機(jī)械制造工程訓(xùn)練金工實(shí)習(xí)

1、第四講 刨削加工主講老師： 黃開有刨削加工教學(xué)主要內(nèi)容目的及要求概述刨床刨刀及其裝夾工件的裝夾基本刨削工作目的及要求了解刨床種類學(xué)會(huì)刨床的基本操作掌握刨刀的種類及裝夾熟悉各種工件的裝夾操作一、刨削的概述 滑枕帶著刨刀，作直線住復(fù)運(yùn)動(dòng)的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛頭而得名。 刨床是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到刨削工件表面的目的。 刨削加工生產(chǎn)效率低，加工精度低，只適合粗加工和半精加工。 刨削(planing）是在刨床上用刨刀進(jìn)行切削加工。刨削可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、溝槽（直槽、T形槽、V形槽、燕尾槽）及成形面等。刨削加工的尺寸公差等級(jí)一般可IT9IT8，表面粗糙度Ra

2、值為3.2一1. 6m 。 在牛頭刨床上刨削時(shí)，刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，工件在刨刀返回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（圖1)。在龍門刨床上加工時(shí)，工件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，而刀具在工件返回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工階段與加工精度 當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段，通常劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。 如果零件的精度要求很高，還需要安排專門的光整加工階段。必要時(shí)，如果毛坯表面比較粗糙，余量也較大，還需要安排先進(jìn)行荒車加工和初始基準(zhǔn)加工。 加工階段與加工精度 1粗加工階段 粗加工階段是為了去除毛料或毛坯上大部分的余量，使毛料或毛坯在形狀和尺寸上基本接近零件

3、的成品狀態(tài)，這個(gè)階段最主要的問題是如何獲得較高的生產(chǎn)效率。（IT12，Ra為12m） 2半精加工階段 半精加工階段是使零件的主要表面達(dá)到工藝規(guī)定的加工精度，并保留一定的精加工余量，為精加工做好準(zhǔn)備。半精加工階段一般安排在熱處理之前進(jìn)行，在這個(gè)階段，可以將不影響零件使用性能和設(shè)計(jì)精度的零件次要表面加工完畢。（IT7IT8，Ra為1.63.2m）加工階段與加工精度 3精加工階段 精加工階段的目的是保證加工零件達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙所規(guī)定的尺寸精度、技術(shù)要求和表面質(zhì)量要求。零件精加工的余量都較小，主要考慮的問題是如何達(dá)到最高的加工精度和表面質(zhì)量。（IT6IT7，Ra為0.11.6m） 4光整加工階段 當(dāng)零件的

4、加工精度要求較高，如尺寸精度要求為IT6級(jí)以上，以及表面粗糙度要求較小（Ra=0.1m）時(shí)，在精加工階段之后就必須安排光整加工，以達(dá)到最終的設(shè)計(jì)要求。加工階段與加工精度 超精密加工當(dāng)前是指被加工零件的尺寸精度高于 0.1 m，表面粗糙度 Ra 小于 0.025 m，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于 0.01 m 的加工技術(shù)，亦稱之為亞微米級(jí)加工技術(shù)，且正在向納米級(jí)加工技術(shù)發(fā)展。 加工階段與加工精度超精密加工技術(shù)主要包括： 超精密加工的機(jī)理研究，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)研究，超精密加工工具及刃磨技術(shù)研究，超精密測(cè)量技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)研究，超精密加工工作環(huán)境條件研究。 在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域

5、，英國克蘭菲爾德技術(shù)機(jī)械學(xué)院所屬的克蘭菲爾德精密工程研究所（簡稱CUPE）享有較高聲譽(yù)，它是當(dāng)今世界上精密工程的研究中心之一，是英國超精密加工技術(shù)水平的獨(dú)特代表。如 CUPE 生產(chǎn)的 Nanocentre（納米加工中心）既可進(jìn)行超精密車削，又帶有磨頭，也可進(jìn)行超精密磨削，加工工件的形狀精度可達(dá) 0.1 m ，表面粗糙度 Ra10 nm。機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)超精密加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是：（1）向更高精度、更高效率方向發(fā)展；（2）向大型化、微型化方向發(fā)展；（3）向加工檢測(cè)一體化方向發(fā)展；（4）機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展；（5）不斷探討適合于超精密加工的新原理、新 方法、新材料。 機(jī)械加工技術(shù)總的發(fā)展趨

6、勢(shì)是高速、高效、環(huán)保。刨削加工范圍刨床加工視刨削加工范圍刨削加工范圍刨削加工范圍刨削加工范圍T形槽工件的劃線 T形槽刨削步驟 二、刨削加工常用刀具刨削加工常用刀具 三、刨床基本結(jié)構(gòu) 常用床（planing machine）有牛頭刨床和龍門刨床兩種。1、牛頭刨床（shaper) 牛頭刨床又分為機(jī)械式牛頭刨床 和液壓式牛頭刨床。 機(jī)械式牛頭刨床是由床身、滑枕、搖桿、變速箱、進(jìn)給箱、橫梁、工作臺(tái)及潤滑系統(tǒng)、電氣箱等組成。 中小型牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)(見機(jī)床)大多采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(見曲柄滑塊機(jī)構(gòu))傳動(dòng)，故滑枕的移動(dòng)速度是不均勻的。 大型牛頭刨床多采用液壓傳動(dòng)，滑枕基本上是勻速運(yùn)動(dòng)?；淼姆祷匦谐趟俣却笥诠?/p>

7、作行程速度。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時(shí)不切削，牛頭刨床的生產(chǎn)率較低。液壓牛頭刨床具有機(jī)床具有設(shè)計(jì)先進(jìn)，造型美觀，性能可靠，精度穩(wěn)定，操作簡潔，維護(hù)方便等特點(diǎn)。 液壓牛頭刨床液壓牛頭刨床工作原理 液壓牛頭刨床，由床身、滑枕、進(jìn)給箱、刀架、工作臺(tái)與橫梁等主要部件組成。其滑枕的往復(fù)運(yùn)動(dòng)依靠液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)的進(jìn)給是依靠進(jìn)給箱來完成的。一般的完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。 動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。 液壓牛頭刨床工作原理 主切削運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均為液壓傳動(dòng)，可無級(jí)調(diào)速，具

8、有液壓過載保險(xiǎn)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、超程量小、啟動(dòng)和停止靈活可靠、機(jī)床剛性好、切削力大、換向精度高、油溫低、熱變形小、精度穩(wěn)定、能適用強(qiáng)力切削和連續(xù)工作的需要。機(jī)床工作臺(tái)能實(shí)現(xiàn)快速水平和垂直移動(dòng)，刀架具有自動(dòng)抬刀機(jī)構(gòu)，機(jī)床手柄集中，操作方便，自動(dòng)化程度高。 液壓牛頭刨床工作原理視頻機(jī)械式牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu)1-工作臺(tái) 2-刀架 3-滑枕 4-床身 5-擺桿機(jī)構(gòu) 6-變速手柄7-進(jìn)刀機(jī)構(gòu) 8-橫梁 9-行程位置調(diào)整手柄 10-行程長度調(diào)整方榫 11-滑枕鎖緊手柄圖2 B6065牛頭刨床外形圖牛頭刨床結(jié)構(gòu)視頻機(jī)械式牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu) 如圖所示為B6065 型牛頭刨床的外形。型號(hào)B6065 中，B 為機(jī)床類別代

9、號(hào)，表示刨床，讀作“刨”；6 和0 分別為機(jī)床組別和系別代，表示牛頭刨床；65 為主參數(shù)最大刨削長度的1/10，即最大刨削長度為650 mm。刨床基本結(jié)構(gòu) (1)床身用以支撐和連接刨床各部件。其頂面水平導(dǎo)軌供滑枕帶動(dòng)刀架進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，側(cè)面的垂直導(dǎo)軌供橫梁帶動(dòng)工作臺(tái)升降。床身內(nèi)部有主運(yùn)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)和擺桿機(jī)構(gòu)。 (2)滑枕用以帶動(dòng)刀架沿床身水平導(dǎo)軌作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)?；硗鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)的快慢、行程的長度和位置，均可根據(jù)加工需要調(diào)整。 刨床基本結(jié)構(gòu)(3)刀架用以夾持刨刀，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄2 時(shí)，滑板3 帶著刨刀沿刻度轉(zhuǎn)盤7 上的導(dǎo)軌上、下移動(dòng)，以調(diào)整背吃刀量或加工垂直面時(shí)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(

10、4)工作臺(tái)用以安裝零件，可隨橫梁作上下調(diào)整，也可沿橫梁導(dǎo)軌作水平移動(dòng)或間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu)圖3 刀架刨床基本結(jié)構(gòu)牛頭刨床的傳動(dòng)系統(tǒng)B6065 型牛頭刨床的傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括擺桿機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)。(1) 擺桿機(jī)構(gòu) 其作用是將電動(dòng)機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛淼耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。擺桿7 上端與滑枕內(nèi)的螺母2 相連，下端與支架5 相連。擺桿齒輪3 上的偏心滑塊6 與擺桿7 上的導(dǎo)槽相連。當(dāng)擺桿齒輪3 由小齒輪4 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心滑塊就在擺桿7 的導(dǎo)槽內(nèi)上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)擺桿7 繞支架5 中心左右擺動(dòng)，于是滑枕便作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。擺桿齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，滑枕帶動(dòng)刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次。刨床基本結(jié)構(gòu)

11、(2) 棘輪機(jī)構(gòu) 其作用是使工作臺(tái)在滑枕完成回程與刨刀再次切入零件之前的瞬間，作間歇橫向進(jìn)給，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖5 (a)所示，棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5 (b)所示。 刨床基本結(jié)構(gòu)圖4 擺桿機(jī)構(gòu)1絲杠 2螺母 3擺桿齒輪 4小齒輪 5支架 6偏心滑塊 7擺桿 擺桿機(jī)構(gòu)工作視頻 刨床基本結(jié)構(gòu) 齒輪5 與擺桿齒輪為一體，擺桿齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪5 帶動(dòng)齒輪6 轉(zhuǎn)動(dòng)，使連桿4 帶動(dòng)棘爪3 逆時(shí)針擺動(dòng)。棘爪3 逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，其上的垂直面撥動(dòng)棘輪2 轉(zhuǎn)過若干齒，使絲杠8 轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的橫向進(jìn)給。而當(dāng)棘輪順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，由于棘爪后面為一斜面，只能從棘輪齒頂滑過，不能撥動(dòng)棘輪，所以工作臺(tái)靜止不動(dòng)

12、，這樣就實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的橫向間歇進(jìn)給。 1牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu) (a) 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) (b) 棘輪機(jī)構(gòu) 圖5 牛頭刨床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 1棘爪架 2棘輪 3棘爪 4連桿 5、6齒輪 7偏心銷 8橫向絲杠 9棘輪罩 牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu) 3、牛頭刨床的調(diào)整 (1) 滑枕行程長度、起始位置、速度的調(diào)整 刨削時(shí)，滑枕行程的長度一般應(yīng)比零件刨削表面的長度為30 mm40 mm，如圖2 所示，滑枕的行程長度調(diào)整方法是通過改變擺桿齒輪上偏心滑塊的偏心距離，其偏心距越大，擺桿擺動(dòng)的角度就越大，滑枕的行程長度也就越長；反之，則越短。 松開滑枕內(nèi)的鎖緊手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，即可改變滑枕行程的起始點(diǎn)，使滑枕移到所需要的位置。牛頭創(chuàng)床

13、基本結(jié)構(gòu) 調(diào)整滑枕速度時(shí)，必須在停車之后進(jìn)行，否則將打壞齒輪，如圖2 所示，可以通過變速機(jī)構(gòu)6 來改變變速齒輪的位置，使牛頭刨床獲得不同的轉(zhuǎn)速。 (2) 工作臺(tái)橫向進(jìn)給量的大小、方向的調(diào)整 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)既要滿足間歇運(yùn)動(dòng)的要求，又要與滑枕的工作行程協(xié)調(diào)一致，即在刨刀返回行程將結(jié)束時(shí)，工作臺(tái)連同零件一起橫向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量。牛頭刨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。 牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu) 如圖5所示，棘爪架空套在橫梁絲杠軸上，棘輪用鍵與絲杠軸相連。工作臺(tái)橫向進(jìn)給量的大小，可通過改變棘輪罩的位置，從而改變棘爪每次撥過棘輪的有效齒數(shù)來調(diào)整。 棘爪撥過棘輪的齒數(shù)較多時(shí)，進(jìn)給量大；反之則小。此外，還可通過改變偏

14、心銷7 的偏心距來調(diào)整，偏心距小，棘爪架擺動(dòng)的角度就小，棘爪撥過的棘輪齒數(shù)少，進(jìn)給量就??；反之，進(jìn)給量則大。 若將棘爪提起后轉(zhuǎn)動(dòng)180，可使工作臺(tái)反向進(jìn)給。當(dāng)把棘爪提起后轉(zhuǎn)動(dòng)90時(shí)，棘輪便與棘爪脫離接觸，此時(shí)可手動(dòng)進(jìn)給。牛頭創(chuàng)床基本結(jié)構(gòu)圖6 滑枕行程位置的調(diào)整 2、龍門刨床（doub-lecolumn planer)龍門刨床工作視頻圖7 龍門刨床2、龍門刨床基本結(jié)構(gòu) 龍門刨床如圖7所示。型號(hào)：B2016A/ B20代表龍門刨床，16代表寬為1.6米， 6M代表工件長：6米主要由床身、立柱、橫梁、工作臺(tái)、垂直刀架和側(cè)刀架等組成。加工時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上，龍門刨床的主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)帶動(dòng)工件沿床身導(dǎo)軌

15、作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁上的垂直刀架和立柱上的側(cè)刀架都可作水平或垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刨削斜面時(shí)，可以將垂直刀架轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。當(dāng)刨削高度不同的工件時(shí)，可調(diào)整橫梁在立柱上的高低位置。 龍門刨床主要用于加工大型零件上的水平面、垂直面、溝槽等，也常用于中小型零件的加工。龍門刨床 刨削主要用于各種平面、直線曲面以及溝槽的加工。刨削時(shí)一般先粗刨，后精刨。刨削加工的尺寸精度一般可達(dá)IT9IT8，表面粗糙度為Ra 6.3一1. 6m 。 牛頭刨床是零件固定在工作臺(tái)上不動(dòng)，滑枕帶動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)加工，只可以加工小的零件。龍門刨床是零件固定在滑枕臺(tái)上來回運(yùn)動(dòng)，刀具不動(dòng)加工，可以加工大型的零件。 刀具及安裝方法圖8 刨刀圖9 刨刀

16、安裝刨刀的幾何形狀與車刀相似，但刀桿的截面積比車刀大1.251.5 倍，以承受較大的沖擊力。刨刀的前角o 比車刀稍小，刃傾角取較大的負(fù)值，以增加刀頭的強(qiáng)度。刨刀的一個(gè)顯著特點(diǎn)是刨刀的刀頭往往做成彎頭，如圖8所示為彎、直頭刨刀比較示意圖。做成彎頭的目的是為了當(dāng)?shù)毒吲龅搅慵砻嫔系挠颤c(diǎn)時(shí)，刀頭能繞O 點(diǎn)向后上方彈起，使切削刃離開零件表面，不會(huì)啃入零件已加工表面或損壞切削刃，因此，彎頭刨刀比直頭刨刀應(yīng)用更廣泛。刀具及安裝方法 (2）工件的安裝 安裝工件應(yīng)根據(jù)工件的形狀和大小，采用不同的安裝方式。常用安裝方法有下列幾種： 機(jī)用虎鉗安裝虎鉗上適合于安裝小型工件和形狀規(guī)則的工件（圖9)。虎鉗底座上有刻度盤

17、，能把虎鉗轉(zhuǎn)至任一角度。 螺栓壓板安裝用螺栓壓板安裝如圖10所示。此時(shí)應(yīng)分幾次按一定的順序擰緊各螺栓，以減少夾緊變形。為了使工件在刨削時(shí)不致被推動(dòng)，須在工件前端加擋鐵。刀具及安裝方法圖10 虎鉗安裝 圖11螺栓壓板安裝用螺栓壓板安裝 刨床常用的工件裝夾有平口鉗裝夾、壓板螺栓裝夾及專用夾具裝夾。 五、刀具及安裝方法（1）刨刀（planer tool）及其安裝 刨刀的幾何形狀與車刀相似。由于刨刀要承受較大的沖擊力，所以一般刀桿截面比車刀大。如圖7所示，刨刀有直頭和彎頭兩種。直頭刨刀安裝時(shí)伸出長度一般為刀桿的1.52倍，彎頭刨刀在受到大的切削力作用時(shí)，刀尖繞0點(diǎn)向后劃成圓弧，能使刨刀從已加工面上提起

18、來，可避免啃傷工件或崩刃。刨刀的安裝如圖9所示。刨削時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工要求選擇粗、精刨刀。工件安裝方法螺栓壓板安裝刀具及安裝方法 專用夾具安裝工件專用夾具安裝工件夾緊迅速，定位準(zhǔn)確，無需找正。這種方法適合于批量零件的刨削加工。 工件裝夾后應(yīng)檢查裝夾是否正確可靠。此時(shí)，可用劃針盤沿劃線移動(dòng)來判斷安裝的準(zhǔn)確性。也可用滑枕移動(dòng)來檢查。3.刨削基本方法 (1）刨水平面 粗刨水平面時(shí)，用普通平面刨刀。精刨時(shí)，可用圓頭精刨刀。刨削時(shí)，先手動(dòng)進(jìn)給試切，停車測(cè)量尺寸。再利用刀架刻度盤調(diào)整好背吃刀量后，自動(dòng)進(jìn)給進(jìn)行刨削。 (2）刨垂直面 刨垂直面時(shí)須采用偏刀，安裝偏刀時(shí)，刨刀伸出的長度應(yīng)大于垂直面的高度或臺(tái)階深度1

19、5 - 20rnm，以防止刀架與工件相碰。刀架轉(zhuǎn)盤應(yīng)對(duì)準(zhǔn)零線，使刨刀能準(zhǔn)確地沿垂直方向移動(dòng)。此外，刀座必須偏轉(zhuǎn)一定的角度，以便在返回行程時(shí)，刨刀可自由地離開工件表面，減少刀具的磨損，避免擦傷已加工表面（圖12).刨垂直面只能用手轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄作垂直方向進(jìn)給，背吃刀量則借助工作臺(tái)水平移動(dòng)來調(diào)整，背吃刀量調(diào)整完后，應(yīng)將工作臺(tái)固緊，以免刨削時(shí)工作臺(tái)移動(dòng)。3.刨削基本方法圖12 刨垂直面 3.刨削基本方法（3）刨斜面 與水平面成傾斜的平面叫做斜面。刨削斜面最常用的是正夾斜刨法（也叫傾斜刀架法），如圖13所示。傾斜的角度等于工件待加工斜面與機(jī)床縱向鉛垂面的夾角。使小刀架的手動(dòng)進(jìn)給方向與所加工的斜面平行，且刀座上端要向偏離加工表面的方向轉(zhuǎn)動(dòng)10-150度，以減少回程時(shí)刀具和已加工表面之間的摩擦。 刨削時(shí)，因?yàn)榕俚斗祷匦谐虝r(shí)不切削；換向時(shí)產(chǎn)生很大的慣性力及切人時(shí)的沖擊又限制了切削用量的提高。因此，刨削生產(chǎn)率低，多用于單件小批生產(chǎn)和維修中。還能刨削垂直面、曲面、孔的內(nèi)加工，刨齒條、刨復(fù)合表面。3.刨削基本方法圖13 刨斜面機(jī)械制造發(fā)展的兩個(gè)極端 隨著