第2章 數(shù)控加工技術(shù)2

1、1第第2章章 數(shù)控銑床常用工具數(shù)控銑床常用工具2.1 數(shù)控銑床數(shù)控銑床/加工中心刀具系統(tǒng)加工中心刀具系統(tǒng)2.1.1 數(shù)控銑床數(shù)控銑床/加工中心對(duì)刀具的基本要求加工中心對(duì)刀具的基本要求 1、 高剛度、高強(qiáng)度 2、高耐用度 3、刀具精度 2.1.2 數(shù)控加工刀具的特點(diǎn)數(shù)控加工刀具的特點(diǎn)2.1.3 數(shù)控銑床數(shù)控銑床/加工中心刀具的材料加工中心刀具的材料1、高速鋼 （High Speed Steel）2、硬質(zhì)合金 （Cemented Carbide）3、陶瓷（Ceramics)4、立方氮化硼 （CBN） 2 2.1.4 數(shù)控銑床數(shù)控銑床/加工中心刀具系統(tǒng)加工中心刀具系統(tǒng)1、工具系統(tǒng)、工具系統(tǒng) （1）、

2、整體式工具系統(tǒng)TSG（2）模塊式工具系統(tǒng)TM2、刀柄系統(tǒng)、刀柄系統(tǒng)（1）刀柄 （2）拉釘 （3）彈簧夾頭及中間模塊3 圖24 拉釘 圖25 彈簧夾頭 a）精鏜刀中間模塊 b）攻絲夾套 c）鉆夾頭接柄圖26 中間模塊4 2.2 數(shù)控銑床/加工中心的刀具種類(lèi) 2.2.1 輪廓銑削刀具輪廓銑削刀具1、面銑刀、面銑刀 圖2-7可轉(zhuǎn)位銑刀5 2、立銑刀、立銑刀 直柄立銑刀錐柄立銑刀 錐柄鍵槽銑刀 直柄鍵槽銑刀 多刃球頭立銑刀雙刃球頭立銑刀6 二、孔類(lèi)零件加工刀具二、孔類(lèi)零件加工刀具1、鉆頭、鉆頭圖212 加工中心用鉆頭2、鉸刀、鉸刀圖2-13 鉸刀7 圖2-14 其它常用鉸刀8 3、鏜孔的刀具、鏜孔的刀

3、具圖215 傾斜型單刃粗鏜刀 圖216 可調(diào)精鏜刀 圖217 精鏜微調(diào)鏜刀圖218 雙刃鏜刀 圖219 粗鏜刀刀頭 圖220 精鏜刀刀頭9 4、螺紋孔加工刀具、螺紋孔加工刀具 圖2-21 機(jī)用絲錐 圖222 攻絲夾頭刀柄圖2-23 單刃螺紋銑削刀具圖2-24 刃螺紋銑削刀具10 2.3 數(shù)控銑床夾具數(shù)控銑床夾具2.3.1 夾具的組成夾具的組成(1) 定位元件 (2) 夾緊裝置 (3) 對(duì)刀或?qū)蜓b置 (4) 連接元件 (5) 夾具體 (6) 其它或元件 11 2、數(shù)控銑床對(duì)對(duì)夾具的基本要求、數(shù)控銑床對(duì)對(duì)夾具的基本要求 實(shí)際上數(shù)控銑削加工時(shí)般不要求很復(fù)雜的夾具，只要求有簡(jiǎn)單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以

4、了。其設(shè)計(jì)原理也與通用銑床夾具相同，結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)， 里只提出幾點(diǎn)基本要求： （1）為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及程編坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。 （2）為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開(kāi)敞，因此夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過(guò)程中發(fā)生碰撞。 （3）夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過(guò)程中更換夾緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)，當(dāng)非要在加工過(guò)程中更換夾緊點(diǎn)不可時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破

5、壞夾具或工件定位精度。 12 機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，按其通用化程度可分為通用夾具、專(zhuān)用夾具、成組夾具和組合夾具等幾種類(lèi)型。 （1）通用夾具 車(chē)床的卡盤(pán)、頂尖和數(shù)控銑床上的平口鉗、分度頭等均屬于通用夾具。這類(lèi)夾具已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。其特點(diǎn)是通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾工件時(shí)無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整即可，主要用于單件小批量生產(chǎn)。 （2）專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具是專(zhuān)為某個(gè)零件的某道工序設(shè)計(jì)的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。但這類(lèi)夾具的設(shè)計(jì)和制造的工作量大、周期長(zhǎng)、投資大，只有在大批大量生產(chǎn)中才能充分發(fā)揮它的經(jīng)濟(jì)效益。 （3）成組夾具 成組夾具是隨著成組加工技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是根據(jù)成組加工工藝，把工件按形狀尺寸和工藝

6、的共性分組，針對(duì)每組相近工件而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。其特點(diǎn)是使用對(duì)象明確、結(jié)構(gòu)緊湊和調(diào)整方便。 （4）組合夾具 組合夾具是由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的專(zhuān)用夾具。它具有專(zhuān)用夾具的優(yōu)點(diǎn)，用完后可拆卸存放，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少了加工成本。因此，組合夾具既適用于單件及中、小批量生產(chǎn)，又適用于大批量生產(chǎn)。3、常用夾具種類(lèi)、常用夾具種類(lèi)13 4、數(shù)控銑削夾具的選用原則、數(shù)控銑削夾具的選用原則 在選用夾具時(shí)，通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量，生產(chǎn)效率，質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)性等，選用時(shí)可 照下列原則： （1）在生產(chǎn)量小或研制時(shí)，應(yīng)廣泛采用萬(wàn)能組合夾具，只有在組合夾具無(wú)法解決工件裝夾時(shí)才可放棄； （2）小批或成批生產(chǎn)

7、時(shí)可考慮采用專(zhuān)用夾具，但應(yīng)盡量簡(jiǎn)單； （3）在生產(chǎn)批量較大時(shí)可考慮采用多工位夾具和氣動(dòng)；液壓夾具。 14 1、平口鉗和壓板、平口鉗和壓板2.3.2 單件小批量夾具介紹單件小批量夾具介紹 平口鉗具有較大的通用性和經(jīng)濟(jì)性，適用于尺寸較小的方形工件的裝夾。常用精密平口鉗如圖227所示，常采用機(jī)械螺旋式、氣動(dòng)式或液壓式夾緊方式。 圖227 平口鉗15 對(duì)于較大或四周不規(guī)則的工件，無(wú)法采用平口鉗或其他夾具裝夾時(shí)，可直接采用壓板(圖228)進(jìn)行裝夾。加工中心壓板通常采用T形螺母與螺栓的夾緊方式。 圖228 壓板、墊鐵與T形螺母 圖229 卡盤(pán) 卡盤(pán)根據(jù)卡爪的數(shù)量分為二爪卡盤(pán)、三爪自定心卡盤(pán)（圖229a）、

8、四爪單動(dòng)卡盤(pán)（圖229b）六爪卡盤(pán)等幾種類(lèi)型。 16 許多機(jī)械零件，如花鍵、離合器、齒輪等零件在加工中心上加工時(shí)，常采用分度頭分度的辦法來(lái)等分每一個(gè)齒槽，從而加工出合格的零件。分度頭是數(shù)控銑床或普通銑床的主要部件。在機(jī)械加工中，常用的分度頭有萬(wàn)能分度頭（圖230a）、簡(jiǎn)單分度頭（圖230b）、直接分度頭等， a）萬(wàn)能分度頭 b) 簡(jiǎn)單分度頭17 2.3.3 中、小批量及大批量工件的裝夾中、小批量及大批量工件的裝夾 中、小批量工件在加工中心上加工時(shí)，可采用組合夾具進(jìn)行裝夾。而大批量工件加工時(shí)，大多采用專(zhuān)用夾具或成組夾具進(jìn)行裝夾，但由于加工中心較適合單件、小批量工件的加工。因此，此類(lèi)夾具在數(shù)控機(jī)床

9、上運(yùn)用不多。 總之，加工中心上零件夾具的選擇要根據(jù)零件精度等級(jí)，零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品批量及機(jī)床精度等情況綜合考慮。選擇順序是：首先考慮通用夾具，其次考慮組合夾具，最后考慮專(zhuān)用夾具、成組夾具。 18 2.4 數(shù)控銑床/加工中心常用量具 2.4.1 量具的類(lèi)型量具的類(lèi)型 1、實(shí)物類(lèi)量具 2、卡尺類(lèi)量具3、千分尺類(lèi)量具4、角度類(lèi)量具5、指示表類(lèi)量具6、形位誤差類(lèi)量具7、綜合類(lèi)量具8、其它19 2.4.2 外形輪廓的測(cè)量與分析外形輪廓的測(cè)量與分析 外形輪廓測(cè)量常用量具如圖231所示，游標(biāo)卡尺（a）和千分尺（b）主要用于尺寸精度的測(cè)量，而萬(wàn)能角度尺（1c）和直角尺（d）進(jìn)行角度的測(cè)量。 a) 游標(biāo)卡尺 b

10、)千分尺 c)萬(wàn)能角度尺 d)直角尺201游標(biāo)卡尺212螺旋測(cè)微量具1-尺架；2-固定測(cè)砧；3-測(cè)微螺桿；4-螺紋軸套；5-固定刻度套筒；6-微分筒；7-調(diào)節(jié)螺母；8-接頭；9-墊片；10-測(cè)力裝置；11-鎖緊螺釘；12-絕熱板。圖 3-38 025mm外徑百分尺 圖3-39 百分尺的讀數(shù)22 2.4.3 孔的測(cè)量及孔加工精度誤差分析孔的測(cè)量及孔加工精度誤差分析1、孔徑的測(cè)量 孔徑尺寸精度要求較低時(shí)，可采用直尺、內(nèi)卡鉗或游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，如本任務(wù)中9mm、15mm孔徑的測(cè)量。 （1）內(nèi)卡鉗測(cè)量 當(dāng)孔口試切削或位置狹小時(shí)，使用內(nèi)卡鉗顯得方便靈活 （2）塞規(guī)測(cè)量塞規(guī)是一種專(zhuān)用量具，一端為通端，另一

11、端為止端。 數(shù)顯內(nèi)卡鉗 光環(huán)規(guī)和塞規(guī)23 （3）內(nèi)徑百分表測(cè)量 內(nèi)徑百分表測(cè)量?jī)?nèi)孔時(shí)，圖中左端觸頭在孔內(nèi)擺動(dòng)，讀出直徑方向的最大尺寸即為內(nèi)孔尺寸。內(nèi)徑百分表適用深度較大內(nèi)孔的測(cè)量。 （4）內(nèi)徑千分尺測(cè)量 內(nèi)徑千分尺（的測(cè)量方法和外徑千分尺的測(cè)量方法相同，但其刻線方向和外徑千分尺相反，相應(yīng)其測(cè)量時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向也相反。內(nèi)徑千分尺不適合深度較大孔的測(cè)量。 內(nèi)徑百分表 內(nèi)徑千分尺24 2.4.4 螺紋的測(cè)量螺紋的測(cè)量 實(shí)際生產(chǎn)中一般齒輪都用小鉆頭來(lái)代替三針，所選鉆頭的直徑應(yīng)該小于螺距，所得結(jié)果須憑經(jīng)驗(yàn)減去各種誤差?，F(xiàn)在測(cè)螺紋中徑一般都用螺紋千分尺，但對(duì)于大螺紋或者非標(biāo)準(zhǔn)螺紋、單件生產(chǎn)條件下的測(cè)量，三針?lè)?/p>

12、還是很經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確且實(shí)用的。 （1）大、小徑的測(cè)量 外螺紋大徑和內(nèi)螺紋的小徑的公差一般較大，可用游標(biāo)卡尺或千分尺測(cè)量。（2）螺距的測(cè)量 螺距一般可用鋼直尺或螺距規(guī)測(cè)量。由于普通螺紋的螺距一般較小，所以采用鋼直尺測(cè)量時(shí)，最好測(cè)量10個(gè)螺距的長(zhǎng)度，然后除以10，就得出一個(gè)較正確的螺距尺寸。（3）中徑的測(cè)量 對(duì)精度較高的普通螺紋，可用螺紋千分尺直接測(cè)量，所測(cè)得的千分尺的讀數(shù)就是該螺紋中徑的實(shí)際尺寸；也可用“三針”進(jìn)行間接測(cè)量（三針測(cè)量法僅適用于外螺紋的測(cè)量），但需通過(guò)計(jì)算后，才能得到其中徑尺寸。 25（4）綜合測(cè)量 綜合測(cè)量是指用螺紋塞規(guī)或螺紋環(huán)規(guī)的通、止規(guī)綜合檢查內(nèi)、外普通螺紋是否合格。使用螺紋量規(guī)

13、時(shí)，應(yīng)按其對(duì)應(yīng)的公差等級(jí)進(jìn)行選擇。 外螺紋千分尺 螺紋塞規(guī)與螺紋環(huán)規(guī)三針?lè)y(cè)量螺紋中徑262.4.5 量具的維護(hù)和保養(yǎng) （1）在機(jī)床上測(cè)量零件時(shí)，要等零件完全停穩(wěn)后進(jìn)行，否則不但使量具的測(cè)量面過(guò)早磨損而失去精度，且會(huì)造成事故。尤其是車(chē)工使用外卡時(shí)，不要以為卡鉗簡(jiǎn)單，磨損一點(diǎn)無(wú)所謂，要注意鑄件內(nèi)常有氣孔和縮孔，一旦鉗腳落入氣孔內(nèi)，可把操作者的手也拉進(jìn)去，造成嚴(yán)重事故。 （2）測(cè)量前應(yīng)把量具的測(cè)量面和零件的被測(cè)量表面都要揩干凈，以免因有臟物存在而影響測(cè)量精度。用精密量具如游標(biāo)卡尺、百分尺和百分表等，去測(cè)量鍛鑄件毛坯，或帶有研磨劑(如金剛砂等)的表面是錯(cuò)誤的，這樣易使測(cè)量面很快磨損而失去精度。 （3

14、）量具在使用過(guò)程中，不要和工具、刀具如銼刀、榔頭、車(chē)刀和鉆頭等堆放在一起，免碰傷量具。也不要隨便放在機(jī)床上，免因機(jī)床振動(dòng)而使量具掉下來(lái)?yè)p壞。尤其是游標(biāo)卡尺等，應(yīng)平放在專(zhuān)用盒子里，免使尺身變形。 （4）量具是測(cè)量工具，絕對(duì)不能作為其他工具的代用品。例如拿游標(biāo)卡尺劃線，拿百分尺當(dāng)小榔頭，拿鋼直尺當(dāng)起子旋螺釘，以及用鋼直尺清理切屑等都是錯(cuò)誤的。把量具當(dāng)玩具，如把百分尺等拿在手中任意揮動(dòng)或搖轉(zhuǎn)等也是錯(cuò)誤的，都是易使量具失去精度的。27 （5）溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，零件的精密測(cè)量一定要使零件和量具都在20的情況下進(jìn)行測(cè)量。一般可在室溫下進(jìn)行測(cè)量，但必須使工件與量具的溫度一致，否則，由于金屬材料的熱脹冷

15、縮的特性，使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。溫度對(duì)量具精度的影響亦很大，量具不應(yīng)放在陽(yáng)光下或床頭箱上，因?yàn)榱烤邷囟壬吆?，也量不出正確尺寸。更不要把精密量具放在熱源(如電爐，熱交換器等)附近，以免使量具受熱變形而失去精度。 （6）不要把精密量具放在磁場(chǎng)附近，例如磨床的磁性工作臺(tái)上，以免使量具感磁。 （7）發(fā)現(xiàn)精密量具有不正?，F(xiàn)象時(shí)，如量具表面不平、有毛刺、有銹斑以及刻度不準(zhǔn)、尺身彎曲變形、活動(dòng)不靈活等等，使用者不應(yīng)當(dāng)自行拆修，更不允許自行用榔頭敲、銼刀銼、砂布打光等粗糙辦法修理，以免反而增大量具誤差。發(fā)現(xiàn)上述情況，使用者應(yīng)當(dāng)主動(dòng)送計(jì)量站檢修，并經(jīng)檢定量具精度后再繼續(xù)使用。 （8）量具使用后，應(yīng)及時(shí)揩干凈，除不銹鋼量具或有保護(hù)鍍層者外，金屬表面應(yīng)涂上一層防銹油，放在專(zhuān)用的盒子里，保存在干燥的地方，以免生銹。 （9）精密量具應(yīng)實(shí)行定期檢定和保養(yǎng)，長(zhǎng)期使用的精密量具，要定期送計(jì)量站進(jìn)行保養(yǎng)和檢定精度，以免因量具的示值誤差超差而造成產(chǎn)品質(zhì)量事故。 28思考與練習(xí)思考與練習(xí)1、數(shù)控銑床/加工中心對(duì)刀