第二章模具的常規(guī)加工方法10072

第二章模具的常規(guī)加工方法

采用機(jī)械加工方法獲得零件的形狀，是通過機(jī)床利用刀具將毛坯上多余的材料切除來獲得的。根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的不同、刀具的不同，可將去除零件毛坯多余材料的切削方法分為：車削、銑削、刨削、鉆削與鏜削、磨削和特種加工等幾種主要類型。一、車削車削加工所用機(jī)床為車床：包括普通車床（圖2-1）、自動(dòng)車床（圖2-2）、數(shù)控車床（圖2-3）。車削中工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運(yùn)動(dòng)。（圖2-4）刀具沿平行旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就形成內(nèi)、外園柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運(yùn)動(dòng)，就形成錐面。仿形車床或數(shù)控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進(jìn)給，則形成一特定的旋轉(zhuǎn)曲面。采用成型車刀，橫向進(jìn)給時(shí)，也可加工出旋轉(zhuǎn)曲面來。一、車削車削還可以加工螺紋面、端平面及偏心軸等。車削加工精度一般為IT8~IT7，表面粗糙度為Ra6.3~1.6μm；精車時(shí)，可達(dá)IT6~IT5，表面粗糙度可達(dá)Ra0.4~0.1μm。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡(jiǎn)單。圖2-5為車床加工的零件。圖2-1a臥式普通車床圖2-1b立式普通車床圖2-2a自動(dòng)車床圖2-2b數(shù)控液壓自動(dòng)車床圖2-3a臥式數(shù)控車床圖2-3b立式數(shù)控車床圖2-4臥式車床的典型加工工序圖2-4臥式車床的典型加工工序工件工件刀具刀具車刀成形刀具1刀具232a）1b）工件工件31213AB2d）c）圖2-5車床所加工零件圖2-5車床所加工零件圖2-5車床所加工零件圖2-5車床所加工零件二、銑削銑削加工所用機(jī)床為銑床：包括普通銑床（圖2-6）、數(shù)控銑床（圖2-7）。銑削時(shí)主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)。加工精度一般可達(dá)IT8~IT7，Ra6.3~1.6μm。普通銑削一般只能加工平面，用成形銑刀也可加工出固定的曲面；用數(shù)控銑床可銑出復(fù)雜曲面（圖2-8）。臥銑時(shí)，平面的形成是由銑刀的外園面上的刃形成的（稱為周銑法

圖2-9a）。立銑時(shí)，平面是由銑刀的端面刃形成的（稱為端銑法圖2-9b）。二、銑削

1.銑削工藝特點(diǎn)生產(chǎn)率較高

多齒工作，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)利于高速銑削。容易產(chǎn)生振動(dòng)

由于多齒的切入、切出，形成沖擊，切削過程不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動(dòng)。刀齒散熱條件較好

多齒工作，每個(gè)齒間隙時(shí)間，可以得到一定冷卻，散熱條件較好。但切入、切出沖擊限制表面質(zhì)量的提高，也加劇了刀具的磨損和破損，往往導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀片的碎裂。圖2-6a立式普通銑床圖2-6b臥式普通銑床圖2-7a立式數(shù)控銑床圖2-7b臥式數(shù)控銑床圖2-8a銑削加工的典型工序圖2-8b數(shù)控銑削零件圖2-9銑削方式（a）周銑法（b）端銑法

刨削加工所用機(jī)床為刨床：包括牛頭刨床（圖2-13）、龍門刨床（圖2-14）。

刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)。刨削速度不可能太高，生產(chǎn)率較低；刨削比銑削平穩(wěn)。加工精度一般可達(dá)IT8~IT7，Ra6.3~1.6μm，精刨平面度可達(dá)0.02/1000，Ra0.8~0.4μm。

三、刨削圖2-13a牛頭刨床圖2-13a牛頭刨床圖2-13b插床（立式牛頭刨床）圖2-13b插床（立式牛頭刨床）圖2-14龍門刨床鉆削加工的主要用鉆床：包括臺(tái)式鉆床（圖2-15）

、立式鉆床（圖2-16）

、搖臂鉆床（圖2-17）。

在鉆床上，用鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆削孔，是孔加工的最常用方法。鉆削加工精度較低，一般只能達(dá)到IT10，Ra12.5~6.3μm。鉆削后常用擴(kuò)孔和鉸孔來進(jìn)行半精加工和精加工。擴(kuò)孔采用擴(kuò)孔鉆，鉸孔采用鉸刀鉸削加工精度一般為IT9~IT6，Ra1.6~0.4μm。

擴(kuò)孔、鉸孔時(shí)無法提高孔的位置精度。四、鉆削和鏜削

1.鉆削圖2-15臺(tái)式鉆床圖2-16立式鉆床圖2-17搖臂鉆床鏜孔可在鏜床上或車床上進(jìn)行。（圖2-18、2-19

、

2-20

）在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動(dòng)，鏜刀在旋轉(zhuǎn)。鏜孔加工精度一般為IT9~IT7，Ra6.3~0.8μm。

鏜孔可以較正孔的位置。

四、鉆削和鏜削

2.鏜削圖2-18a臥式鏜床圖2-18b臥式鏜床圖2-18c臥式鏜床上的主要加工方法圖2-19立式單柱坐標(biāo)鏜床圖2-20臥式金剛鏜床三維曲面加工，主要采用仿形銑和數(shù)控銑或特種加工方法。

仿形銑必須有原型作為靠模。加工中球頭仿形頭以一定壓力接觸原型曲面。仿形頭的運(yùn)動(dòng)變換為電感量，加工放大控制銑床三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。圖2-23

數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)為曲面加工提供了更有效的方法。在數(shù)控銑床或加工中心上加工時(shí)，是通過球頭銑刀逐點(diǎn)按坐標(biāo)值加工而成。用加工中心加工復(fù)雜曲面的優(yōu)點(diǎn)：（圖2-24）①加工中心上有刀庫(kù)，配備幾十把刀具。曲面的粗、精加工，可用不同刀具對(duì)凹曲面的不同曲率半徑，也可選用適當(dāng)?shù)牡毒?。②可在一次安裝中加工各種輔助表面，如孔、螺紋、槽等。這樣充分保證了各表面的相對(duì)位置精度。

六、復(fù)雜曲面加工圖2-23三座標(biāo)自動(dòng)仿形銑床

圖2-24加工中心

立式加工中心加工中心具有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置

磨削加工所用機(jī)床為磨床，包括平面磨床（圖2-25）、外圓磨床（圖2-26）、內(nèi)圓磨床（圖2-27）、萬能磨床（2-28）坐標(biāo)磨床（圖2-29）、光學(xué)曲線磨床（2-30）。

主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)。砂輪上的每一個(gè)磨粒都可以看成是一個(gè)微小刀齒，砂輪的磨削過程實(shí)際上是磨粒對(duì)工件表面的切削、刻削和滑擦三種作用的綜合效應(yīng)。磨削中，磨粒本身也由尖銳逐漸磨鈍，使切削作用變差，切削力變大。當(dāng)切削力超過粘合劑強(qiáng)度時(shí)，圓鈍的磨粒脫落，露出一層新的磨粒，形成砂輪的“自銳性”。但切屑和碎磨粒仍會(huì)將砂輪阻塞。因而，磨削一定時(shí)間后，需用金剛石刀等對(duì)砂輪進(jìn)行修整。七、磨削

特點(diǎn)：

磨削時(shí)，由于刀刃很多，所以加工時(shí)平穩(wěn)、精度高。磨床是精加工機(jī)床，磨削精度可達(dá)IT6~IT4，Ra1.25~0.01μm，甚至可達(dá)Ra0.1～0.008μm?？梢约庸ご阌驳慕饘俨牧稀Ｒ虼耍鳛樽罱K加工工序。磨削時(shí)，產(chǎn)生熱量大，需有充分的切削液進(jìn)行冷卻。強(qiáng)力磨削可在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到很大的切除率，一次完成粗精加工。

七、磨削圖2-25平面磨床

圖2-26a外圓磨床

圖2-26b無心磨床

圖2-27a內(nèi)圓磨床

圖2-27b內(nèi)圓磨削方法圖2-28a萬能磨床

液壓控制箱床身頭架工作臺(tái)內(nèi)圓磨具砂輪架尾座圖2-28b萬能磨床加工示意圖

圖2-28c萬能工具磨床

圖坐標(biāo)磨床

模具零件中有許多圓柱面：如凸模、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿等的外形表面都是圓柱面。第二節(jié)圓柱面的加工第二章模具基本表面機(jī)械加工方法在加工圓柱面的過程中，出了要保證各加工表面的尺寸精度外，還必須保證各種相關(guān)表面的同軸度、垂直度要求。一般可采用車削進(jìn)行粗加工和半精加工，經(jīng)熱處理后，在外圓磨床上進(jìn)行精加工，再經(jīng)研磨達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法一、軸類零件的裝夾：1．用外圓柱表面定位裝夾

較短的軸類零件常用三爪自定心或四爪單動(dòng)卡盤定位夾緊.在成批生產(chǎn)中，對(duì)毛坯外圓尺寸變化不大的棒料，常采用彈簧夾頭。較長(zhǎng)軸類零件，在另一端鉆頂尖孔，利用后頂尖支承。三爪自定心卡盤的定心精度不高,四爪單動(dòng)卡盤的夾緊力大，并可夾持不規(guī)則的工件，但調(diào)整費(fèi)時(shí)間。第二章模具基本面機(jī)械加工方法2．用兩頂尖孔定位裝夾加工過程中基準(zhǔn)統(tǒng)一，有利于保證各表面間較高的位置精度。對(duì)表面形狀和位置精度要求較高的零件，精加工前必須修整頂尖孔。3．用兩端孔定位裝夾對(duì)于粗加工后的孔，用有齒頂尖，零件兩端有錐孔或預(yù)先在兩端做出工藝錐孔，就可用錐套心軸，或錐形堵頭定位裝夾。

第二章模具基本表面機(jī)械加工方法二、外圓柱面的車削和磨削車削是外圓柱表面粗加工、半精加工的主要方法，車削也可進(jìn)行外圓柱表面的精加工。磨削是軸類零件外圓柱表面精加工的主要方法，特別是對(duì)于經(jīng)過淬硬的軸類零件，磨削是常用的、行之有效的方法。在正常情況下，磨削可以較經(jīng)濟(jì)地保證直徑誤差不超過IT7級(jí)公差，表面粗糙度0.16～1.25m。若無特殊要求，磨削就作為最終工序。外圓柱表面的磨削方法:中心磨削法第二章模具基本表面機(jī)械加工方法中心磨削法①縱磨法：縱磨法的加工精度高、表面粗糙度低，但生產(chǎn)率較低，廣泛適用于單件小批量生產(chǎn)及精磨中。②橫磨法：橫磨法生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)匦拚拜喓螅梢阅コ尚捅砻??？v磨法橫磨法第二章模具基本表面機(jī)械加工方法四、孔的加工方法1．鉆孔1）一種為鉆頭旋轉(zhuǎn)、工件不轉(zhuǎn)；2）另一種為工件旋轉(zhuǎn)而鉆頭不轉(zhuǎn)。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法鉆孔時(shí)常常采取各種措施來減少和防止鉆頭的引偏。①采用工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式，是減少孔中心線偏歪的基本措施。②鉆孔之前先加工端面。③在鉆小而深的孔時(shí)，采用較小的進(jìn)給量。④采用鉆套來引導(dǎo)鉆頭。⑤采用短而粗的尖鉆（2=90°～100°）進(jìn)行預(yù)鉆。在正常的工作條件下（鉆頭的正確刃磨、可靠地夾持、合理選擇切削用量、注意排屑和合理使用冷卻潤(rùn)滑液等）鉆孔，是保證鉆孔質(zhì)量的前提。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法2．?dāng)U（锪）孔擴(kuò)孔是使用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步的加工。由于擴(kuò)孔的切削深度小，排屑容易，擴(kuò)孔鉆剛性好、刀齒較多，所以擴(kuò)孔的切削深度較??；擴(kuò)孔還能糾正預(yù)孔的軸線偏歪誤差。擴(kuò)孔常作精加工（如鉸孔）前的準(zhǔn)備工序，也可作為要求不高的孔的終加工工序。擴(kuò)孔余量一般為孔徑的1/8左右。擴(kuò)孔的進(jìn)給量一般較大（0.4～2mm），故生產(chǎn)率高。孔徑小于10mm的孔，一般不擴(kuò)孔；孔徑大于100mm的孔，擴(kuò)孔應(yīng)用得也較少，而多采用鏜孔。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法3．鉸孔鉸孔是對(duì)未淬硬工件上的孔進(jìn)行精加工的一種方法。鉸孔的鉸刀:第二章模具基本表面機(jī)械加工方法鉸孔糾正孔的位置誤差的能力很差，孔的有關(guān)位置精度應(yīng)由鉸孔前的預(yù)加工工序保證。鉸孔的余量不宜太大，一般粗鉸余量為0.15～0.35mm，精鉸余量為0.04～0.15mm，孔小取小值，孔大取大值。鉸孔時(shí)，經(jīng)常容易產(chǎn)生孔徑縮小的毛病，其主要原因可能是余量過小而鉸刀刃口不夠鋒利或若鉸孔時(shí)工件的溫升較高，冷卻后也會(huì)發(fā)生孔徑縮小。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法4．鏜孔鏜孔加工范圍很廣，可以作為粗加工，也可作為精加工。單件小批量生產(chǎn)中的非標(biāo)準(zhǔn)孔、大直徑孔、精確的短孔和盲孔、有色金屬工件上的孔一般多采用鏜孔。鏜孔的方式

第二章模具基本表面機(jī)械加工方法5．磨孔工作條件較差，與外圓磨削比較有以下特點(diǎn)。①砂輪和砂輪軸的直徑受到工件孔徑的限制，這樣砂輪軸的剛性較差，生產(chǎn)率低。②冷卻潤(rùn)滑液不易進(jìn)入磨削區(qū)，排屑困難。生產(chǎn)中常見的磨孔質(zhì)量問題有以下幾種。①產(chǎn)生喇叭口。②產(chǎn)生圓柱度誤差。③表面不光潔。④工件表面燒傷。磨孔用的砂輪直徑常取為工件孔徑的0.5～0.9倍。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法6．研磨孔研磨使用的研具是一根用鑄鐵或紫銅制的心棒，棒面開槽以存研磨劑。圖（a）用于粗研，其直徑可用螺釘調(diào)節(jié)；圖（b）用于精研?？椎某叽缇瓤蛇_(dá)IT6以上，表面粗糙度達(dá)0.04m以下；研磨不能修正孔的位置誤差；研磨孔的生產(chǎn)率較低；為了減小研磨余量，節(jié)省研磨時(shí)間，在研磨前孔需經(jīng)精磨、精鉸或精鏜工序加工；研磨孔的余量一般為0.01～0.0025mm。

第二章模具基本表面機(jī)械加工方法第二章模具基本表面機(jī)械加工方法五、深孔加工塑料模中的冷卻水道孔、加熱器孔及一部分頂桿孔等屬于深孔。一般冷卻水道孔的精度要求不高，但要防止偏斜；加熱器孔為保證熱傳導(dǎo)效率，孔徑及粗糙度有一定要求，表面粗糙度Ra＝6.3～12.5μm；頂桿孔要求較高，孔徑一般為IT8精度。深孔加工的常用方法：第二章模具基本表面機(jī)械加工方法1）中小型模具的孔，常用普通鉆頭或加長(zhǎng)鉆頭在立鉆、搖臂鉆床上加工，加工時(shí)應(yīng)注意及時(shí)排屑并進(jìn)行冷卻，進(jìn)刀量要小，防止孔偏斜。2）中、大型模具的孔一般在搖臂鉆床、鍵床及深孔鉆床上加工，較先進(jìn)的方法是在加工中心上與其他孔一起加工。3）過長(zhǎng)的低精度孔也可采用畫線后從兩面對(duì)鉆的方法加工。4）對(duì)于直徑小于20mm長(zhǎng)頸比達(dá)100:1（甚至更大）的孔，多采用槍鉆加工。它可以一次加工全部孔深，大大簡(jiǎn)化了加工工藝，且加工精度較高。當(dāng)孔精度為微米級(jí)時(shí)，對(duì)較大孔可采用坐標(biāo)鏜床加工，較小孔則需要采用坐標(biāo)磨床加工，沒有精密設(shè)備時(shí)可采用研磨方法加工。第二章模具基本表面機(jī)械加工方法六、精密孔加工七、孔系加工一些模具零件中常帶有一系列圓孔，如凸模、凹模固定板，上下模座等，這些孔稱為孔系。加工孔系時(shí)，除了要保證孔本身的尺寸精度外，還要保證孔與基準(zhǔn)平面、孔與孔的距離尺寸精度，有的好要求保證各