機(jī)械制造技術(shù)課件：常見金屬切削加工機(jī)床與加工方法

常見金屬切削加工機(jī)床

與加工方法11.1車床及車削加工11.2銑床及銑削加工11.3磨削加工11.4鉆削加工本章小結(jié)習(xí)題

11.1車床及車削加工

11.1.1車削加工的概述

1.車削加工特點(diǎn)及范圍

1)車削工件的特點(diǎn)在車床上,工件旋轉(zhuǎn),車刀在平面內(nèi)做直線或曲線移動的切削稱為車削。車削是以工件旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動、車刀縱向或橫向移動為進(jìn)給運(yùn)動的一種切削加工方法,車外圓時(shí)各種運(yùn)動的情況如圖11－1所示。圖11－1車削運(yùn)動

2)車削加工的范圍

凡具有回轉(zhuǎn)體表面的工件,都可以在車床上用車削的方法進(jìn)行加工。此外,車床還可以繞制彈簧。車削工件表面粗糙度Ra=1.6~3.2μm。臥式車床的加工范圍如圖11－2所示。圖11－2車削加工范圍

2.切削用量

在切削過程中的切削速度(vc)、進(jìn)給量(f)、背吃刀量(ap)總稱為切削用量。車削時(shí)的切削用量如圖11－3所示,切削用量的合理選擇對提高生產(chǎn)率和切削質(zhì)量有著密切關(guān)系。

(1)切削速度(vc):切削刃選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的瞬時(shí)速度,單位為m/s或m/min,可表示為

式中:D為工件待加工表面直徑,mm;n為工件每分鐘的轉(zhuǎn)速,r/min。圖11－3切削用量示意圖

(2)進(jìn)給量(f):刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對工件的位移量,用工件每轉(zhuǎn)的位移量來表達(dá)和度量,單位為mm/r。

(3)背吃刀量(ap):在通過切削刃基點(diǎn)(中點(diǎn))并垂直于工件平面的方向(平行于進(jìn)給運(yùn)動方向)上測量的吃刀量,即工件待加工表面與已加工表面間的垂直距離,單位為mm。背吃刀量可表示為

式中:D為工件待加工表面直徑,mm;d為工件已加工表面直徑,mm。

11.1.2車床的基本知識

普通車床經(jīng)歷了近兩百年的歷史,它能對軸、盤、環(huán)等多種類型工件進(jìn)行多種工序加工,常用于加工工件的內(nèi)外回轉(zhuǎn)表面、端面和各種內(nèi)外螺紋,采用相應(yīng)的刀具和附件,還可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲、滾花等。由于車削加工具有較高的生產(chǎn)率、廣泛的工藝范圍以及可得到較高的加工精度等特點(diǎn),所以車床在金屬切削機(jī)床中占的比例最大,約占機(jī)床總數(shù)的20%~35%,車床是應(yīng)用最廣泛的金屬切削機(jī)床之一。下面以常見的CA6140型普通機(jī)床為例來分析車床的組成及加工特點(diǎn)。

1.機(jī)床通用型號表示方法

機(jī)床的型號是用來表示機(jī)床的類別、特性、組系和主要參數(shù)的代號。按照J(rèn)B1838-1985《金屬切削機(jī)床型號編制方法》的規(guī)定,機(jī)床型號由漢語拼音字母及阿拉伯?dāng)?shù)字組成,其表示方法如圖11－4所示。圖11－4機(jī)床通用型號構(gòu)成

2.車床結(jié)構(gòu)及各組成部分功用

CA6140型車床結(jié)構(gòu)如圖11－5所示,其主要組成部件包括:主軸箱、交換齒輪箱、進(jìn)給箱、光杠、絲杠、溜板箱、刀架、尾座、床身、冷卻裝置和床腳。圖11－5CA6140型臥式車床結(jié)構(gòu)示意圖

1)主軸箱

主軸箱又稱床頭箱,內(nèi)裝主軸、變速、換向等機(jī)構(gòu)。它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu),使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速,同時(shí)主軸箱分出部分動力將運(yùn)動傳給進(jìn)給箱。

主軸箱的正面裝有主軸變速操縱手柄(兩個(gè))和進(jìn)給(換向、普通螺距與加大螺距)控制手柄。主軸前端可安裝自定心卡盤、單動卡盤或花盤等夾具,用以裝夾工件。

2)進(jìn)給箱

進(jìn)給箱又稱走刀箱,箱內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動的變速機(jī)構(gòu),通過調(diào)整外部手柄的位置,可得到所需的各種不同的進(jìn)給量或螺距(單線螺紋為螺距,多線螺紋為導(dǎo)程),通過光杠或絲杠將運(yùn)動傳至刀架以進(jìn)行切削。

3)絲杠與光杠

紅杠與光杠用于連接進(jìn)給箱與溜板箱,并把進(jìn)給箱內(nèi)的運(yùn)動和動力傳給溜板箱。光杠傳動用于回轉(zhuǎn)體表面的機(jī)動進(jìn)給車削,絲杠傳動用于螺紋車削,其變換可通過進(jìn)給箱外部的光杠和絲杠變換手柄來控制。

4)溜板箱

溜板箱是車床進(jìn)給運(yùn)動的操縱箱。箱內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動的變向機(jī)構(gòu),箱外部有縱向或橫向手動進(jìn)給、機(jī)動進(jìn)給及開合螺母等控制手柄。通過改變不同的手柄位置,可使刀架縱向或橫向移動機(jī)動進(jìn)給以車削回轉(zhuǎn)體表面,或?qū)⒔z杠傳來的運(yùn)動變換成車螺紋的走刀運(yùn)動,或手動操作縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動。

5)刀架和滑板

刀架和滑板用來夾持車刀使其做縱向、橫向或斜向進(jìn)給運(yùn)動,由移置床鞍、橫滑板、轉(zhuǎn)盤、小滑板和方刀架組成。

(1)移置床鞍。它與溜板箱連接,可帶動車刀沿車身導(dǎo)軌做縱向移動,到達(dá)預(yù)定位置后可予以緊固,橫滑板在其上面可橫向移動。

(2)橫滑板。橫滑板帶動車刀沿移置床鞍上的導(dǎo)軌做橫向移動,手動時(shí),可轉(zhuǎn)動橫向進(jìn)給手柄。

(3)轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤上面有刻度,與橫滑板用螺栓連接,松開其螺母可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)任意角度。

(4)小滑板。轉(zhuǎn)動小滑板進(jìn)給手柄可在轉(zhuǎn)盤導(dǎo)軌面上做短距離移動,如果轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)成一定角度,車刀可做斜向運(yùn)動。

(5)方刀架。方刀架用來裝夾和轉(zhuǎn)換車刀,它可同時(shí)裝夾四把車刀。

6)尾座

尾座安裝在床身導(dǎo)軌上,并沿此導(dǎo)軌縱向移動,以調(diào)整其工作位置。尾座主要用于安裝后頂尖,以支撐較長工件,也可安裝鉆頭、鉸刀等進(jìn)行孔加工。

7)床身

床身是車床的基礎(chǔ)零件,用于連接各主要部件并保證在其相對位置,其導(dǎo)軌用來引導(dǎo)溜板箱和尾座的縱向移動。

8)冷卻裝置

冷卻裝置主要通過冷卻水泵將水箱中的切削液加壓后噴射到切削區(qū)域,降低切削溫度,沖走切屑,潤滑加工表面,以提高刀具使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量。

9)床腿

床腿支撐床身并與地基連接。

11.1.3工件在車床上的裝夾

1.卡盤

卡盤是應(yīng)用最為廣泛的臥式車床夾具。它靠背面法蘭盤上的螺紋直接裝在車床主軸上,用來夾持軸類、盤類、套類等工件。

1)三爪自定心卡盤

三爪自定心卡盤的結(jié)構(gòu)如圖11－6所示,它主要由外殼體、三個(gè)卡爪、三個(gè)小錐齒輪、一個(gè)大錐齒輪等零件組成。三爪自定心卡盤的卡爪可以裝成正爪,實(shí)現(xiàn)由外向內(nèi)夾緊;也可以裝成反爪,實(shí)現(xiàn)由內(nèi)向外夾緊,即撐夾(反夾)。正爪夾持工件時(shí),工件直徑不能太大,卡爪伸出卡盤外圓的長度不應(yīng)超過卡爪長度的三分之一,以免發(fā)生事故。反爪可以夾持直徑較大的工件。圖11－6三爪自定心卡盤

2)四爪單動卡盤

四爪單動卡盤外形如圖11－7所示,在四爪卡盤端面對稱分布著四個(gè)相同的卡爪,每一個(gè)卡爪均可單獨(dú)動作,故稱為四爪單動卡盤。用方扳手旋動某個(gè)卡爪側(cè)面的螺桿,就可使該卡爪單獨(dú)沿徑向移動。

四爪單動卡盤的夾緊力較大,所以特別適合于粗加工及加工較大的工件,但利用卡爪的“單動”性質(zhì),對工件進(jìn)行軸線找正,費(fèi)時(shí)且找正精度不易控制。圖11－7四爪單動卡盤

2.花盤

花盤適用于裝夾不便于用三爪或四爪卡盤裝夾的一些形狀不規(guī)則的工件。花盤直接旋裝在主軸上。

用花盤安裝工件有兩種形式:一種是若被加工工件表面的回轉(zhuǎn)軸線與其基準(zhǔn)面垂直,則直接將工件安裝在花盤的工作面上,如圖11－8(a)所示;另一種是若被加工工件表面的回轉(zhuǎn)軸線與其基準(zhǔn)面平行,則將工件安裝在花盤的角鐵上加工,如圖11－8(b)所示,工件在花盤上的定位要用劃針盤等找正。圖11－8花盤安裝工件方法

3.頂尖、撥盤與雞心夾頭

1)頂尖

頂尖分前頂尖和后頂尖兩種。頂尖的頭部帶有60°錐形尖端,頂尖的作用是定位、支撐工件并承受切削力。前頂尖裝在主軸錐孔內(nèi)隨工件一起轉(zhuǎn)動,與錐孔無相對運(yùn)動,如圖11－9(a)所示。為了準(zhǔn)確和方便,有時(shí)也可以將一段鋼料直接夾在三爪自定心卡盤上車出錐角來代替前頂尖,如圖11－9(b)所示,但該頂尖從卡盤上卸下來后,再次使用時(shí)必須將錐面重車一刀,以保證頂尖錐面的軸線與車床主軸旋轉(zhuǎn)軸線重合。圖11－9前頂尖

后頂尖插在車床尾座套筒內(nèi)使用,分為死頂尖和活頂尖兩種。常用的死頂尖有普通頂尖、鑲硬質(zhì)合金頂尖和反頂尖等,如圖11－10所示。死頂尖的定心精度高、剛性好,缺點(diǎn)是工件和頂針發(fā)生滑動摩擦,發(fā)熱較大,過熱時(shí)會把中心孔或頂針“燒壞”,所以常用鑲硬質(zhì)合金的頂尖對工件中心孔進(jìn)行研磨,以減小摩擦。死頂尖一般用于低速加工、精度要求較高的工件。支撐細(xì)小工件時(shí)可用反頂尖。圖11－10死頂尖

活頂尖如圖11－11所示,內(nèi)部裝有滾動軸承?；铐敿獍秧敿馀c工件中心孔的滑動摩擦變成頂尖內(nèi)部軸承的滾動摩擦,因此其轉(zhuǎn)動較為靈活。由于頂尖與工件一起轉(zhuǎn)動,避免了頂尖和工件中心孔的磨損,所以能承受較高轉(zhuǎn)速下的加工,但支撐剛性較差,且存在一定的裝配累積誤差,且當(dāng)滾動軸承磨損后,會使頂尖產(chǎn)生徑向擺動。所以,活頂尖適宜加工工件精度要求不太高的場合。圖11－11活頂尖

2)撥盤與雞心夾頭

前后頂尖均不能帶動工件旋轉(zhuǎn),當(dāng)工件用兩頂尖裝夾時(shí),必須通過撥盤和雞心夾頭帶動旋轉(zhuǎn)。撥盤后端有內(nèi)螺紋跟車床主軸配合,盤面形式有兩種:一種是帶有U形槽的撥盤,用來與彎尾雞心夾頭相配帶動工件旋轉(zhuǎn),如圖11－12(a)所示;另一種撥盤裝有撥桿,用來與直尾雞心夾頭相配帶動工件旋轉(zhuǎn),如圖11－12(b)所示。雞心夾頭的一端與撥盤相配,另一端裝有方頭螺釘,用來固定工件。圖11－12用撥盤和雞心夾頭裝夾工件

4.心軸

當(dāng)工件的形狀復(fù)雜或內(nèi)外圓表面的位置精度要求較高時(shí),可采用心軸裝夾工件進(jìn)行加工,這有利于保證零件的外圓與內(nèi)孔的同軸度及端面對孔的垂直度要求。使用心軸裝夾工件時(shí),應(yīng)首先將工件全部粗車,而后將內(nèi)孔精車好(IT7~IT9),以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)將工件安裝在心軸上,最后將心軸安裝在前后頂尖之間,如圖11－13所示。圖11－13用心軸安裝工件方法

心軸是加工盤套類零件常用的夾具,按其定位表面的不同,可分為以下幾種:

(1)圓柱體心軸:適合于工件的長度尺寸小于孔徑尺寸的情況。

(2)小錐度心軸:適用于工件長度大于工件孔徑尺寸的情況。

(3)脹力心軸:這種心軸可實(shí)現(xiàn)快速裝拆,適用于中小型工件的安裝。

(4)傘形心軸:適用于安裝以毛坯孔為基準(zhǔn)車削外圓的帶有錐孔或階梯孔的工件。

5.中心架與跟刀架

當(dāng)軸類零件的長度與直徑之比較大(L/d>10)時(shí),即為細(xì)長軸。細(xì)長軸的剛性不足,為防止在切削力作用下細(xì)長軸發(fā)生彎曲變形,必須用中心架或跟刀架作為輔助支撐。較長的軸類零件在車端面、鉆孔或車孔時(shí),無法使用后頂尖,如果單獨(dú)依靠卡盤安裝,勢必會因工件懸伸過長使安裝剛性很差而產(chǎn)生彎曲變形,加工中產(chǎn)生振動,甚至無法加工,此時(shí)必須用中心架作為輔助支撐。使用中心架或跟刀架作為輔助支撐時(shí),都要在工件的支撐部位預(yù)先車削出定位用的光滑圓柱面,并在工件與支撐爪的接觸處加機(jī)油潤滑。

中心架上有三個(gè)等分布置并能單獨(dú)調(diào)節(jié)伸縮的支撐爪。使用時(shí),用壓板、螺釘將中心架固定在床身導(dǎo)軌上,且安裝在工件中間,然后調(diào)節(jié)支撐爪。首先調(diào)整下面兩個(gè)爪,將蓋子蓋好固定,然后調(diào)整上面一個(gè)爪。調(diào)整的目的是使工件軸線與主軸軸線重合,同時(shí)保證支撐爪與工件表面的接觸松緊適當(dāng),如圖11－14(a)、(b)所示。圖11－14中心架及應(yīng)用

跟刀架上一般有兩個(gè)能單獨(dú)調(diào)節(jié)伸縮的支撐爪,而另外一個(gè)支撐爪用車刀來代替。兩支撐爪分別安裝在工件的上面和車刀的對面,如圖11－15(a)所示。加工時(shí),跟刀架的底座用螺釘固定在床鞍的側(cè)面,跟刀架安裝在工件頭部,與車刀一起隨床鞍做縱向移動。每次走刀前應(yīng)先調(diào)整支撐爪的高度,使支撐爪與預(yù)先車削出用于定位的光滑圓柱面保持松緊適當(dāng)?shù)慕佑|。配置了兩個(gè)支撐爪的跟刀架,安裝剛性差,加工精度低,不適宜做高速切削。另外還有一種具有三個(gè)支撐爪的跟刀架,如圖11－15(b)所示。它的安裝剛性較好,加工精度較高,并適宜高速切削。圖11－15跟刀架的應(yīng)用

6.彈簧卡頭

當(dāng)工件外圓表面結(jié)構(gòu)簡單,而內(nèi)孔表面較復(fù)雜時(shí),可采用彈簧卡頭實(shí)現(xiàn)工件的夾緊。用彈簧卡頭裝夾工件時(shí),以工件的外圓表面為定位基準(zhǔn),旋轉(zhuǎn)壓緊螺母,在螺母端面的作用下,彈簧套筒往左移動向中心均勻收縮,使工件獲得準(zhǔn)確的定位和牢固的夾緊,如圖11－16所示。圖11－16彈簧卡頭

7.車床的安全操作規(guī)程

(1)工作前按規(guī)定潤滑機(jī)床,檢查各手柄是否到位,并開慢車試運(yùn)轉(zhuǎn)五分鐘,確認(rèn)一切正常方能操作。

(2)卡盤夾頭要上牢,開機(jī)時(shí)扳手不能留在卡盤或夾頭上。

(3)工件和刀具裝夾要牢固,刀桿不應(yīng)伸出過長(鏜孔除外);轉(zhuǎn)動小刀架要停車,防止刀具碰撞卡盤、工件或劃破手。

(4)工件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),操作者不能正對工件站立,身不靠車床,腳不踏油盤。

(5)高速切削時(shí),應(yīng)使用斷屑器和擋護(hù)屏。

(6)禁止高速反剎車,退車和停車要平穩(wěn)。

(7)清除鐵屑,應(yīng)用刷子或?qū)Ｓ勉^。

(8)用銼刀打光工件,必須右手在前,左手在后;用砂布打光工件,要用“手夾”等工具,以防絞傷。

(9)一切在用的工具、量具、刃具應(yīng)放于附近的安全位置,做到整齊有序。

(10)車床未停穩(wěn),禁止在車頭上取工件或測量工件。

(11)車床工作時(shí),禁止打開或卸下防護(hù)裝置。

(12)臨近下班,應(yīng)清掃和擦試車床,并將尾座和溜板箱退到床身最右端。

11.1.4車刀

1.車刀的種類和結(jié)構(gòu)

車刀是金屬切削加工中使用最廣泛的刀具,它可以用來加工各種內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面,如外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋,也可用于切槽和切斷等。車刀按結(jié)構(gòu)可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式、可轉(zhuǎn)位式等。目前硬質(zhì)合金焊接式和可轉(zhuǎn)位式車刀應(yīng)用最普遍;整體式結(jié)構(gòu)一般僅用于高速鋼車刀或尺寸較小的硬質(zhì)合金刀具等;硬質(zhì)合金機(jī)夾式車刀,尤其是可轉(zhuǎn)位式車刀在自動車床、數(shù)控機(jī)床和自動線上應(yīng)用較為普遍。

車刀按用途可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、成形車刀、螺紋車刀、車孔刀等,如圖11－17所示。圖11－17常用車刀及用途

2.車刀的組成和幾何角度

1)車刀的結(jié)構(gòu)金屬切削刀具的種類很多,各種刀具的結(jié)構(gòu)盡管有的相差很大,但它們切削部分的幾何形狀都大致相同。普通外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具,故通常以外圓車刀為基礎(chǔ)來定義刀具切削部分的組成和刀具的幾何參數(shù)。如圖11－18所示,車刀由刀頭、刀體兩部分組成。刀頭用于切削,刀體用于裝夾。刀具切削部分由三個(gè)面、兩條切削刃和一個(gè)刀尖組成。圖11－18車刀的組成

(1)前刀面:切削時(shí),切屑流出所經(jīng)過的表面。

(2)主后刀面:切削時(shí),與工件加工表面相對的表面。

(3)副后刀面:切削時(shí),與工件已加工表面相對的表面。

(4)主切削刃:前刀面與主后刀面的交線。它可以是直線或曲線,擔(dān)負(fù)著主要的切削工作。

(5)副切削刃:前刀面與副后刀面的交線。一般只擔(dān)負(fù)少量的切削工作。

(6)刀尖:主切削刃與副切削刃的相交部分。為了強(qiáng)化刀尖,常磨成圓弧形或一小段直線(稱過渡刃)。

2)車刀的標(biāo)注角度

為了確定車刀切削刃和其前后面在空間的位置,即確定車刀的幾何角度,有必要建立三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)平面(輔助平面),即基面、切削平面和正交平面,如圖11－19所示。車刀在靜止?fàn)顟B(tài)下,基面是過工件軸線的水平面,切削平面是過主切削刃的鉛垂面,正交平面是垂直于基面和切削平面的鉛垂剖面。圖11－19車刀的輔助平面

車刀切削部分在輔助平面中的位置,形成了車刀的幾何角度。車刀的主要角度有前角γo、后角αo、楔角βo、主偏角κr、副偏角κ'r、刃傾角λs,如圖11－20所示。圖11－20車刀的主要角度

(1)前角(λo)。前角是前刀面和基面間的夾角。前角的大小反映了刀具前面傾斜的程度,決定刀刃的強(qiáng)度和鋒利程度,影響切削變形和切削力的大小。前角有正負(fù)之分,當(dāng)前面在基面下方時(shí)為正值,反之為負(fù)值,如圖11－20所示為正。前角大,刃口鋒利,可減少切削變形和切削力,易切削,易排屑;前角過大,強(qiáng)度低,散熱差,易崩刃。前角的大小主要根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求進(jìn)行選擇。

(2)后角(αo)。后角是主后面與主切削平面間的夾角。后角的大小決定刀具后面與工件之間的摩擦及散熱程度。后角過大,會降低車刀強(qiáng)度,且散熱條件差,刀具壽命短;后角過小,摩擦嚴(yán)重,溫度高,刀具壽命也短。

(3)楔角(βo)。楔角是前面與主后面間的夾角,即βo=90°-(γo+αo)。

(4)主偏角(κr)。主偏角是主切削刃在基面上的投影與假定進(jìn)給運(yùn)動方向間的夾角。主偏角的大小決定背向力與進(jìn)給力的分配比例和刀頭的散熱條件。主偏角大,背向力小,散熱差;主偏角小,進(jìn)給力小,散熱好。

(5)副偏角(κ'r)。副偏角是副切削刃在基面上的投影與假定進(jìn)給運(yùn)動反方向之間的夾角。副偏角的大小決定切削刃與已加工表面之間的摩擦程度。較小的副偏角對已加工表面有修光作用。

(6)刃傾角(λs)。刃傾角是主切削刃與基面間的夾角。刃傾角主要影響排屑方向和刀尖強(qiáng)度。刃傾角有正值、負(fù)值和零度三種。

3.車刀的安裝

在車削加工前,必須正確安裝好車刀,否則即便是車刀的各個(gè)角度刃磨得合理,但其工作角度發(fā)生了改變,也會直接影響到切削的順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量,所以車刀必須正確牢固地安裝在刀架上,如圖11－21所示。圖11－21車刀的安裝

安裝車刀應(yīng)注意下列幾點(diǎn):

(1)刀頭不宜伸出太長,否則切削時(shí)容易產(chǎn)生振動,影響工件加工精度和表面粗糙度。一般刀頭伸出長度不超過刀桿厚度的兩倍,能看見刀尖車削即可。

(2)刀尖應(yīng)與車床主軸中心線等高。若車刀裝得太高,后角減小,則車刀的主后面會與工件產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦;若裝得太低,前角減少,則切削不順利,會使刀尖崩碎。刀尖的高低,可根據(jù)尾座頂尖高低來調(diào)整。．

(3)車刀底面的墊片要平整,并盡可能用厚墊片,以減少墊片數(shù)量。調(diào)整好刀尖高低后,至少要用兩個(gè)螺釘交替將車刀擰緊。

11.1.5車外圓、端面和臺階

1.車外圓

將工件車削成圓柱形外表面的方法稱為車外圓,車外圓的幾種情況如圖11－22所示。圖11－22外圓車削

車削方法一般采用粗車和精車兩個(gè)步驟。

1)粗車粗車的目的是盡快地切去工件上大部分加工余量,使工件接近最后的形狀和尺寸。粗車要給精車留有適量的加工余量,其精度和表面粗糙度要求并不高,因此粗車的目的是提高生產(chǎn)率。為了保證刀具耐用及減少刃磨次數(shù),粗車時(shí),要先選用較大的背吃刀量,其次根據(jù)可能,適當(dāng)加大進(jìn)給量,最后選取合適的切削速度。粗車刀一般選用尖頭刀或彎頭刀。

2)精車

精車的目的是切去粗車給精車留下的加工余量,以保證零件的尺寸公差和表面粗糙度。精車后工件尺寸公差等級可達(dá)IT7級,表面粗糙度Ra可達(dá)1.6μm。對于尺寸公差等級和表面粗糙度要求更高的表面,精車后還需進(jìn)行磨削加工。在選擇切削用量時(shí),首先應(yīng)選取合適的切削速度(高速或低速),再選取進(jìn)給量(較小),最后根據(jù)工件尺寸來確定背吃刀量。

精車時(shí)為了保證工件的尺寸精度和減小表面粗糙度可采取下列幾點(diǎn)措施:

(1)合理地選擇精車刀的幾何角度及形狀。如加大前角可使刃口鋒利,減小副偏角和刀尖圓弧能使已加工表面殘留面積減小,前后刀面及刀尖圓弧用油石磨光等。

(2)合理地選擇切削用量。在加工鋼等塑性材料時(shí),采用高速或低速切削可防止出現(xiàn)積屑瘤。另外,采用較小的進(jìn)給量和背吃刀量可減少已加工表面的殘留面積。

(3)合理地使用切削液。如低速精車鋼件時(shí)可采用乳化液潤滑,低速精車鑄鐵時(shí)可采用煤油潤滑等。

(4)采用試切法切削。試切法就是通過試切-測量-調(diào)整-再試切反復(fù)進(jìn)行的方法使工件尺寸達(dá)到要求為止的加工方法。由于橫向刀架絲杠及其螺母螺距與刻度盤的刻線均有一定的制造誤差,僅按刻度盤定吃刀量難以保證精車的尺寸公差,因此需要通過試切來準(zhǔn)確控制尺寸。此外,試切也可以防止進(jìn)錯(cuò)刻度而造成廢品。圖11－23為車削外圓工件時(shí)的試切方法與步驟。圖11－23試切的方法與步驟

2.車端面

對工件端面進(jìn)行車削的方法稱為車端面。車端面采用端面車刀,當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí),移動床鞍(或小滑板)控制吃刀量,橫滑板橫向走刀便可進(jìn)行車削,圖11－24為端面車削時(shí)的幾種情況。圖11－24車端面

3.車臺階

車削臺階處外圓和端面的方法稱為車臺階。車臺階常用主偏角κr≥90°的偏刀車削,在車削外圓的同時(shí)車出臺階端面。臺階高度小于5mm時(shí)可用一次走刀切出,高度大于5mm的臺階可用分層法多次走刀后再橫向切出,如圖11－25所示。圖11－25車臺階

11.1.6切槽和切斷

1.切槽

在工件表面上車削溝槽的方法稱為切槽。用車削加工的方法所加工出的槽形狀有外槽、內(nèi)槽、端面槽等,如圖11－26所示。圖1126切槽

1)切槽刀的角度及安裝

軸上槽要用切槽刀進(jìn)行車削,切槽刀的幾何形狀和角度如圖11－27所示。安裝時(shí)切槽刀,刀尖要對準(zhǔn)工件軸線,主切削刃平行于工件軸線,兩側(cè)副偏角一定要對稱相等(1°~2°),兩側(cè)刃后角也需對稱(0.5°~1°),切不可一側(cè)為負(fù)值,以防刮傷槽的端面或折斷刀頭。圖11－27切槽刀

2)切槽的方法

切削寬度在5mm以下的窄槽時(shí),可采用主切削刃的寬度等于槽寬的切槽刀,在一次橫向進(jìn)給中切出。切削寬度在5mm以上的寬槽時(shí),一般采用先分段橫向粗車,在最后一次橫向切削后,再進(jìn)行縱向精車的加工方法如圖11－28所示。圖11－28切寬槽的方法

3)切槽的尺寸測量

槽的寬度和深度測量采用卡鉗和鋼直尺配合測量,也可以用游標(biāo)卡尺和千分尺測量。圖11－29為測量外槽時(shí)的情況。圖11－29測量外槽

2.切斷

在切削加工中,若工件較長,則需按要求切斷后再車削,或者在車削完成后需把工件從原材料上切割下來,這樣的加工方法稱為切斷,如圖11－30所示圖11－30切斷

1)切斷刀

切斷刀與切槽刀幾何形狀相似,其不同點(diǎn)是刀頭窄而長、容易折斷,因此用切斷刀也可以切槽,但不能用切槽刀來切斷。

切斷時(shí),刀頭伸進(jìn)工件內(nèi)部,散熱條件差,排屑困難,易引起振動,如不注意刀頭就會折斷,因此必須合理地選擇切斷刀。切斷刀的種類很多,按材料可分為高速鋼和硬質(zhì)合金兩種;按結(jié)構(gòu)又分為整體式、焊接式、機(jī)械固定式等幾種。通常為了改善切削條件,常采用整體式高速鋼切斷刀進(jìn)行切斷。圖11－31為彈性切斷刀,在切斷過程中,這種刀可以減少振動和沖擊,提高切斷的質(zhì)量和生產(chǎn)率。圖11－31彈性切斷刀

2)切斷方法

(1)直進(jìn)法切斷工件。直進(jìn)法是指在垂直于工件軸線的方向上進(jìn)行切斷,常用于切削鑄鐵等脆性材料,如圖11－32(a)所示。

(2)左右借刀法切斷工件。在切削系統(tǒng)(刀具、工件、車床)剛性不足的情況下,可采用左右借刀法切斷工件,常用于切削鋼等塑性材料,如圖11－32(b)所示。

(3)反切法切斷工件。反切法是指工件反轉(zhuǎn),用反切刀切斷工件,如圖11－32(c)所示。圖11－32切斷方法

3)切削用量切削速度不宜過高或過低,一般vc=40~60m/min(外圓處)。手動進(jìn)給切斷時(shí),進(jìn)給要均勻;機(jī)動進(jìn)給切斷時(shí),進(jìn)給量f=0.15~0.5mm/r。

4)切斷時(shí)注意事項(xiàng)

(1)切斷毛坯表面,最好用外圓車刀先把工件車圓,或開始時(shí)盡量減小走刀量,防止“扎刀”而損壞車刀。

(2)手動進(jìn)刀時(shí),搖動手柄應(yīng)連續(xù)、均勻,避免因切斷刀與工件表面摩擦,使工件表面產(chǎn)生冷硬現(xiàn)象而迅速磨損刀具,在即將切斷時(shí)要放慢進(jìn)給速度,以免突然切斷而使刀頭折斷。

(3)用卡盤裝夾工件時(shí),切斷位置盡可能靠近卡盤,防止引起振動;由一夾一頂裝夾工件時(shí),工件不完全切斷,應(yīng)取下工件后再敲斷。

(4)切斷過程中如需要停車,應(yīng)先退刀再停車。

(5)切斷刀刀尖必須與工件中心等高,否則切斷處將剩有凸臺,且刀頭也容易損壞,如圖11－33所示。圖11－33切斷刀刀尖必須與工件中心等高

11.1.7車螺紋

1.螺紋車刀及其安裝

(1)螺紋車刀的幾何角度。安裝螺紋車刀時(shí),車刀的刀尖角等于螺紋牙形角α0=60°,其前角γ0=0°才能保證工件螺紋的牙形角,否則牙形角將產(chǎn)生誤差。只有粗加工或螺紋精度要求不高時(shí),其前角可取γ0=5°~20°。圖11－34為螺紋車刀幾何角度與用樣板對刀方法。圖11－34螺紋車刀幾何角度與用樣板對刀方法

(2)螺紋車刀的安裝。安裝螺紋車刀時(shí),刀尖必須對準(zhǔn)工件中心,并用樣板對刀,如圖11－35所示,以保證刀尖角的角平分線與工件的軸線垂直,這樣車出的牙形角才不會偏斜。圖11－35螺紋車刀的形狀及對刀方法

2.車螺紋的方法與步驟

以車削外螺紋為例來說明車螺紋的方法與步驟,如圖11－36所示的車螺紋方法為正反車法,適用于加工各種螺紋,具體步驟如下:

(1)開車,使車刀與工件輕微接觸,記下刻度盤讀數(shù),向右退出車刀;

(2)合上開合螺母,在工件表面上車出一條螺旋線,橫向退出車刀,停車;

(3)開反車使刀具退到工件右端,停車,用鋼尺檢查螺距是否正確;

(4)利用刻度盤調(diào)整切深,開車切削;

(5)車刀行至終點(diǎn)時(shí),應(yīng)做好退刀停車準(zhǔn)備,先快速退出車刀,然后停車,再開反車退回刀架;

(6)再次橫向進(jìn)刀,繼續(xù)切削。其切削過程的路線如圖11－36所示,步驟(1)~(6)分別對應(yīng)圖中的(a)~(f)。

圖11－36螺紋的車削方法與步驟

11.1.8其他車削加工

1.圓錐面的車削

在機(jī)床和工具中,有許多使用圓錐面配合的場合,如車床主軸錐孔與頂尖的配合,車床尾座錐孔與麻花鉆錐柄的配合等。為了制造和使用方便,常用工具和刀具上的圓錐都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,即圓錐各部分尺寸都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,使用時(shí)只要代號相同即能互換。標(biāo)準(zhǔn)工具的圓錐已在國際上通用。常用的標(biāo)準(zhǔn)工具的圓錐有莫氏圓錐和米制圓錐兩種。

1)莫氏圓錐

莫氏圓錐是機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種,分為0~6號七種,最小的是0號,最大的是6號。莫氏圓錐號碼不同,圓錐的尺寸和圓錐半角都不同。莫氏圓錐的錐度見表11－1。

2)米制圓錐

米制圓錐分4號、6號、80號、100號、120號、140號、160號、200號八種,其中140號較少采用。它們的號碼表示的是大端直徑,錐度固定不變,即錐度C=1∶20。如200號米制圓錐的大端直徑為?200mm,則小段直徑為?10mm。

除了常用標(biāo)準(zhǔn)工具的圓錐外,還經(jīng)常遇到各種專用標(biāo)準(zhǔn)圓錐,其錐度大小及應(yīng)用舉例見表11－2。

3)圓錐面的車削方法

因圓錐面既有尺寸精度要求,又有角度要求,因此在車削加工中要同時(shí)保證尺寸精度和圓錐角度精度。一般首先保證圓錐角度精度,然后精車并控制其尺寸精度。車削圓錐面的主要方法有轉(zhuǎn)動小刀架溜板角度法(見圖11－37(a))、偏移尾座法(見圖11－37(b))、仿形法、寬刃刀車削法等。圖11－37圓錐面車削方法

檢測外圓錐的具體操作如下:

(1)在工件表面上沿圓錐素線方向薄而均勻地涂上三種顯示劑(印紅、紅丹粉、全損耗系統(tǒng)用油的調(diào)和物等)。

(2)手握圓錐套規(guī)輕輕與工件接觸后,稍加用力轉(zhuǎn)動半圈。

(3)取下套規(guī)觀察工件表面顯示劑擦去的情況。若三條顯示劑全長擦去痕跡均勻,則表面圓錐接觸良好,錐度正確。若小端擦去,而大端未擦去,則說明圓錐角偏小;反之偏大。

2.成形面的車削

有些回轉(zhuǎn)體的表面不是直線,而是一些曲線,如手柄、手輪和圓球等,這類表面稱為成形面。在加工成形面時(shí),應(yīng)根據(jù)工件的特點(diǎn)、精度及批量,采用相應(yīng)的方法。

(1)雙手控制法。兩只手同時(shí)操作中滑板和小滑板,使圓弧刀具做平面運(yùn)動,如圖11－38所示。這種操作方法對操作者的技術(shù)要求較高,難度也大。圖11－38雙手控制法加工成形面

(2)成形法。成形法就是利用成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法,切削刃的形狀與工件成形表面輪廓相同的車刀稱為成形車刀,或稱為樣板刀。數(shù)量較多、軸向尺寸較小的工件成形面,可以采用成形法加工,如圖11－39所示。圖11－39整體式成形刀加工成形面

(3)仿形法。仿形法是刀具按照仿形裝置規(guī)定的軌跡運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對工件成形面加工的一種方法。仿形法車削成形面是一種加工質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高的先進(jìn)車削方法,特別適合質(zhì)量要求較高、批量較大的場合。

3.滾花

用滾花刀將工件表面滾壓出直線或網(wǎng)紋的方法稱為滾花。

1)滾花表面的用途及加工方法

有些工具和零件的手握部分,為增加其摩擦力或便于使用或使之美觀,通常將其表面在車床上滾壓出各種不同的花紋,如千分尺的套管、鉸杠扳手及螺紋量規(guī)等。這些花紋一般都是在車床上用滾花刀滾壓而成的。

2)滾花刀的種類

滾花刀按花紋的式樣分為直紋和網(wǎng)紋兩種,其花紋的粗細(xì)決定于不同的滾花輪。滾花刀按滾花輪的數(shù)量又可分為單輪、雙輪和三輪三種,如圖11－40所示,其中最常用的是網(wǎng)紋式雙輪滾花刀。圖11－40滾花刀

11.2銑床及銑削加工

11.2.1銑床的基本知識1.銑削運(yùn)動與銑削用量

銑削運(yùn)動有主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動,銑削用量有切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量和側(cè)吃刀量,如圖11－41所示。圖11－41銑削運(yùn)動及銑削用量

1)主運(yùn)動及切削速度(vc)

銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是主運(yùn)動。切削刃的選定點(diǎn)相對工件主運(yùn)動的瞬時(shí)速度稱為切削速度,可用下式計(jì)算:

式中:D為銑刀直徑,單位為mm;n為銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速,單位為r/min。

2)進(jìn)給運(yùn)動及進(jìn)給量

銑刀在進(jìn)給方向上相對于工件的位移量稱為進(jìn)給量,代號f。它包含每齒進(jìn)給量fz、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f和旋轉(zhuǎn)速度vf。每齒進(jìn)給量是銑刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒工件的位移量;每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)工件的位移量;進(jìn)給速度是指每分鐘內(nèi)銑刀相對于工件進(jìn)給運(yùn)動的瞬時(shí)速度。它們的關(guān)系為

式中:z為銑刀齒數(shù);n為主軸轉(zhuǎn)速,r/min;vf為進(jìn)給速度,mm/min;f為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,mm/r;fz為每齒進(jìn)給量,mm/z。

3)背吃刀量(ap)背吃刀量是指平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸,單位為mm。周銑時(shí)背吃刀量是已加工表面寬度,端銑時(shí)是切削層深度。

4)側(cè)吃刀量(ae)側(cè)吃刀量是指垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸,單位為mm。周銑時(shí)側(cè)吃刀量是切削層深度,端銑時(shí)是已加工表面寬度。

2.銑削特點(diǎn)

銑削加工的工業(yè)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn):

(1)銑削在金屬加工中的應(yīng)用僅次于車削加工,主運(yùn)動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,切削速度較高,除加工狹長平面外,其生產(chǎn)率、效率均高于其他加工方式。

(2)銑刀的種類很多,銑床的功能強(qiáng)大,因此銑削的加工范圍也很廣,能完成多種表面的加工。

(3)銑削時(shí),由于銑刀是旋轉(zhuǎn)的多齒刀具,刀齒能實(shí)現(xiàn)輪換切削,因而刀具的散熱條件好,可以提高切削速度。

(4)由于銑刀刀齒的不斷切入和切出,使切削力不斷地變化,因此易產(chǎn)生沖擊和振動。

(5)銑削加工的工件尺寸公差等級一般為IT7~IT9級,表面粗糙度Ra=1.6~12.5μm。

3.銑削加工范圍

銑削主要用于加工平面,如水平面、垂直面、臺階面及各種溝槽表面和成形面等。另外,也可以利用萬能分度頭進(jìn)行分度件的銑削加工,也可以對工件上的孔進(jìn)行鉆削或鏜削加工。銑削加工范圍如圖11－42所示。圖11－42銑床上典型工作

11.2.2常用銑床的基本結(jié)構(gòu)

1.臥式升降臺銑床．

臥式升降臺銑床又分為普通升降臺銑床、萬能升降臺銑床、萬能回轉(zhuǎn)頭銑床。

1)臥式升降臺銑床臥式升降臺銑床的主軸水平(臥式)安置。被加工的工件固定在工作臺上,通過升降臺和工作臺等運(yùn)動部件,可使工件得到橫向、縱向和垂直的進(jìn)給運(yùn)動,而銑刀則做旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動,如圖11－43所示。臥式升降臺銑床適用于銑削平面、溝槽、成形面等。

2)銑床各部分的名稱及作用

(1)床身。床身是機(jī)床的主體,大部分部件都安裝在床身上,如主軸、主軸變速機(jī)構(gòu)等裝在床身的內(nèi)部。床身的前壁有燕尾形的垂直導(dǎo)軌,供升降臺上下移動用。床身的頂上有燕尾形的水平導(dǎo)軌,供橫梁前后移動用。在床身的后面裝有主電動機(jī),提高安裝在床身內(nèi)部的變速機(jī)構(gòu),使主軸旋轉(zhuǎn)。主軸轉(zhuǎn)速的變換是由一個(gè)手柄和一個(gè)刻度盤來實(shí)現(xiàn)的,它們均裝在床身的左上方,在變速時(shí)必須停車。在床身的左下方有電器柜。圖11－43萬能升降臺銑床外觀圖

(2)橫梁。橫梁可以借助齒輪、齒條前后移動,調(diào)整其伸出長度,并可由兩套偏心螺栓來夾緊。在橫梁上安裝著支架,用來支撐刀桿的懸出端,以增強(qiáng)刀桿的剛性。．

(3)升降臺。它是工作臺的支座,在升降臺上安裝著銑床的縱向工作臺、橫向工作臺和轉(zhuǎn)臺。進(jìn)給電動機(jī)和進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)是一個(gè)獨(dú)立部件,安裝在升降臺的左前側(cè),使升降臺、縱向工作臺和橫向工作臺移動。變換進(jìn)給速度由一個(gè)蘑菇形手柄控制,允許在開車的情況下進(jìn)行變速。升降臺可以沿床身的垂直導(dǎo)軌移動。

(4)縱向工作臺。它用來安裝工件或夾具,并帶著工件做縱向進(jìn)給運(yùn)動?？v向工作臺的上面有三條T形槽,用來安裝壓板螺栓(T形螺栓)。這三條T形槽中一條精度較高,其余兩條精度較低。工作臺前側(cè)面有一條小T形槽,用來安裝行程擋鐵?？v向工作臺臺面的寬度,是標(biāo)志銑床大小的主要規(guī)格。

(5)橫向工作臺。它位于縱向工作臺的下面,用以帶動縱向工作臺做前后移動。這樣,有了縱向工作臺、橫向工作臺和升降臺,便可以使工件在三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)方向移動,以滿足加工要求。

(6)主軸。主軸用于安裝或通過刀桿來安裝銑刀,并帶動銑刀旋轉(zhuǎn)。主軸是一根空心軸,前端是錐度為7∶24的圓錐孔,用于裝銑刀或銑刀桿,并用長螺栓穿過主軸通孔從后面將其緊固。

(7)底座。底座是整個(gè)銑床的基礎(chǔ),承受銑床的全部重量,以及盛放切削液。

2.立式升降臺銑床

立式升降臺銑床是主軸垂直安置,并可在縱向的垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)45°角。立式升降臺銑床的升降臺和進(jìn)給系統(tǒng)等部分和臥式升降臺銑床完全相同。立式升降臺銑床應(yīng)用很廣,使用面銑刀和立銑刀可銑削平面、斜面、溝槽、角度面等,其外觀如圖11－44所示。圖11－44立式升降臺銑床外觀圖

3.銑床的主要附件

銑床的主要附件有平口鉗、圓形工作臺、萬能立銑頭、萬能分度頭、銑刀桿等。

1)平口鉗平口鉗又稱機(jī)用虎鉗,是一種通用夾具,常用于安裝小型工件,如圖11－45所示。它是銑床、鉆床的隨機(jī)附件。將其固定在機(jī)床工作臺上,用來夾持工件進(jìn)行切削加工。圖11－45在平口鉗中安裝工件

(1)平口鉗的結(jié)構(gòu)。平口鉗的裝配結(jié)構(gòu)是可拆卸的螺紋連接和銷連接;活動鉗身的直線運(yùn)動是由螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)變的;工作表面是螺旋副、導(dǎo)軌副及間隙配合的軸和孔的摩擦面。

(2)平口鉗的工作原理。用扳手轉(zhuǎn)動絲杠,通過絲杠螺母帶動活動鉗身移動,形成對工件的加緊與松開。

(3)平口鉗中裝夾工件的注意事項(xiàng)如下:

①使用時(shí)先把平口鉗鉗口找正并固定在工作臺上,然后再安裝工件。

②工件的被加工面必須高出鉗口,否則就要用平行墊鐵墊高工件。

③為了能裝夾得牢固,防止刨削時(shí)工件松動,必須把比較平整的平面貼緊在墊鐵和鉗口上。要使工件貼緊在墊鐵上,應(yīng)該一面夾緊,一面用手錘輕擊工件的子面,光潔的平面要用銅棒進(jìn)行敲擊以防止敲傷光潔表面。

④為了不使鉗口損壞和保持已加工表面,夾緊工件時(shí)在鉗口處墊上銅片。

⑤用手挪動墊鐵以檢查夾緊程度,如有松動,說明工件與墊鐵之間貼合不好,則應(yīng)該松開平口鉗重新夾緊。

⑥剛性不足的工件需要支實(shí),以免夾緊力使工件變形。

2)圓形工作臺

圓形工作臺即回轉(zhuǎn)工作臺,如圖11－46(a)所示。它的內(nèi)部有一副蝸輪蝸桿,手輪與蝸桿同軸連接,轉(zhuǎn)動手輪,通過蝸輪蝸桿的傳動使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺周圍有刻度用來觀察和確定轉(zhuǎn)臺位置,手輪上的刻度盤也可讀出轉(zhuǎn)臺的準(zhǔn)確位置。圖11－46(b)為在回轉(zhuǎn)工作臺上銑圓弧槽的情況,即利用螺栓壓板把工件壓緊在轉(zhuǎn)臺上,銑刀旋轉(zhuǎn)后,搖動手輪使轉(zhuǎn)臺帶動工件進(jìn)行圓周進(jìn)給,銑削圓弧槽。圖11－46回轉(zhuǎn)工作臺

3)萬能立銑頭

在臥式銑床上裝上萬能立銑頭,根據(jù)銑削的需要,可把立銑頭主軸扳成任意角度,如圖11－47所示。圖11－47(a)為萬能立銑頭外形圖,其底座用螺釘固定在銑床的垂直導(dǎo)軌上。由于銑床主軸的運(yùn)動是通過立銑頭內(nèi)部的兩對錐齒輪傳到立銑頭主軸上的,且立銑頭的殼體可繞銑床主軸軸線偏轉(zhuǎn)任意角度如圖11－47(b)所示,又因?yàn)榱婎^主軸的殼體還能在立銑頭殼體上偏轉(zhuǎn)任意角度如圖11－47(c)所示,因此立銑頭主軸能在空間偏轉(zhuǎn)成所需要的任意角度。圖11－47萬能立銑頭

4)萬能分度頭

銑六方和花鍵軸時(shí),每銑過一個(gè)面或一個(gè)槽后,便需改變角度,再銑第二個(gè)面或槽,這種改變角度的工作稱為分度。分度頭是分度機(jī)構(gòu),是銑床的重要附件,主要用于加工刀具(如絲錐、鉸刀、銑刀、麻花鉆等)和零件(如齒輪、離合器、螺母、花鍵軸等)。萬能分度頭(見圖11－48)可使工件周期地繞其軸線轉(zhuǎn)動角度(把工件分成等分或不等分);銑螺旋槽或交錯(cuò)軸斜齒輪(舊稱螺旋齒輪)時(shí),它能使工件連續(xù)轉(zhuǎn)動;還可使工件軸線相對于銑床工作臺調(diào)整成所需的角度。圖11－48FW250型萬能分度頭

11.2.3銑刀

1.銑刀的種類和用途

銑刀的種類很多,用途也各不相同。按材料不同,銑刀分為高速鋼和硬質(zhì)合金兩大類;按刀齒與刀體是否為一體,又分為整體式和鑲齒式兩類;按銑刀的安裝方式不同,分為帶孔銑刀和帶柄銑刀兩類。另外,按銑刀的用途和形狀又可分為如下幾類:

(1)圓柱銑刀。如圖11－49(a)所示,由于它僅在圓柱表面上有切削刃,故用于臥式升降臺銑床上加工平面。

(2)端銑刀。如圖11－49(b)所示,由于其刀齒分布在銑刀的端面和圓柱面上,故多用于立式升降臺銑床上加工平面,也可用于臥式升降臺銑床上加工平面。

(3)立銑刀。如圖11－49(端面、斜面、溝槽、臺階面等。g)所示,它是一種帶柄銑刀,有直柄和錐柄兩種,適于銑削(4)鍵槽銑刀和T形槽銑刀。如圖11－49(c)、(h)、(k)所示,它們是專門加工鍵槽和T形槽的。

(5)三面刃銑刀和鋸片銑刀。三面刃銑刀和鋸片銑刀主要用于臥式升降臺銑床上加工直角槽,如圖11－49(d)、(e)、(f)所示,也可加工臺階面和較窄的側(cè)面等。鋸片銑刀主要用于切斷工件或銑削窄槽。

(6)角度銑刀。角度銑刀主要用于臥式升降臺銑床上加工各種角度的溝槽。角度銑刀分為單角度銑刀和雙角度銑刀,如圖11－49(i)、(j)所示,其中雙角度銑刀又分為對稱雙角度銑刀和不對稱雙角度銑刀。

(7)成形銑刀。成形銑刀主要用于臥式升降臺銑床上加工各種成形面,如圖11－49(l)所示。圖11－49銑刀的類型

2.銑刀的安裝

安裝銑刀是將銑刀(或通過銑刀夾頭、銑刀桿等)安裝在銑床主軸上。銑刀安裝方法正確與否,決定了銑刀的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和銑刀的使用壽命,影響銑削質(zhì)量(如銑削加工的尺寸、形位公差和表面粗糙度)。

1)帶孔銑刀的安裝

(1)帶孔銑刀的圓柱銑刀或三面刃銑刀等盤形銑刀常用長刀桿安裝,如圖11－50(a)所示。

(2)帶孔銑刀中的端銑刀常用短刀桿安裝,如圖11－50(b)所示。圖11－50帶孔銑刀的安裝

2)帶柄銑刀的安裝

(1)直柄銑刀的安裝。直徑為3~20mm的直柄銑刀裝在主軸上專用的彈簧夾頭中,如圖11－51(a)所示。安裝時(shí),收緊螺母,使彈簧套作徑向收縮而將銑刀的柱柄夾緊。彈簧夾頭有多種孔徑,以適應(yīng)不同尺寸的直柄銑刀。

(2)錐柄銑刀的安裝。當(dāng)銑刀錐柄尺寸與主軸端部錐孔相同時(shí),可直接裝入錐孔,并用拉桿拉緊。如果銑刀柄的錐度(一般為莫氏錐度2~4號)與主軸孔錐度不同,就要用過渡錐套進(jìn)行安裝,如圖11－51(b)所示。圖11－51帶柄銑刀的安裝

11.2.4銑平面、斜面、臺階面

1.銑平面

1)用圓柱銑刀銑平面在臥式升降臺銑床上,利用圓柱銑刀的周邊齒刀刃(切削刃)進(jìn)行的銑削稱為周邊銑削,簡稱周銑削,如圖11－52所示。圖11－52周邊銑削

(1)順銑與逆銑。

①順銑。在銑刀與工件已加工面的切點(diǎn)處,銑刀切削刃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方向與工件進(jìn)給方向相同的銑削稱為順銑,如圖11－53(a)所示。

②逆銑。在銑刀與工件已加工面的切點(diǎn)處,銑刀切削刃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方向與工件進(jìn)給方向相反的銑削稱為逆銑,如圖11－53(b)所示。圖11－53順銑與逆銑

綜上所述,從提高刀具耐用度、工件表面質(zhì)量以及增加工件夾持的穩(wěn)定性等觀點(diǎn)出發(fā),一般以采用順銑法為宜。但需要注意的是,銑床必須具備絲杠與螺母的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu),且間隙調(diào)整為零時(shí)才能采取順銑。目前,除萬能升降臺銑床外,尚沒有消除絲杠與螺母之間間隙的機(jī)構(gòu),所以在生產(chǎn)中仍多采用逆銑法。另外,當(dāng)銑削帶有黑皮的工件表面時(shí),如對鑄件或鍛件表面進(jìn)行粗加工,若用順銑法,則刀齒首先接觸黑皮將會加劇刀齒的磨損,所以應(yīng)采用逆銑法。

(2)銑削步驟。用圓柱銑刀銑削平面的步驟如下:

①銑刀的選擇與安裝。由于螺旋齒銑刀銑平面時(shí),排屑順利,銑削平穩(wěn),所以常用螺旋齒圓柱銑刀銑平面。當(dāng)工件表面粗糙度Ra值較小且加工余量不大時(shí),選用細(xì)齒銑刀;當(dāng)表面粗糙度Ra值較大且加工余量較大時(shí),選用粗齒銑刀。銑刀的寬度要大于工件待加工表面的寬度,以保證一次進(jìn)給就可銑完待加工表面。另外,應(yīng)盡量選用小直徑銑刀,以免產(chǎn)生振動而影響表面加工質(zhì)量。

②切削用量的選擇。選擇切削用量時(shí),要根據(jù)工件材料、加工余量、工件寬度及表面粗糙度要求來綜合選擇合理的切削用量。一般來說,銑削應(yīng)采用粗銑和精銑兩次銑削的方法來完成工件的加工。由于粗銑時(shí)加工余量較大故選擇每齒進(jìn)給量,而精銑時(shí)加工余量較小常選擇每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,但不管是粗銑還是精銑,均應(yīng)按每分鐘進(jìn)給速度來調(diào)整銑床。

③工件的裝夾方法。根據(jù)工件的形狀、加工平面的部位以及尺寸公差和形位公差的要求,選擇合理的裝夾方法,一般常采用平口鉗或螺栓壓板裝夾工件。用平口鉗裝夾工件時(shí),要校正平口鉗的固定鉗口并對工件進(jìn)行找正(見圖1145),還要根據(jù)選定的銑削方式調(diào)整好銑刀與工件的相對位置。

④操作方法。根據(jù)選取的銑削速度vc,按下式調(diào)整銑床主軸的轉(zhuǎn)速:

根據(jù)選取的進(jìn)給量,按下式來調(diào)整銑床的每分鐘進(jìn)給量:

2)用端銑刀銑平面

在臥式和立式升降臺銑床上用銑刀端面齒刃進(jìn)行的銑削稱為端面銑削,簡稱端銑,如圖11－54所示。圖11－54端面銑削

2.銑斜面

工件上的斜面常用下面幾種方法進(jìn)行銑削:

(1)利用斜墊鐵銑斜面。如圖11－55(a)所示,在工件的基準(zhǔn)面下墊一塊斜墊鐵,則銑出的工件平面就會與基準(zhǔn)面傾斜一定角度,如果改變斜墊鐵的角度,則可加工出不同角度的工件斜面。

(2)利用分度頭銑斜面。如圖11－55(b)所示,用萬能分度頭將工件轉(zhuǎn)到所需位置即可銑出斜面。

(3)利用萬能立銑刀銑斜面。由于萬能立銑頭能方便地改變軸的空間位置,因此可通過轉(zhuǎn)動立銑頭使刀具相對工件傾斜一個(gè)角度即可銑出斜面,如圖11－55(c)所示。

(4)利用角度銑刀銑斜面。如圖11－55(d)所示,對于較小或較窄的斜面,一般用角度銑刀直接銑出斜面,銑削時(shí)應(yīng)選擇合適的角度銑刀來銑削相應(yīng)的斜面。

圖11－55銑斜面

3.銑臺階面

零件上的臺階,根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸大小不同,通?？稍谂P式銑床上用三面刃銑刀或在立式銑床上用端銑刀或立銑刀銑削。

(1)用一把三面刃銑刀銑臺階。三面刃銑刀的圓柱面切削刃在銑削時(shí)起主要的切削作用,而兩個(gè)側(cè)面切削刃是起修光作用的,如圖11－56所示。圖11－56用一把三面刃銑刀銑臺階

(2)用組合銑削法銑臺階。在成批生產(chǎn)中,臺階大都是采用兩把三面刃銑刀組合銑削法來加工的,如圖11－57所示,這不僅可提高生產(chǎn)率,而且操作簡單,并能保證工件質(zhì)量。用三面刃銑刀組合法銑削時(shí),兩把三面刃銑刀必須規(guī)格一致,直徑相同(必要時(shí)兩銑刀應(yīng)一起裝夾,同時(shí)刃磨外圓)。圖11－57用組合銑削法銑臺階

(3)用端銑刀銑臺階。對于寬度較寬而深度較淺的臺階,常采用端銑刀在立式銑床上加工,如圖11－58所示。圖11－58用端銑刀銑臺階

(4)用立銑刀銑臺階。對于深度較深臺階或多階臺階,可用立銑刀在立式銑床上加工,如圖11－59所示。圖11－59用立銑刀銑臺階

11.2.5銑溝槽

1.銑鍵槽

軸上的鍵槽有開口式和封閉式兩種。銑鍵槽時(shí),工件的裝夾方法很多,一般常用平口鉗或?qū)Ｓ帽сQ、V形槽、分度頭等裝夾工件,但不論哪一種裝夾方法,都必須使工件的軸線與工作臺的進(jìn)給方向一致并與工作臺面平行。

1)銑開口式鍵槽

如圖11－60所示,使用三面刃銑刀銑削。由于銑刀的振擺會使槽寬擴(kuò)大,所以銑刀的寬度應(yīng)稍小于鍵槽的寬度。對于寬度要求較嚴(yán)的鍵槽,可以進(jìn)行試銑,以便確定銑刀合適的寬度。圖11－60銑開口式鍵槽

2)銑封閉式鍵槽

如圖11－61所示,通常使用鍵槽銑刀,也可以使用立銑刀銑削。用鍵槽銑刀銑封閉式鍵槽時(shí),可用如圖11－61(a)所示的抱鉗裝夾工件,也可用V形架裝夾工件。銑削封閉式鍵槽的長度是由工作臺縱向進(jìn)給手輪上的刻度來控制的,深度由工作臺升降進(jìn)給手柄的刻度來控制,寬度則由銑刀的直徑來控制。銑封閉式鍵槽的操作過程如圖11－61(b)所示,即先將工件垂直進(jìn)給移向銑刀,采用一定的吃刀量將工件縱向進(jìn)給切至鍵槽的全長,再垂直進(jìn)給吃刀,最后反向縱向進(jìn)給,經(jīng)多次反復(fù)直到完成鍵槽的加工。圖11－61銑封閉式鍵槽

2.銑V形槽

1)V形槽的主要技術(shù)要求(1)V形槽的中間平面應(yīng)垂直于工件的基準(zhǔn)面。

(2)工件的兩側(cè)面應(yīng)對稱于V形槽中間平面。

(3)V形槽窄槽的兩側(cè)面應(yīng)對稱于V形槽中間平面,窄槽的槽底面應(yīng)略超出V形槽兩側(cè)面的延長交線。

2)V形槽的銑削方法

(1)傾斜立銑頭銑V形槽。槽角大于或等于90°、尺寸較大的V形槽,可在立式銑床上調(diào)轉(zhuǎn)立銑頭用立銑刀或端銑刀銑削,此時(shí)相當(dāng)于加工兩個(gè)對稱的斜面,如圖11－62所示。

圖11－62傾斜立銑頭銑V形槽

(2)傾斜工件銑V形槽。槽角大于或等于90°、精度要求不高的V形槽,可以按劃線找正V形槽的一側(cè)面,使之與工作臺臺面平行后夾緊工件,銑完一側(cè)槽面后,重新找正另一側(cè)槽面并夾緊工件,進(jìn)行銑削,如圖11－63所示。

圖11－63傾斜工件銑V形槽

(3)用角度銑刀銑V形槽。槽角小于或等于90°的V形槽,一般都采用與其角度相同的對稱雙角度銑刀加工;若無合適的雙角度銑刀,則可用兩把切削刃相反、規(guī)格相同的單角度銑刀組合起來銑削,如圖11－64所示。圖11－64用對稱雙角度銑刀銑V形槽

11.3磨削加工

11.3.1磨削加工的概述用磨具以較高線速度對工件表面進(jìn)行加工的方法稱為磨削加工,它是對機(jī)械零件進(jìn)行精加工的主要方法之一。磨削加工的機(jī)床稱為磨床,磨床的工具是磨具(主要是砂輪)。通常把使用砂輪進(jìn)行加工的機(jī)床稱為磨床,用油石或磨料進(jìn)行加工的機(jī)床稱為精磨機(jī)床。

1.磨削運(yùn)動與磨削用量

磨削外圓時(shí)的磨削運(yùn)動和磨削用量,如圖11－65所示。圖11－65磨削外圓時(shí)的磨削運(yùn)動及磨削用量

(1)主運(yùn)動及磨削速度(vc)。砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是主運(yùn)動,砂輪外圓相對于工件的瞬時(shí)速度稱為磨削速度,可用表示為

式中:d為砂輪直徑,單位為mm;n為砂輪每分鐘轉(zhuǎn)速,單位為r/min。

(2)圓周進(jìn)給運(yùn)動及進(jìn)給速度(vw)。工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是圓周的進(jìn)給運(yùn)動,工件外圓處相對于砂輪的瞬時(shí)速度稱為圓周進(jìn)給速度,可表示為

式中:dw為工件磨削直徑,單位為mm;nw為工件每分鐘轉(zhuǎn)速,單位為r/min。

(3)縱向進(jìn)給運(yùn)動及縱向進(jìn)給量(f縱)。工作臺帶動工件所做的直線往復(fù)運(yùn)動是縱向進(jìn)給運(yùn)動,工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)砂輪在縱向進(jìn)給運(yùn)動方向上相對于工件的位移稱為縱向進(jìn)給量,用f縱表示,單位為mm/r。

(4)橫向進(jìn)給運(yùn)動及橫向進(jìn)給量(f橫)。砂輪沿工件徑向的移動是橫向進(jìn)給運(yùn)動,工作臺每往復(fù)行程(或單行程)一次砂輪相對工件徑向上的移動距離稱為橫向進(jìn)給量,用f橫表示,其單位是mm/行程。橫向進(jìn)給量實(shí)際上是砂輪每次切入工件的深度即背吃刀量,也可用ap表示,單位為mm(即每次磨削切入以毫米計(jì)的深度)。

2.磨削加工的特點(diǎn)及加工范圍

1)磨削加工的特點(diǎn)磨削加工與其他切削加工(車削、銑削、刨削)相比較,具有以下特點(diǎn):

(1)工藝范圍較廣泛。在不同類型的磨床上,可分別完成內(nèi)、外圓柱面,內(nèi)、外圓錐面,平面,螺紋,花鍵,齒輪,蝸輪,蝸桿以及如葉片榫槽等特殊、復(fù)雜的成形表面的加工。

(2)可進(jìn)行各種材料的磨削。無論是黑色金屬、有色金屬,甚至非金屬材料均可進(jìn)行磨削加工。尤其高硬度材料,磨削加工是經(jīng)常采用的切削加工方法。

(3)可獲得很高的加工精度和很小的表面粗糙度。磨削內(nèi)、外圓的尺寸精度分別為IT6~IT7和IT6級,表面粗糙度分別為0.2~0.8μm和0.2~0.4μm;磨削平面的尺寸精度為IT6~IT7級,表面粗糙度為0.2~0.4μm。所以對高精度零件,磨削加工幾乎成了最終加工必不可少的手段。

(4)通常磨削只適用于半精加工和精加工,但近年來,由于高速磨削和強(qiáng)力磨削逐漸得到推廣,磨削已用于粗加工。

2)磨削加工的應(yīng)用范圍

(1)外圓磨床的加工范圍。外圓磨床主要用于磨削各種軸類及套類零件的外圓柱面、外圓錐面及臺階端面。在磨外圓錐面時(shí),應(yīng)將工作臺轉(zhuǎn)過半錐角。

(2)內(nèi)圓磨床的加工范圍。內(nèi)圓磨床主要用于各類圓柱孔、圓錐孔及端面的磨削。在磨內(nèi)孔時(shí),受加工孔徑的限制,砂輪直徑較小,為保證磨削線速度,所以砂輪轉(zhuǎn)速很高,每分鐘幾千轉(zhuǎn)至幾萬轉(zhuǎn)。

(3)平面磨床的加工范圍。平面磨床主要用于各種工件上平面的磨削。

常見的磨削加工類型如圖11－66所示。圖11－66常見的磨削加工類型

11.3.2磨床

1.外圓磨床

外圓磨床又分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。普通外圓磨床可以磨削外圓柱面、端面及外圓錐面,萬能外圓磨床還可以磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面。

1)外圓磨床的型號根據(jù)JB1838-1985規(guī)定,M1432A的型號含義為:M表示磨床類型;14表示萬能外圓磨床;32表示最大磨削直徑的1/10,即最大磨削直徑為320mm;A表示第一次重大改進(jìn)。

2)外圓磨床的組成部分及作用

外圓磨床主要由床身、工作臺、頭架、尾座、砂輪架、內(nèi)圓磨頭及砂輪等部分組成,如圖11－67所示。圖11－67M1432A外圓磨床外觀圖

2.平面磨床

平面磨床分為立軸式和臥軸式兩類,立軸式平面磨床用砂輪的端面進(jìn)行磨削,臥軸式平面磨床用砂輪的圓周面進(jìn)行磨削,圖11－68為M7120A臥軸矩臺式平面磨床外觀圖。圖11－68M7120A平面磨床外觀圖

1)平面磨床的型號

根據(jù)JB1838-1985規(guī)定,M7120A的型號含義為:M表示磨床類型;71表示臥軸矩臺式平面磨床;20表示工作臺寬度為200mm;A表示第一次重大改進(jìn)。

2)平面磨床的組成部分及作用平面磨床主要由床身、工作臺、磨頭、立柱、砂輪修整器等部分組成,外形如圖11－68所示。該磨床的矩形工作臺裝在床身的水平縱向?qū)к壣?由液壓傳動實(shí)現(xiàn)其往復(fù)運(yùn)動,也可用手輪操縱以便進(jìn)行必要的調(diào)整。另外,工作臺上還裝有電磁吸盤,用來裝夾工件。

3.磨床的操作過程

1)M1432A萬能外圓磨床的操作M1432A萬能外圓磨床外觀,如圖11－67所示。

(1)停車練習(xí),具體操作如下:

①手動工作臺縱向往復(fù)運(yùn)動。

②手動砂輪架橫向進(jìn)給運(yùn)動。

(2)開車練習(xí),具體操作如下:

①砂輪的轉(zhuǎn)動和停止。

②頭架主軸的轉(zhuǎn)動和停止。

③工作臺的轉(zhuǎn)動和停止。

④橫向工作臺快退和快進(jìn)。

⑤尾座頂尖的運(yùn)動。

2)M7210A平面磨床的操作

M7210A平面磨床的外觀,如圖11－68所示。

(1)停車練習(xí),具體操作如下:

①手動工作臺往復(fù)移動。

②手動砂輪架(磨頭)橫向進(jìn)給運(yùn)動。

③砂輪架(磨頭)的垂直升降。

(2)開車練習(xí),具體操作如下:

①砂輪的轉(zhuǎn)動和停止。

②工作臺的往復(fù)運(yùn)動。

③磨頭的橫向進(jìn)給運(yùn)動。

3)磨床操作要點(diǎn)

磨床操作過程中應(yīng)注意以下兩點(diǎn):

(1)對于機(jī)床上的按鈕、手柄等操作件,在沒有弄清楚其作用之前,不要亂動,以免發(fā)生事故。

(2)發(fā)生事故后要立即關(guān)閉總停按鈕。

11.3.3砂輪

1.砂輪的特性

砂輪的特性對工件的加工精度、表面粗糙度和生產(chǎn)率影響很大,砂輪的特性包括磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等方面。

1)磨料磨料是制造砂輪的主要原料,直接擔(dān)負(fù)著磨削工作,是砂輪上的“刀頭”。因此,磨料必須鋒利,并具有高的硬度及良好的耐熱性能和一定的韌性。按GB/T2476-1994《普通磨料代號》的規(guī)定,磨料分為兩大類,即剛玉類和碳化物類。

(1)剛玉類。它的主要成分是Al2O3,與碳化物類相比,剛玉類磨料硬度稍低,韌性好(即磨粒不易破碎),與結(jié)合劑結(jié)合能力較強(qiáng)。所以,用這種磨料制成的砂輪易被磨鈍且自銳性差,不宜磨削硬質(zhì)合金類高硬度材料,以及鑄鐵、黃銅、鋁等高脆性或極高韌性材料,宜于磨削各種鋼料及高速鋼。

(2)碳化物類。它的硬度比剛玉類高,磨料鋒利,導(dǎo)熱性好,適用于磨削特硬材料以及高脆性或極高韌性的材料。其代號有:C表示黑碳化硅,GC表示綠碳化硅等。

2)粒度

粒度指磨料顆粒的大小。其大小決定了工件的表面粗糙度和生產(chǎn)率。GB2477-1983《磨料粒度及其組成》規(guī)定磨料粒度按顆粒大小分為41個(gè)號:4#、5#、6#、7#、8#、…、180#、220#、240#、W63、W50、…、W1.0、W0.5。

4#~240#磨料粒度組成用篩分法測定,粒度號數(shù)越大,表示磨粒尺寸越小;W63~W0.5稱為微粉,W后的數(shù)字表示微粉尺寸(單位為μm),用顯微鏡分析法測定。

3)結(jié)合劑

結(jié)合劑的作用是將磨料顆粒結(jié)合成具有一定形狀的砂輪。根據(jù)GB/T2484-2006《固結(jié)磨具一般要求》規(guī)定,結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑(V)、樹脂結(jié)合劑(B)、橡膠結(jié)合劑(R)、菱苦土結(jié)合劑(Mg)四種。其中陶瓷結(jié)合劑具有很多優(yōu)點(diǎn),如耐熱、耐水、耐油、耐普通酸堿等,故應(yīng)用較多,其主要缺點(diǎn)是性質(zhì)較脆,經(jīng)不起沖擊。

4)硬度

磨具的硬度是指在外力作用下,磨粒脫落的難易程度。磨粒不易脫落的磨具,其硬度高,反之硬度就低。磨具硬度對磨削性能影響很大:太軟,磨粒尚未變鈍便脫落,使磨具形狀難以保持且損耗很快;太硬,磨粒鈍化后不易脫落,磨具的自銳性減弱,產(chǎn)生大量的磨削熱,造成工件燒傷或變形。實(shí)際生產(chǎn)中選擇砂輪及其他磨具硬度的規(guī)則為:GB/T2484-2006將砂輪硬度分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬等七大級,每一大級又細(xì)分為幾個(gè)小級,各有相應(yīng)代號表示。

5)組織

磨具的組織是指磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者間的體積關(guān)系,磨具的組織號是按磨粒在磨具中占有的體積百分?jǐn)?shù)(即磨粒率)表示的。若磨具組織疏松,則容屑空間大,空氣及冷卻潤滑液也容易進(jìn)入磨削區(qū),能改善切削條件,但組織疏松會使磨削表面粗糙度提高,磨具外形也不易保持。所以,必須根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的組織。

6)形狀、尺寸及其選擇

砂輪的形狀、尺寸主要由磨床型號和工件形狀決定。按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2484-2006的規(guī)定,國產(chǎn)砂輪分為平形系砂輪、筒形系砂輪、杯形系砂輪、碟形系砂輪以及專用加工系砂輪等。表11－3為常見幾種砂輪的形狀、代號和用途。

7)砂輪代號

為使用方便和防止用錯(cuò)砂輪,在砂輪的非工作表面印有砂輪代號。砂輪代號按形狀、尺寸、磨料、粒度、組織、結(jié)合劑、線速度的順序書寫。

在磨削過程中砂輪的磨粒在摩擦、擠壓作用下,它的棱角逐漸磨圓變鈍,或者在磨韌性材料時(shí),磨屑常常嵌塞在砂輪表面的孔隙中,使砂輪表面堵塞,最后使砂輪喪失切削能力。

2.砂輪的檢查、安裝、平衡和修整

因砂輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下工作,所以安裝前要通過外觀檢查和敲擊的響聲來檢查砂輪是否有裂紋,以防止高速旋轉(zhuǎn)時(shí)砂輪破裂。安裝砂輪時(shí),將砂輪松緊合適地套在砂輪主軸上,在砂輪和法蘭盤之間墊以1~2mm厚的彈性墊圈(皮革或耐油橡膠制成),如圖11－69所示。圖11－69砂輪的安裝

為使砂輪平穩(wěn)地工作,一般直徑大于125mm的砂輪都要進(jìn)行平衡。平衡時(shí)將砂輪裝在心軸上,再放在平衡架軌道上。如果不平衡,較重的部分總是轉(zhuǎn)在下面。這時(shí)可移動法蘭盤端面環(huán)形槽內(nèi)的平衡塊進(jìn)行平衡,直到砂輪可以在軌道上任意位置都能靜止為止,表明砂輪各部分重量均衡,平衡良好。這種方法稱為靜平衡,如圖11－70所示。圖1170砂輪的靜平衡

砂輪工作一定時(shí)間后,磨粒逐漸變鈍,砂輪表面空隙堵塞,砂輪幾何形狀磨損嚴(yán)重,這時(shí)需要對砂輪進(jìn)行修整,使已磨鈍的磨粒脫落,恢復(fù)砂輪的切削力和外形精度。砂輪常用金剛石筆進(jìn)行修整,修整時(shí)要用大量的冷卻液,以避免金剛石筆因溫度劇升而破裂,如圖11－71所示。圖11－71砂輪的修整

11.3.4磨平面

1.工件的裝夾方法

在平面磨床上,采用電磁吸盤工作臺吸住工件。當(dāng)電磁吸盤工作臺線圈中通過直流電時(shí),芯體被磁化,磁力線由芯體經(jīng)過蓋板-工件-蓋板-吸盤體而閉合,工件被吸住。絕磁層由鉛、銅或巴氏合金等非磁性材料制成,它的作用是使絕大部分磁力線通過工件再回到吸盤體,以保證工件被牢固地吸在工作臺上。

2.磨平面的方法

磨削平面時(shí)一般是以一個(gè)平面為定位基準(zhǔn),磨削另一個(gè)平面。若這兩個(gè)平面都要求磨削并要求平行,則可互為基準(zhǔn)反復(fù)磨削。

常用磨削平面的方法有兩種,即周磨法和端磨法,如圖11－72所示。圖11－72磨平面的方法

(1)周磨法。如圖11－72(a)所示,用砂輪圓周面磨削工件。周磨法中砂輪與工件的接觸面積小,排屑和冷卻條件好,工件發(fā)熱變形小,且砂輪圓周表面磨削均勻,所以能獲得較高的加工質(zhì)量。但另一方面,該磨削方法的生產(chǎn)率較低,僅適用于精磨。

(2)端磨法。如圖11－72(b)所示,用砂輪端面磨削工件。端磨法的特點(diǎn)與周磨法相反,其磨削生產(chǎn)率高但磨削的精度低,適用于粗磨。

3.切削液

切削液的主要作用是:降低磨削區(qū)的溫度,起冷卻作用;減少砂輪與工件之間的摩擦,起潤滑作用;沖走脫落的沙粒和磨屑,防止砂輪堵塞。切削液的使用對磨削質(zhì)量有重要影響。

(1)蘇打水。蘇打水由1%的無水碳酸鈉(NaCO3)、0.25%的亞硝酸鈉(Na2CO2)及水組成,它具有良好的冷卻性能、防腐性能、洗滌條件,而且對人體無害,成本低,是應(yīng)用最廣泛的一種切削液。

(2)乳化液。乳化液為油酸含量0.5%、硫化蓖麻油含量1.5%、錠子油含量8%以及含1%碳酸鈉的水溶液,它具有良好的冷卻性能、潤滑性能及防腐性能。

11.3.5磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面

1.磨外圓

1)工件的裝夾方法在外圓磨床上磨削外圓表面常用的裝夾方法有三種。

(1)頂尖裝夾。用兩頂尖把工件支撐起來。磨床上使用的頂尖都是不隨工件轉(zhuǎn)動的,這樣可以提高定位精度,避免了由于頂尖轉(zhuǎn)動而帶來的誤差。后頂尖是靠彈簧推力頂緊工件的,可以自動控制松緊程度。

磨削前,要修研工件的中心孔,以提高定位精度。一般是用四棱硬質(zhì)合金頂尖在車床上修研,研亮即可。當(dāng)定位精度較高時(shí),可選用油石頂尖或鑄鐵頂尖進(jìn)行修研。兩頂尖安裝工件方法如圖11－73所示。．

(2)卡盤裝夾。磨削短工件的外圓時(shí)用三爪或四爪卡盤裝夾,裝夾方法與車床基本相同。用四爪卡盤裝夾工件時(shí),要用百分表找正。

(3)心軸裝夾。盤套類空心工件常以內(nèi)孔定位進(jìn)行磨削,裝夾方法與車床基本相同,但磨削用的心軸精度要求更高些。圖11－73兩頂尖安裝工件示意圖

2)磨削方法

在外圓磨床上,磨削外圓的常用方法有縱磨法和橫磨法。

(1)縱磨法。磨削外圓時(shí),工件轉(zhuǎn)動并隨工作臺縱向往復(fù)移動,每次縱向行程終了時(shí)(或雙行程終了時(shí)),砂輪做一次橫向進(jìn)給(磨削深度),如圖11－74所示。當(dāng)工件磨到最后尺寸時(shí),可做幾次無橫向進(jìn)給的光磨行程,直到火花消失為止。

縱磨法的磨削精度高,表面粗糙度Ra值小,適應(yīng)性好,廣泛應(yīng)用于單件小批和大批大量生產(chǎn)中。圖11－74縱磨法

(2)橫磨法。磨削外圓時(shí),工件不做縱向進(jìn)給運(yùn)動,砂輪以緩慢的速度連續(xù)或斷續(xù)的向工件做橫向進(jìn)給運(yùn)動,直至磨去全部余量為止,如圖11－75所示。

橫磨法的徑向力大,工件易產(chǎn)生彎曲變形;砂輪與工件的接觸面積大,產(chǎn)生的熱量多,工件易產(chǎn)生燒傷現(xiàn)象;生產(chǎn)效率高。所以,橫磨法適用于大批大量生產(chǎn)中精度要求低,剛性好的零件外圓表面的磨削。圖11－75橫磨法

2.磨內(nèi)圓

1)工件的裝夾方法磨內(nèi)圓時(shí),一般以工件的外圓和端面作為定位基準(zhǔn),通常用三爪或四爪卡盤裝夾工件,以用四爪卡盤通過找正裝夾工件用得最多,如圖11－76所示。圖11－76卡盤裝夾工件

2)磨削方法

磨削內(nèi)圓通常是在內(nèi)圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行的。磨削時(shí)砂輪的旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動;進(jìn)給運(yùn)動為:工件旋轉(zhuǎn)做圓周進(jìn)給,工件或砂輪縱向往復(fù)移動和橫向進(jìn)給運(yùn)動。內(nèi)圓磨削工藝范圍主要是通孔、盲孔及孔口端面,如圖11－77所示。圖11－77內(nèi)圓磨削工藝范圍

3.磨圓錐面

1)轉(zhuǎn)動工作臺法將上工作臺相對下工作臺旋轉(zhuǎn)一個(gè)工件圓錐半角α/2,下工作臺在機(jī)床導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行圓錐面磨削。這種方法既可以磨削外圓錐,又可以磨削內(nèi)圓錐面,但只適用于磨削錐度較小、錐面較長的工件,圖11－78為用轉(zhuǎn)動工作臺法磨削外圓錐面時(shí)的情況。圖11－78轉(zhuǎn)動工作臺法磨外圓錐面

2)轉(zhuǎn)動頭架法

將頭架相對于工作臺旋轉(zhuǎn)一個(gè)工件圓錐半角α/2,工作臺在機(jī)床導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行圓錐面磨削。這種方法可以磨削內(nèi)、外圓錐面,但只適用于磨削錐度較大、錐面較短的工件,圖11－79為用轉(zhuǎn)動頭架法磨削內(nèi)圓錐面時(shí)的情況。圖11－79轉(zhuǎn)動頭架法磨內(nèi)圓錐面

11.4鉆削加工

11.4.1鉆孔用鉆頭在實(shí)心工件上加工孔的方法稱為鉆孔,鉆孔精度一般為IT12級,表面粗糙度Ra值為12.5~50μm。一般情況下,孔加工刀具(鉆頭)應(yīng)同時(shí)完成主運(yùn)動和軸向進(jìn)給運(yùn)動,如圖11－80所示。主運(yùn)動,即刀具繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(切削運(yùn)動);進(jìn)給運(yùn)動,即刀具沿著軸線方向?qū)χぜ闹本€運(yùn)動。圖11－80鉆孔時(shí)鉆頭的運(yùn)動

1.鉆床

常用的鉆床有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床三種,手電鉆也是常用的鉆孔工具。

1)臺式鉆床

臺式鉆床簡稱臺鉆,是一種放在工作臺上使用的小型鉆床,如圖11－81所示。臺鉆重量輕、移動方便、轉(zhuǎn)速高(最低轉(zhuǎn)速為400r/