装夹在立式铣床的工作台面上，如图2-60所示，使基准面与工作台面贴合，随后用面铣刀铣削平行面。图2-60在立式铣床上铣削平行面2.端面铣削平行面图2-61在卧式铣床上铣削平行面(2)在卧式铣床上铣削平行面若工件上没有阶台时，可在卧式铣床上用面铣刀铣平行面，如图2-61所示。五、其他装夹在铣削加工中的应用1.用直角铁装夹进行铣削平面2.用V形块装夹铣削键槽3.用轴用台虎钳装夹铣削键槽4.定中心装夹铣削键槽5.用自定心台虎钳装夹
14、6.用专用及组合夹具装夹零件1.用直角铁装夹进行铣削平面图2-62铣削宽而薄的垂直面图2-63用V形块装夹工件铣键槽2.用V形块装夹铣削键槽3.用轴用台虎钳装夹铣削键槽图2-64装夹轴类零件4.定中心装夹铣削键槽图2-65定中心装夹5.用自定心台虎钳装夹6.用专用及组合夹具装夹零件图2-66用专用及组合夹具装夹零件第七节数控铣床(加工中心)刀具一、刀柄系统二、数控刀具选择第七节数控铣床(加工中心)刀具表2-10数控加工刀具的种类结构整体式镶嵌式焊接式机夹式可转位不转位减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具内冷式切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具
15、的切削刃部特殊形式复合刀具分类标准分类常 用 形 式备注第七节数控铣床(加工中心)刀具表2-10数控加工刀具的种类分类标准分类常 用 形 式备注材料高速钢刀具硬质合金刀具陶瓷刀具立方氮化硼刀具（CBN）金刚石刀具（PCD）切削工艺车削刀具外圆、内孔、外螺纹、内螺纹、车槽钻削刀具小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔镗削刀具粗镗、精镗铣削刀具面铣、立铣、三面刃铣一、刀柄系统1.刀柄2.常用的刀具系统(按夹持刀具分类)3.拉钉4.弹簧夹头及中间模块一、刀柄系统图2-67刀具系统结构1.刀柄(1)整体式刀柄刀具系统整体式刀柄刀具系统如图2-68所示，不同的刀具直接或通过刀具夹头与对应的刀柄连接组成所需要的刀
16、具系统。图2-68整体式刀具系统1.刀柄(2)模块式刀柄刀具系统所谓“模块式”是将整体式刀杆分解成柄部(主柄)、中间联接块(联接杆)、工作部(工作头)三个主要部分(模块)，然后通过各种联接结构，在保证刀杆联接精度、刚性的前提下，将这三部分联接成一整体，如图2-69所示。图2-69模块式刀具系统2.常用的刀具系统(按夹持刀具分类)图2-70各种常用刀具系统图2-71拉钉3.拉钉4.弹簧夹头及中间模块图2-72ER弹簧夹头4.弹簧夹头及中间模块图2-73KM弹簧夹头二、数控刀具选择1.孔加工刀具的选择2.铣刀的种类与选择1.孔加工刀具的选择(1)钻孔刀具及其选择钻孔刀具较多，如图2-74所示，常用
17、的有中心钻、标准麻花钻、可转位浅孔钻、扩孔钻、深孔钻、锪孔钻和扁钻等。图2-74钻孔刀具1)中心钻。2)标准麻花钻。3)标准扩孔钻。1.孔加工刀具的选择4)可转位浅孔钻。5)喷吸钻。6)锪钻。(2)镗孔刀具及其选择镗孔所用刀具为镗刀。图2-75单刃镗刀1.孔加工刀具的选择图2-77可调精镗刀图2-76双刃镗刀1.孔加工刀具的选择图2-78粗镗刀刀头1.孔加工刀具的选择图2-79精镗刀刀头1.孔加工刀具的选择图2-80可调式双刃粗镗头1.孔加工刀具的选择图2-81标准机用铰刀(4)螺纹孔加工刀具数控铣床(加工中心)大多采用攻螺纹的加工方法来加工内螺纹。(3)铰孔刀具及其选择加工中心上使用的铰刀多
18、是通用标准铰刀。图2-82机用丝锥1.孔加工刀具的选择2.铣刀的种类与选择图2-83面铣刀(1)面铣刀面铣刀如图2-83所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。2.铣刀的种类与选择表2-11面铣刀的前角工件材料刀具材料钢铸铁黄铜、青铜铝合金高速钢1020515102530硬质合金-1515-5546152.铣刀的种类与选择(2)立铣刀立铣刀(图2-84)是数控机床上用得最多的一种铣刀。图2-84立铣刀(3)模具铣刀模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀(圆锥半角/2=3、5、7、10)、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。2
19、.铣刀的种类与选择图2-85球头铣刀2.铣刀的种类与选择图2-86键槽铣刀(4)键槽铣刀键槽铣刀如图2-86所示，它一般有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心既像立铣刀，又像钻头。2.铣刀的种类与选择图2-87几种常见的成形铣刀(5)鼓形铣刀鼓形铣刀的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。(6)成形铣刀常见的几种成形铣刀如图2-87所示，一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台阶等。第八节数控铣床(加工中心)常用工具简介一、加工中心用对刀仪二、加工中心用对刀器三、锁刀座与扳手一、加工中心用对刀仪图2-88加工中心对刀仪及其使用原理一、加工中心用对刀仪1.刀柄定位机构2.测头部分3. Z、X轴尺寸测量机构4.测量数据处理装置图2-89机械偏心式寻边器二、加工中心用对刀器图2-90电子式寻边器二、加工中心用对刀器二、加工中心用对刀器图2-91机械式Z向对刀器二、加工中心用对刀器图2-92电子式Z向设定器三、锁刀座与扳手图2-93扳手与锁刀座
