《機械制造基礎》課件第2章

第2章金屬切削加工方法與設備2.1金屬切削機床的基本知識2.2車削加工2.3銑削2.4鉆削與鉸削2.5刨削、插削、拉削和鏜削2.6磨削2.7精整加工和光整加工復習思考題

2.1金屬切削機床的基本知識

2.1.1機床的分類

機床的品種規(guī)格繁多,為便于設計、制造、使用和管理,需要加以分類。生產(chǎn)用機床常按如下方法劃分為各種類型:

(1)按加工性質(zhì)、所用刀具和機床用途，機床分為12大類,即車床(C)、鉆床(Z)、鏜床(T)、磨床(M)、齒輪加工機床(Y)、螺紋加工機床(S)、銑床(X)、刨插床(B)、拉床(L)、特種加工機床(D)、鋸床(G)和其他機床(Q)等。

(2)按機床的通用性程度,機床可分為通用機床、專門化機床和專用機床。

通用機床的工藝范圍寬,通用性好,能加工一定尺寸范圍的多種類型零件,如臥式車床、臥式升降臺銑床和萬能外圓磨床等。通用機床的結(jié)構(gòu)比較復雜,生產(chǎn)率也低,適用于單件小批量生產(chǎn)。

專門化機床只能加工一定尺寸范圍的某一類或幾類零件,完成其中的某些特定工序,如曲軸車床、凸輪軸車床、花鍵銑床等。

專用機床的工藝范圍最窄,通常只能完成某一特定零件的特定工序,如車床主軸箱的專用鏜床、車床導軌的專用磨床等。組合機床也屬于專用機床。

(3)按照加工零件的大小和機床重量,機床可分為儀表機床、中小型機床、大型機床(10～30t),重型機床(30～100t)和超重型機床(100t以上)。

(4)按照機床的工作精度,機床可分為普通機床(P級)、精密機床(M級)和高精度機床(G級)。

(5)按照自動化程度,機床可分為手動機床、半自動機床和自動機床三種。

(6)按照機床的自動控制方式,機床可分為仿形機床、數(shù)控機床、加工中心等。2.1.2金屬切削機床的型號

機床的型號是機床產(chǎn)品的代號,用以表明機床的類型、通用特性、結(jié)構(gòu)特性以及主要技術參數(shù)等。GB/T15375-1994《金屬切削機床型號編制方法》規(guī)定,我國的機床型號由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字按一定規(guī)律組合而成,如圖2-1所示。圖2-1金屬切削機床的型號注:①有“()”的代號或數(shù)字,當無內(nèi)容時,不表示,若有內(nèi)容,則不帶括號;②有“○”符號者,為大寫的漢語拼音字母;③有“△”符號者,為阿拉伯數(shù)字;④有“△”、“○”符號者,為大寫的漢語拼音字母或阿拉伯數(shù)字或兩者兼有之。

1.機床的類別代號

我國的機床分為12大類,如有分類則在其類代號前加數(shù)字表示,如2M。機床的類代號和分類代號見表2-1。表2-1機床類代號和分類代號

2.機床的通用特性代號

當某類型機床除有普通形式外,還具有表2-2所列的通用特性時,則在類代號之后用大寫的漢語拼音予以表示。表2-2機床通用特性代號

3.結(jié)構(gòu)特性代號

結(jié)構(gòu)特性代號是為了區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機床,在型號中用漢語拼音字母區(qū)分。例如,CA6140型普通車床型號中的“A”可理解為:CA6140型普通車床在結(jié)構(gòu)上區(qū)別于C6140型普通車床。

4.機床的組別、系別代號

每類機床按其作用、性能、結(jié)構(gòu)等分為若干組,每組又可以分為若干系。在機床型號中,機床的組別和系列用兩位阿拉伯數(shù)字表示,前者表示組,后者表示系。在同一類機床中,凡主要布局或使用范圍基本相同的機床,即為同一組。凡在同一組機床中,若其主參數(shù)相同、主要結(jié)構(gòu)及布局形式相同的機床,即為同一系。

5.機床的主參數(shù)、設計順序號和第二參數(shù)

機床主參數(shù)代表機床規(guī)格的大小。在機床型號中,用數(shù)字給出主參數(shù)的折算數(shù)值(1/10或1/100),它位于機床的組別、系別代號之后。

設計順序號是指當無法用一個主參數(shù)表示時,則在型號中用設計順序號表示。

第二主參數(shù)在主參數(shù)后面,一般是主軸數(shù)、最大跨距、最大工作長度、工作臺工作面長度等,它也用折算值表示。

6.機床的重大改進順序號

當機床性能和結(jié)構(gòu)布局有重大改進和提高時,在原機床型號尾部,按其設計改進的次序,分別加重大改進順序號A、B、C、…

7.其他特性代號

其他特性代號用漢語拼音字母或阿拉伯數(shù)字或二者的組合來表示,主要用以反映各類機床的特性,如對數(shù)控機床,可反映不同的數(shù)控系統(tǒng);對于一般機床,可反映同一型號機床的變型等。

8.企業(yè)代號

生產(chǎn)單位為機床廠時,企業(yè)代號由機床廠所在城市名稱的大寫漢語拼音字母及該廠在該城市建立的先后順序號,或機床廠名稱的大寫漢語拼音字母表示。

例如,型號CA6140中,C為類別代號(車床類),A為結(jié)構(gòu)特性代號,6為組別代號(落地及臥式車床組),1為系別代號(臥式車床系),40為主參數(shù)代號(最大工件回轉(zhuǎn)直徑400mm)。

2.2車削加工

車削加工是指在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的移動,從工件表面切除多余材料,使其成為符合一定形狀、尺寸和表面質(zhì)量要求的零件的一種切削加工方法。其中工件的旋轉(zhuǎn)為主運動,刀具的移動為進給運動。車削(turning)比其他的加工方法應用得普遍,一般機械加工車間中,車床數(shù)往往占總機床數(shù)的20%～50%,甚至更多。車床主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面(內(nèi)外圓柱面、圓錐面及成型回轉(zhuǎn)表面)和回轉(zhuǎn)體的端面,有些車床可以加工螺紋面。圖2-2表示適宜在車床上加工的零件。圖2-2車床加工零件舉例2.2.1車刀

車刀是最簡單的金屬切削刀具,車削加工的內(nèi)容不同,采用的車刀種類也不同。車刀的種類很多,按其結(jié)構(gòu)可分為焊接式、整體式、機夾可轉(zhuǎn)位式等;按形式可分為直頭、

彎頭、尖頭、圓弧、右偏刀和左偏刀;根據(jù)用途可分為外圓、端面、螺紋、鏜孔、切斷、螺紋和成型車刀等。

常用的車刀種類和用途如圖2-3所示。圖2-3車刀的種類及用途2.2.2車床及其附件

車床種類繁多,按其用途和結(jié)構(gòu)的不同主要分為:臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、儀表車床、單軸自動和半自動車床、多軸自動和半自動車床及專門化車床等。

1.臥式車床

臥式車床型號很多,下面以C6132臥式車床為例介紹它的組成部分及傳動系統(tǒng)。

1)C6132臥式車床的組成

圖2-4為C6132臥式車床。床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為320mm。C6132車床主軸箱內(nèi)只有一級變速,其主軸的變速機構(gòu)安放在遠離主軸箱的變速箱中,以減小變速箱傳動件的振動和熱量對主軸的影響。圖2-4C6132臥式車床

C6132臥式車床由床身、主軸箱、進給箱、光杠、絲杠、溜板箱、刀架、尾座和床腿等組成。

(1)床身。床身是車床的基礎零件,用來支承和聯(lián)接各主要部件,并保證各部件之間有嚴格、正確的相對位置。床身上的導軌用來引導刀架和尾座相對于主軸箱進行正確的移動。床身的左右兩端分別支承在左右床腿上,床腿固定在地基上。左右床腿中分別裝有變速箱和電氣箱。

(2)主軸箱。主軸箱內(nèi)裝主軸和主軸變速機構(gòu)。電動機的運動經(jīng)V帶傳動傳給主軸箱,通過變速機構(gòu)使主軸得到不同的轉(zhuǎn)速,從而帶動工件旋轉(zhuǎn)。主軸又通過傳動齒輪帶動配換齒輪旋轉(zhuǎn),將運動傳給進給箱。主軸為空心結(jié)構(gòu),其前部外錐面用于安裝夾持工件的附件(如卡盤等),前部內(nèi)錐面用來安裝頂尖,細長的通孔可穿入長棒料。

(3)進給箱。進給箱內(nèi)裝進給運動的變速機構(gòu)?？砂此枰倪M給量或螺距調(diào)整進給箱中的變速機構(gòu),以改變進給速度。

(4)光杠、絲杠。光杠、絲杠將進給箱的運動傳給溜板箱。光杠用于自動走刀車加工外圓面、端面等,絲杠用于車削螺紋。絲杠的傳動精度比光杠高,光杠和絲杠不得同時使用。

(5)溜板箱。溜板箱與大拖板聯(lián)在一起,是車床進給運動的操縱箱。溜板箱用于安裝變向機構(gòu),可將光杠傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過齒輪、齒條機構(gòu)(或絲杠、螺母機構(gòu))變?yōu)檐嚨缎枰目v向或橫向的直線運動,也可操縱對開螺母由絲杠帶動刀架車削螺紋。

(6)刀架。刀架用來夾持車刀,使其作縱向、橫向或斜向進給運動,由大拖板(又稱大刀架)、中滑板(又稱中刀架、橫刀架)、轉(zhuǎn)盤、小滑板(又稱小刀架)和方刀架組成,如圖2-5所示。大拖板與溜板箱帶動車刀沿床身導軌作縱向移動。中滑板沿大拖板上面的導軌作橫向移動。轉(zhuǎn)盤用螺栓與中滑板緊固在一起,松開螺母可使其在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)任意角度。小滑板沿轉(zhuǎn)盤上的導軌可作短距離的移動。將轉(zhuǎn)盤扳轉(zhuǎn)某一角度后,小滑板便可帶動車刀作相應的斜向移動。方刀架用于夾持車刀,可同時安裝四把車刀。圖2-5刀架的組成

(7)尾座。尾座安裝在車床導軌上。尾座由底座、尾座體、套筒等部分組成。在尾座的套筒內(nèi)安裝頂尖可用來支承工件,也可安裝鉆頭、鉸刀,用來在工件上鉆孔和鉸孔。(8)床腿。床腿支承床身,并與地基聯(lián)接。

2)C6132臥式車床的傳動系統(tǒng)

圖2-6示出C6132臥式車床的傳動系統(tǒng)。

C6132車床傳動系統(tǒng)說明：

1——電動機軸通過聯(lián)軸節(jié)與變速箱中的Ⅰ軸相聯(lián),經(jīng)Ⅰ軸雙聯(lián)滑動齒輪傳至Ⅱ軸，速比為和。

2——變速箱Ⅲ軸上的三聯(lián)齒輪左移，齒輪34與齒輪32嚙合；右移齒輪28與齒輪39嚙合，中間位置齒輪22與齒輪45嚙合，速比分別為、和。

3——Ⅰ軸有一種轉(zhuǎn)速，Ⅱ軸有兩種轉(zhuǎn)速；Ⅲ軸有2×3=6種轉(zhuǎn)速。經(jīng)帶輪φ176/φ200傳至主軸箱帶輪軸Ⅳ。4——主軸上內(nèi)齒輪聯(lián)軸器27與Ⅳ軸上齒輪27嚙合，運動直接傳至主軸，使主軸得到較高的6種轉(zhuǎn)速。

5——Ⅴ軸上齒輪63與齒輪27嚙合，齒輪17與主軸上齒輪58嚙合，運動傳至主軸，速比為×，使主軸獲得較低的6種轉(zhuǎn)速。

6——通過齒輪55使主運動與進給運動相聯(lián)。Ⅷ軸上齒輪55左移，直接與Ⅵ軸齒輪55嚙合；右移與Ⅶ軸上過橋齒輪35嚙合，可改變進給方向及用來車左、右旋螺紋。

7——配換齒輪a、b、c、d用來增加進給運動的級數(shù)，根據(jù)不同的螺距或進給量，選用配換齒輪。

8——Ⅻ軸上滑動齒輪24、48、52、24、36分別與固定在Ⅺ軸上的齒輪27、30、26、21、27嚙合，可以得到5種不同的轉(zhuǎn)速。

9——左右移動Ⅻ軸上滑動齒輪，可得兩種速比和

，使Ⅺ軸上的齒輪套轉(zhuǎn)速倍增到10種。

10——左右移動ⅩⅢ軸上滑動齒輪，也可得兩種速比

和，又使轉(zhuǎn)速種數(shù)倍增，ⅩⅢ軸有5×2×2=20種轉(zhuǎn)速。

11——ⅩⅢ軸上齒輪39右移與光杠上齒輪39嚙合，則光杠轉(zhuǎn)動，左移與絲杠上齒輪39嚙合，則絲杠轉(zhuǎn)動。

12——光杠上的端齒離合器M合上，蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，速比為。齒輪24和60隨之轉(zhuǎn)動。

13——合上錐形摩擦離合器A，通過齒輪25、55、14和固定在床身上的齒條得到刀架的縱向進給運動。

14——合上錐形摩擦離合器B，通過齒輪38、47、13及絲杠、螺母得到刀架的橫向進給運動。

15——當閉合對開螺母時，絲杠帶動溜板箱移動，以車制螺紋。圖2-6C6132車床傳動系統(tǒng)列圖及說明

(1)主運動傳動系統(tǒng)。

C6132臥式車床主軸共有12種轉(zhuǎn)速,它們分別是45、66、94、120、173、248、360、530、750、958、1380、1980r／min。

主軸的反轉(zhuǎn)是由電動機的反轉(zhuǎn)實現(xiàn)的。主運動傳動路線如下：主軸轉(zhuǎn)速公式：

式中：n電動機為電動機的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；i1為變速箱齒輪的總傳動比(速比)；d1

、d2為主、從動帶輪直徑；γ為皮帶的打滑系數(shù)(一般取0.98)；i2為主軸箱齒輪的傳動比。按圖2-6中齒輪嚙合的情況，則主軸的轉(zhuǎn)速為：

(2)進給運動傳動系統(tǒng)。

進給運動傳動路線：車床作一般進給時,刀架由光杠經(jīng)過溜板箱中的傳動機構(gòu)來帶動。對于每一組配換齒輪,C6132臥式車床的進給箱可變化20種不同的進給量,其進給量的范圍是:

縱向進給量:f縱=0.06~3.34mm／r

橫向進給量:f橫=0.04~2.45mm／min

加工螺紋時,車刀的縱向進給運動是由絲杠通過溜板箱上的對開螺母拖動刀架來實現(xiàn)的。

2.立式車床(分單柱式和雙柱式)

如圖2-7所示,立式車床分為單柱式車床和雙柱式車床。立式車床一般用于加工直徑大、長度短且質(zhì)量較大的工件。立式車床工作臺的臺面是水平面,主軸的軸心線垂直于臺面,工件的矯正、裝夾比較方便,工件和工作臺的重量均勻地作用在工作臺下面的圓導軌上。圖2-7立式車床

3.轉(zhuǎn)塔車床

圖2-8所示為轉(zhuǎn)塔車床,其結(jié)構(gòu)與臥式車床相似,但沒有絲杠。轉(zhuǎn)塔車床除了有四方刀架外,還有一個可轉(zhuǎn)動的六角轉(zhuǎn)塔刀架，以代替尾座。圖2-8轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架(如圖2-9所示)有六個裝刀位置,可以同時裝夾六把(組)刀具,如鉆頭、鉸刀、板牙以及裝在特殊刀夾中的各種車刀。這些刀具既能加工孔,又能加工外圓和螺紋,它們是按零件加工順序裝夾的。轉(zhuǎn)塔刀架可以沿床身導軌作縱向進給,每一個刀位加工完畢后,轉(zhuǎn)塔刀架快速返回,并轉(zhuǎn)動60°更換到下一個刀位繼續(xù)進行加工。圖2-9轉(zhuǎn)塔刀架單件小批生產(chǎn)中,各種軸類和盤套類的中小型零件多在臥式車床上加工;生產(chǎn)率要求高、變更頻繁的中小型零件,可選用數(shù)控車床加工;大型圓盤類零件(如火車輪、大型齒

輪的輪坯等)多用立式車床加工。

成批或大批生產(chǎn)中,小型軸、套類零件則廣泛使用轉(zhuǎn)塔車床、多刀半自動車床及自動車床進行加工。

4.車床附件及工件安裝

車床主要用于加工回轉(zhuǎn)表面。安裝工件時,應使被加工表面的回轉(zhuǎn)中心與車床主軸的軸線重合,同時要有足夠的夾緊力。在車床上常用裝夾工件的附件有三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、頂尖、心軸、花盤、彎板、中心架和跟刀架等。

1)三爪自定心卡盤安裝工件

三爪自定心卡盤是車床上最常用的附件,其結(jié)構(gòu)如圖

2-10所示。當轉(zhuǎn)動小錐齒輪時,可使與其相嚙合的大錐齒輪隨之轉(zhuǎn)動,大錐齒輪背面的平面螺紋使三個卡爪同時向中心收攏或張開,以夾緊不同直徑的工件。由于三個卡爪是同時移動的,因此能自行對中(其對中精度約為0.05~0.15mm),裝夾方便,但夾緊力小。三爪自定心卡盤適宜快速夾持截面為圓形、正三邊形、正六邊形的工件。三爪自定心卡盤還附帶三個“反爪”,將其裝到卡盤體上即可用來夾持直徑較大的工件(圖2-10(c))。圖2-10三爪自定心卡盤

2)四爪單動卡盤安裝工件

四爪單動卡盤的結(jié)構(gòu)如圖2-11所示。它的四個卡爪通過四個調(diào)整螺桿獨立移動,因此用途廣泛。四爪單動卡盤不但可以安裝截面是圓形的工件,還可以安裝截面為方形、長方形、橢圓或其他某些形狀不規(guī)則的工件,如圖2-12所示。在圓盤上車偏心孔也常用四爪單動卡盤安裝。

此外,四爪單動卡盤的夾緊力比三爪自定心卡盤大,所以也用來安裝較重的圓形截面工件。圖2-11四爪單動卡盤圖2-12四爪單動卡盤安裝零件舉例

由于四爪單動卡盤的四個卡爪是獨立移動的,所以可用其加工偏心工件,如圖2-13(a)所示。在安裝偏心工件時必須進行仔細的找正工作。一般用劃線盤按工件外圓表面或內(nèi)孔表面找正,也常按預先在工件上已劃好的線找正(圖2-13(b))。如零件的安裝精度要求很高,三爪自定心卡盤不能滿足要求,也往往在四爪單動卡盤上安裝,此時須用百分表找正(圖

2-13(c)),安裝精度可達0.01mm。圖2-13用四爪單動卡盤安裝工件時的找正

3)雙頂尖安裝工件

在車床上加工長度較長或工序較多的軸類零件時,往往用雙頂尖安裝工件,如圖2-14所示。把軸類工件架在前后兩個頂尖上,前頂尖裝在主軸錐孔內(nèi),并和主軸一起旋轉(zhuǎn),后頂尖裝在尾座套筒內(nèi),前后頂尖就確定了工件的位置。將卡箍緊固在工件的一端,卡箍的尾部插入撥盤的槽內(nèi),撥盤安裝在主軸上(安裝方式與三爪自定心卡盤相同)并隨主軸一起轉(zhuǎn)動,通過撥盤帶動卡箍即可使工件轉(zhuǎn)動。常用的頂尖有死頂尖和活頂尖兩種,其形狀如圖2-15所示。前頂尖裝在主軸錐孔內(nèi),隨主軸與工件一起旋轉(zhuǎn),與工件無相對運動,不發(fā)生摩擦,常采用死頂尖。后頂尖裝在尾座套筒內(nèi),一般也用死頂尖,但在高速切削時,為了防止后頂尖與中心孔因摩擦過熱而損壞,常采用活頂尖。由于活頂尖的準確度不如死頂尖高,故一般用于軸的粗加工和半精加工。當軸的精度要求比較高時,后頂尖也應使用死頂尖,但要合理選擇切削速度。圖2-14用雙頂尖安裝工件圖2-15頂尖

4)心軸安裝工件

盤套類零件其外圓、孔和兩個端面常有同軸度或垂直度的要求,但利用卡盤安裝加工時無法在一次安裝中加工完成有位置精度要求的所有表面。如果把零件調(diào)頭安裝再加工,又無法保證零件的外圓對孔的徑向圓跳動和端面對孔的端面圓跳動的要求。因此,需要利用心軸以已精加工過的孔定位,

可保證有關圓跳動要求。心軸的種類很多,常用的有錐度心軸和圓柱體心軸。錐度心軸如圖2-16所示,其錐度一般為1／2000～1／5000,工件壓入心軸后靠摩擦力緊固。這種心軸裝卸方便,對中準確,但不能承受較大的切削力,多用于對盤套類零件的精加工。

圓柱體心軸如圖2-17所示,工件裝入心軸后加上墊圈,再用螺母鎖緊。裝夾時要求工件的兩個端面與孔的軸線垂直,以免螺母擰緊時心軸產(chǎn)生彎曲變形。這種心軸夾緊力較大,但對中準確度較差,多用于對盤套類零件的粗加工、半精加工。圖2-16錐度心軸圖2-17圓柱體心軸盤套零件上用于安裝心軸的孔應有較高的精度,一般為IT9~IT7;否則,零件在心軸上無法準確定位。

5)花盤安裝工件

花盤是安裝在車床主軸上的一個大鑄鐵圓盤,盤面上有許多用于穿放螺栓的槽?；ūP的端面必須平整,且圓跳動度要很小。

用花盤安裝工件時,需經(jīng)過仔細找正。對于某些形狀不規(guī)則的零件，當要求外圓、孔的軸線與安裝基面垂直，或端面與安裝面平行時，可以把工件直接壓在花盤上加工，如圖2-18所示。圖2-18用花盤安裝工件

6)花盤-彎板安裝工件

對于某些形狀不規(guī)則的零件,當要求孔的軸線與安裝面平行,或端面與安裝基面垂直時,可用花盤-彎板安裝工件,如圖2-19所示。彎板要有一定的剛度和強度,用于貼靠花盤和

安裝工件的兩個平面應有較高的垂直度。彎板安裝在花盤上時要仔細找正,工件緊固在彎板上也需找正。

用花盤或花盤-彎板安裝工件時,由于重心往往偏向一邊,需要在另一邊加平衡鐵,以減少旋轉(zhuǎn)時的振動。圖2-19用花盤-彎板安裝工件

7)中心架和跟刀架的應用

加工長徑比大于20的細長軸時,為防止軸受切削力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,往往需要加用中心架或跟刀架。

中心架固定在床身上。支承工件前,先在工件上車出一小段光滑圓柱面,然后調(diào)整中心架的三個支承爪與其均勻接觸,再分段進行車削。圖2-20(a)為利用中心架車外圓,在工件右端加工完畢后,調(diào)頭再加工另一端。圖2-20(b)為利用中心架加工長軸的端面,卡盤夾持長軸的一端,中心架支承另一端。這種方法也可以加工端面上的孔。圖2-20中心架的應用跟刀架與中心架不同,它固定在大拖板上,并隨大拖板一起縱向移動。使用跟刀架需先在工件上靠后頂尖的一端車出一小段外圓,以它來支承跟刀架的支承爪,然后再車出工件的全長,如圖2-21所示。跟刀架多用于加工光滑軸,如光杠和絲杠等。應用跟刀架和中心架時,工件被支承的部分應是加工過的外圓表面,并要加機油潤滑。工件的轉(zhuǎn)速不能過高,以免工件與支承之間摩擦過熱而燒壞或使支承爪磨損。圖2-21跟刀架的應用2.2.3車削的基本工藝

車削加工適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面,如內(nèi)圓柱面、圓錐面、環(huán)槽、成型回轉(zhuǎn)表面、端面和各種常用螺紋等。在車床上還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔和滾花等工藝,如圖2-22所示。

由于車刀的角度和切削用量不同,因此車削的精度和表面粗糙度也不同。為了提高生產(chǎn)率及保證加工質(zhì)量,外圓面的車削分為粗車、半精車、精車和精細車。粗車的目的是從毛坯上切去大部分余量,為精車做準備。粗車時采用較大的背吃刀量ap、較大的進給量f以及中等或較低的切削速度vc,以達到高的生產(chǎn)率。粗車也可作為低精度表面的最終工序。粗車后的尺寸公差等級一般為IT13～IT11,表面粗糙度Ra值為50～12.5μm。圖2-22臥式車床的典型加工工序半精車的目的是提高精度和減小表面粗糙度,可作為中等精度外圓的終加工,亦可作為精加工外圓的預加工。半精車的背吃刀量和進給量較粗車時小。半精車的尺寸公差等級可達IT10～IT9,表面粗糙度Ra值為6.3～3.2μm。

精車的目的是保證工件所要求的精度和表面粗糙度,作為較高精度外圓面的終加工,也可作為光整加工的預加工。精車一般采用小的背吃刀量(ap<0.15mm)和進給量(f<0.1mm/r),可以采用高的或低的切削速度,以避免積屑瘤的形成。精車的尺寸公差等級一般為IT8～IT7,表面粗糙度Ra值為1.6～0.8μm。精細車一般用于技術要求高的、韌性大的有色金屬零件的加工。精細車所用機床應有很高的精度和剛度,多使用仔細刃磨過的金剛石刀具。車削時采用小的背吃刀量(ap≤0.03～0.05mm)、小的進給量(f=0.02～0.2mm/r)和高的切削速度(vc>2.6m/s)。精細車的尺寸公差等級可達IT6～IT5,表面粗糙度Ra值為0.4～0.1μm。

1.車外圓

刀具的運動方向與工件軸線平行時,將工件車削成圓柱形表面的加工稱為車外圓。這是車削加工最基本的操作,經(jīng)常用來加工軸銷類和盤套類工件的外表面。常用外圓車刀(圖2-23)有以下幾種:

(1)尖刀。尖刀主要用于粗車外圓和車削沒有臺階或臺階不大的外圓。

(2)45°彎頭刀。45°彎頭刀既可車外圓,又可車端面,還可以進行45°倒角,應用較為普遍。

(3)右偏刀。右偏刀主要用來車削帶直角臺階的工件。由于右偏刀切削時產(chǎn)生的徑向力小,因此常用它車削細長軸。圖2-23車外圓在粗車鑄件、鍛件時,因表面有硬皮,可先倒角或車出端面,然后用大于硬皮厚度的背吃刀量粗車外圓,使刀尖避開硬皮,以防刀尖磨損過快或被硬皮打壞。

用高速鋼車刀低速精車鋼件時采用乳化液潤滑,用高速鋼車刀低速精車鑄鐵件時采用煤油潤滑,這些都可降低工件表面粗糙度的值。

2.車端面

軸類和盤、套類工件的端面經(jīng)常用作軸向定位及測量的基準。車削加工時,一般都先將端面車出。

對工件端面進行車削時刀具進給運動方向與工件軸線垂直。車削時,刀尖要對準中心,否則端面中心處會留有凸臺。端面的車削加工見圖2-24。粗車或加工大直徑工件時,車刀自外向中心切削,多用彎頭車刀。彎頭車刀車端面時,中心凸臺是逐步被切除的,這樣不易損壞刀尖。

精車或加工小直徑工件時多用右偏車刀。右偏刀由外向中心車端面時,凸臺瞬時被去掉,這樣容易損壞刀尖。右偏刀由外向中心進給切削時，切削刃前角小,切削不順利,背吃刀量大時容易引起扎刀,使端面出現(xiàn)內(nèi)凹;右偏刀自中心向外切削時,切削刃前角大,切削順利,表面粗糙度數(shù)值小。圖2-24車端面

3.車臺階

很多的軸類和盤、套類零件上都有臺階面,其高度小于5mm的為低臺階,加工時由正裝的90°偏刀車外圓時車出(圖2-25(a));其高度大于5mm的為高臺階,高臺階是在車外圓幾次走刀后用主偏角大于90°的偏刀沿徑向向外走刀車出的(圖2-25(b))。圖2-25車臺階面

4.切槽與切斷

1)切槽

回轉(zhuǎn)體工件表面經(jīng)常需要加工一些溝槽,如螺紋退刀槽、砂輪越程槽、油槽、密封圈槽等,它們分布在工件的外圓表面、內(nèi)孔或端面上。切槽所用的刀具為切槽刀,如圖2-26所示,它有一條主切削刃、兩條副切削刃、兩個刀尖,加工時沿徑向由外向中心進刀。圖2-26切槽刀

圖2-27所示為切窄槽和寬槽的方法。車削寬度小于

5mm的窄槽時,用主切削刃尺寸與槽寬相等的車槽刀一次車出;車削寬度大于5mm的寬槽時,先沿縱向分段粗車,再精車,車出槽深及槽寬。

當工件上有幾個同一類型的槽時,槽寬如一致,可以用同一把刀具切削。圖2-27切槽方法

2)切斷

切斷是將坯料或工件從夾持端上分離下來,如圖2-28所示。

切斷所用的切斷刀與車槽刀極為相似,只是刀頭更加窄長,剛性更差。為使切削更鋒利，切斷刀與切槽刀主偏角可不相等。由于刀具要切至工件中心,呈半封閉切削,排屑困難,容易將刀具折斷,因此,裝夾工件時應盡量將切斷處靠近卡盤,以增加工件剛性。對于大直徑工件,有時采用反切斷法,目的在于排屑順暢。圖2-28切斷切斷時刀尖必須與工件等高,否則切斷處將留有凸臺,也容易損壞刀具;切斷刀伸出不宜過長,以增強刀具剛性;切斷時的切削速度要低,并采用緩慢均勻的手動進給,以防進給量太大造成刀具折斷;切斷鋼件時應適當使用切削液,以加快切斷過程的散熱。

5.車圓錐

在各種機械結(jié)構(gòu)中還廣泛存在著圓錐體和圓錐孔的配合,如頂尖尾柄與尾座套筒的配合,頂尖與被支承工件中心孔的配合,錐銷與錐孔的配合。圓錐面的配合緊密,裝拆方便,經(jīng)多次拆卸后仍能保證有準確的定心作用。小錐度配合表面還能傳遞較大的扭矩。因此,大直徑的麻花鉆都使用錐柄。在生產(chǎn)中常遇到圓錐面的加工,車削錐面的方法常用的有寬刀

法、小拖板旋轉(zhuǎn)法、偏移尾座和靠模法。

1)寬刀法

寬刀法就是利用主切削刃橫向直接車出圓錐面,如圖2-29所示。

此時,切削刃的長度要略長于圓錐母線的長度,切削刃與工件回轉(zhuǎn)中心線成半錐角。

寬刀法加工方法方便、迅速,能加工任意角度的內(nèi)、外圓錐。

此種方法加工的圓錐面很短,而且要求切削加工系統(tǒng)要有較高的剛性,適用于批量生產(chǎn)。圖2-29寬刀法車錐面

2)小拖板旋轉(zhuǎn)法

車床中拖板上的轉(zhuǎn)盤可以轉(zhuǎn)動任意角度,松開上面的緊固螺釘可使小拖板轉(zhuǎn)過半錐角。如圖2-30所示,將螺釘擰緊后轉(zhuǎn)動小拖板手柄,沿斜向進給,便可以車出圓錐面。

小拖板旋轉(zhuǎn)法操作簡單、方便,能保證一定的加工精度,能加工各種錐度的內(nèi)、外圓錐面,應用十分廣泛。

但受小拖板行程的限制,這種方法不能車太長的圓錐。而且小拖板只能手動進給,加工的錐面粗糙度數(shù)值大。小拖板旋轉(zhuǎn)法在單件或小批生產(chǎn)中用得較多。圖2-30小拖板旋轉(zhuǎn)法車錐面

3)偏移尾座法

如圖2-31所示,將尾座帶動頂尖橫向偏移距離S,使得安裝在兩頂尖間的工件回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線成半錐角,這樣,車刀作縱向走刀車出的回轉(zhuǎn)體母線與回轉(zhuǎn)體中心線成斜角,形

成圓錐面。

偏移尾座法能切削較長的圓錐面,并能自動走刀,表面粗糙度值比小拖板旋轉(zhuǎn)法小,與自動走刀車外圓相同。由于受到尾部偏移量的限制,偏移尾座法一般只能加工小錐度圓錐,且不能加工內(nèi)錐面。圖2-31偏移尾座法車錐面4)靠模法

在大批量生產(chǎn)中還經(jīng)常用靠模法車削圓錐面,如圖2-32所示。

靠模裝置的底座固定在床身的后面,底座上裝有錐度靠模板。松開緊固螺釘,靠模板可以繞定位銷釘旋轉(zhuǎn),與工件的軸線形成一定的斜角?？磕Ｉ系幕瑝K可以沿靠模滑動,而滑塊通過聯(lián)接板與拖板聯(lián)接在一起。中拖板上的絲杠與螺母脫開,其手柄不再調(diào)節(jié)刀架的橫向位置,而是將小拖板轉(zhuǎn)過90°,用小拖板上的絲杠來調(diào)節(jié)刀架的橫向位置,以調(diào)整所需的背吃刀量。圖2-32靠模法車錐面

如果工件的錐角為α,則將靠模調(diào)節(jié)成α／2的斜角。當大拖板作縱向自動進給時,滑塊就沿著靠?；瑒?從而使車刀的運動平行于靠模板,這樣就可車出所需的圓錐面。

靠模法加工進給平穩(wěn),工件的表面質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,可以加工α<12°的長圓錐。

6.成型面車削

在回轉(zhuǎn)體上有時會出現(xiàn)母線為曲線的回轉(zhuǎn)表面,如手柄、手輪、圓球等。這些表面稱為成型面。成型面的車削方法有手動法、成型刀法、靠模法、數(shù)控法等。

1)手動法

如圖2-33所示,手動法車削成型面時，操作者雙手須同時操縱中拖板和小拖板的手柄,使刀架在移動的過程中，盡量讓刀尖運動的軌跡與要形成的回轉(zhuǎn)體成型面的母線相符合。車削過程中還經(jīng)常用成型樣板檢驗成型表面。通過反復的加工、檢驗、修正,最后形成要加工的成型表面。手動法加工簡單、方便,但對操作者技術要求高,而且生產(chǎn)效率低,加工精度低,一般用于單件或小批生產(chǎn)。圖2-33雙手操縱法車成型面

2)成型刀法

切削刃形狀與工件表面形狀一致的車刀稱為成型車刀(樣板車)。用成型車刀切削時,只要刀具作橫向進給就可以車出工件上的成型表面。用成型車刀車削的成型面,工件的形狀精度取決于刀具的精度,加工效率高,但由于刀具切削刃長,加工時的切削力大,加工系統(tǒng)容易產(chǎn)生變形和振動,要求機床有較高的剛度和切削功率。成型車刀制造成本高,且不容易刃磨。因此,成型車刀法宜用于成批或大量生產(chǎn)。

3)靠模法

用靠模法車成型面與靠模法車圓錐面的原理是一樣的,只是靠模的形狀是與工件母線形狀一樣的曲線。如圖2-34所示,靠模法車成型面時，在大拖板帶動刀具作縱向進給的同時靠模帶動刀具作橫向進給,兩個方向進給形成的合運動產(chǎn)生的進給運動軌跡就形成工件的母線。靠模法加工采用普通的車刀進行切削,刀具實際參加切削的切削刃不長,切削力與普通車削相近,變形小,振動小,工件的加工質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,但靠模的制造成本高?？磕７ㄜ嚦尚兔嬷饕糜诔膳虼罅可a(chǎn)。圖2-34靠模法車成型面

7.孔加工

車床上孔的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸孔和鏜孔。

1)鉆孔

在車床上鉆孔時,鉆孔所用的刀具為麻花鉆。工件的回轉(zhuǎn)運動為主運動,尾座上的套筒推動鉆頭所作的縱向移動為進給運動。車床上的鉆孔加工見圖2-35。圖2-35在車床上鉆孔車床鉆孔前先車平工件端面,以便于鉆頭定心,防止鉆偏。然后用中心孔鉆在工件中心處先鉆出麻花鉆定心孔,或用車刀在工件中心處車出定心小坑。最后選擇與所鉆孔直徑對應的麻花鉆,麻花鉆工作部分長度略長于孔深。如果是直柄麻花鉆,則用鉆夾頭裝夾后插入尾座套筒;如果是錐柄麻花鉆，則用過渡錐套或直接插入尾座套筒。

鉆孔時,松開尾座鎖緊裝置,移動尾座直至鉆頭接近工件。開始鉆削時進給要慢一些,然后以正常進給量進給,并應經(jīng)常將鉆頭退出,以利于排屑和冷卻鉆頭。鉆削鋼件時,應加注切削液。

2)鏜孔

鏜孔是利用鏜孔刀對工件上鑄出、鍛出或鉆出的孔作進一步的加工。

在車床上鏜孔(圖2-36)時,工件旋轉(zhuǎn)運動為主運動,鏜刀在刀架帶動下作進給運動。鏜孔時鏜刀桿應盡可能粗一些,鏜刀伸出刀架的長度應盡量短些,以增加鏜刀桿的剛性,減少振動,但伸出長度不得小于鏜孔深度;鏜孔時選用的切削用量要比車外圓小些,其調(diào)整方法與車外圓基本相同,只是橫向進刀方向相反。開動機床鏜孔前要將鏜刀在孔內(nèi)手動試走一遍,確認無運動干涉后再開始切削。圖2-36鏜孔

車床上的孔加工主要是針對回轉(zhuǎn)體工件中間的孔。對非回轉(zhuǎn)體上的孔可以利用四爪單動卡盤或花盤裝夾在車床上加工,但更多的是在鉆床和鏜床上進行加工。

8.車螺紋

車床上加工螺紋主要是用車刀車削各種螺紋。對于小直徑螺紋也可用板牙或絲錐在車床上加工。這里只介紹普通螺紋的車削加工。

各種螺紋的牙型都是靠刀具切出的,所以螺紋車刀切削部分的形狀必須與將要車的螺紋的牙型相符。螺紋車刀裝夾時,刀尖必須與工件中心等高,并用樣板對刀,保證刀尖角的角平分線與工件軸線垂直,以保證車出的螺紋牙型兩邊對稱。

車螺紋時應使用絲杠傳動,主軸的轉(zhuǎn)速應選擇得低些,圖2-37為車削螺紋的步驟,此法適合于車削各種螺紋。圖2-37螺紋車削步驟

9.滾花

許多工具和機器零件的手握部分,為了便于握持和增加美觀,常常在表面滾壓出各種不同的花紋,如百分尺的套管、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,如圖2-38所示。圖2-38滾花滾花的花紋有直紋和網(wǎng)紋兩種,滾花刀也分如圖2-39(a)所示的直紋滾花刀和如圖2-39(b)所示的網(wǎng)紋滾花刀。工件上的花紋亦有粗細之分,這主要取決于滾花刀上的滾輪。因滾花時工件所受的徑向力較大,所以，裝夾工件時應使?jié)L花部分靠近卡盤。滾花時工件的轉(zhuǎn)速要低,并且要有充分的潤滑,以減少塑性流動的金屬對滾花刀的摩擦和防止產(chǎn)生亂紋。圖2-39滾花刀2.2.4車削的工藝特點

車削加工的工藝特點如下：

(1)易于保證零件各加工表面的相互位置精度。對于軸、套筒、盤類等零件,在一次安裝中加工出同一零件不同直徑的外圓面、孔及端面,可保證各外圓面之間的同軸度、各外圓面與內(nèi)圓面之間的同軸度以及端面與軸線的垂直度。

(2)生產(chǎn)率高。車削的切削過程是連續(xù)的(車削斷續(xù)外圓表面例外),而且切削面積保持不變(不考慮毛坯余量的不均勻),所以切削力變化小。與銑削和刨削相比,車削過程平穩(wěn),允許采用較大的切削用量,常采用強力切削和高速切削。

(3)生產(chǎn)成本低。車刀是刀具中最簡單的一種,制造、刃磨和安裝均較方便,刀具費用低。車床附件多,裝夾及調(diào)整時間較短,生產(chǎn)準備時間短,加之切削生產(chǎn)率高,故生產(chǎn)成本低。

(4)應用范圍廣。車削除了經(jīng)常用于車外圓、端面、孔、切槽和切斷等加工外,還用來車螺紋、錐面和成型表面。同時,車削加工的材料范圍較廣,可車削黑色金屬、有色金屬和某些非金屬材料,特別適合于有色金屬零件的精加工。車削既適于單件小批量生產(chǎn),也適于中、大批量生產(chǎn)。

2.3銑削

在銑床上用銑刀對工件進行切削加工的方法叫銑削。主要用于加工平面、斜面、垂直面、各種溝槽以及成型表面。圖2-40為銑削加工常用的加工方法。圖2-40銑削加工方法銑削(milling)是平面加工的主要方法之一。銑削可以分為粗銑和精銑,對有色金屬還可以采用高速銑削,以進一步提高加工質(zhì)量。銑平面的尺寸公差等級一般可達IT9～IT7級,

表面粗糙度Ra值為6.3～1.6μm,直線度可達0.08～0.12mm/m。銑平面時,銑刀的旋轉(zhuǎn)運動是主運動,工件隨工作臺的直線運動是進給運動。2.3.1銑刀

銑刀實質(zhì)上是一種由幾把單刃刀具組成的多刃刀具,它的刀齒分布在圓柱銑刀的外回轉(zhuǎn)表面或端銑刀的端面上。常用的銑刀刀齒材料有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種。銑刀的分類方法很多,根據(jù)銑刀安裝方法的不同銑刀可分為兩大類:帶孔銑刀和帶柄銑刀。

1.帶孔銑刀

帶孔銑刀如圖2-41所示,多用于臥式銑床。

圓柱銑刀(圖2-41(a))主要用其周刃銑削中小型平面。按刀齒分布在刀體圓柱表面上的形式,圓柱銑刀分為直齒和螺旋齒兩種。螺旋齒銑刀又分為粗加工用的粗齒銑刀(8～10個刀齒)和精加工用的細齒銑刀(12個刀齒以上)。螺旋齒銑刀同時參加切削的刀齒數(shù)較多,工作較平穩(wěn),生產(chǎn)中使用較多。三面刃銑刀(圖2-41(b))用于銑削小臺階面、直槽和四方或六方螺釘小側(cè)面。

鋸片銑刀(圖2-41(c))用于銑削窄縫或切斷,其寬度比圓盤銑刀的寬度小。

盤狀模數(shù)銑刀(圖2-41(d))屬于成型銑刀,用于銑削齒輪的齒形槽。

角度銑刀(圖2-41(e))屬于成型銑刀,具有各種不同的角度,用于加工各種角度槽和斜面。

半圓弧銑刀(圖2-41(f))屬于成型銑刀,其切削刃呈凸圓弧、凹圓弧等,用于銑削內(nèi)凹和外凸圓弧表面圖2-41帶孔銑刀

2.帶柄銑刀

帶柄銑刀多用于立式銑床,有時也可用于臥式銑床。

端銑刀(圖2-42)刀齒分布在刀體的端面上和圓柱面上。按結(jié)構(gòu)形式分為整體端銑刀和鑲齒端銑刀兩種。端銑刀刀桿伸出長度短、剛性好,銑削較平穩(wěn),加工面的粗糙度值小。其中硬質(zhì)合金鑲齒銑刀在鋼制刀盤上鑲有多片硬質(zhì)合金刀齒,用于銑削較大的平面,可實現(xiàn)高速切削,故得到廣泛的應用。圖2-42端銑刀立銑刀(圖2-43(a))刀齒分布在圓柱面和端面上,它很像帶柄的端銑刀,端部有三個以上的刀刃,主要用于銑削直槽、小平面、臺階平面和內(nèi)凹平面等。

鍵槽銑刀(圖2-43(b))的端部只有兩個刀刃,專門用于銑削軸上封閉式鍵槽。

T形槽銑刀(圖2-43(c))和燕尾槽銑刀(圖2-43(d))分別用于銑削T形槽和燕尾槽。圖2-43帶柄銑刀2.3.2銑床及其附件

銑床的種類很多,常用的有臥式銑床、萬能銑床和立式銑床。此外還有龍門銑床、數(shù)控銑床及各種專用銑床。臥式或立式升降臺銑床多用于單件小批量生產(chǎn)中加工中小型工件;龍門銑床用于加工大型工件或同時加工多個中小型工件,生產(chǎn)率較高,多應用于成批大量生產(chǎn)。

1.臥式銑床

臥式銑床簡稱臥銑,是銑床中應用最多的一種,其主要特征是主軸軸線與工作臺面平行。

圖2-44是X6125萬能臥式銑床的外形圖。

X6125臥式萬能升降臺銑床主要由床身、主軸、橫梁、縱向工作臺、轉(zhuǎn)臺、橫向工作臺、升降臺等部分組成。圖2-44X6125萬能臥式銑床

(1)床身。床身用來固定和支承銑床上所有的部件,內(nèi)部裝有主軸、主軸變速箱、電器設備及潤滑油泵等部件。頂面上有供橫梁移動用的水平導軌。前部有燕尾形的垂直導軌,供升降臺上、下移動。

(2)主軸。主軸是空心軸,前端有7∶24的精密錐孔,用于安裝銑刀或刀軸,并帶動銑刀或刀軸旋轉(zhuǎn)。

(3)橫梁。橫梁上面可安裝吊架,用來支承刀軸外伸的一端,以加強刀軸的剛度。橫梁可沿床身頂部的水平導軌移動,以調(diào)整其伸出的長度。

(4)縱向工作臺?？v向工作臺可以在轉(zhuǎn)臺的導軌上作縱向移動,以帶動安裝在臺面上的工件作縱向進給。臺面上的T形槽用以安裝夾具或工件。

(5)轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺的唯一作用是能將縱向工作臺在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)一個角度(順時針、逆時針最大均可轉(zhuǎn)過45°),用于銑削螺旋槽等。有無轉(zhuǎn)臺是萬能臥銑與普通臥銑的主要區(qū)別。

(6)橫向工作臺。橫向工作臺位于升降臺上面的水平導軌上,可帶動縱向工作臺一起作橫向進給。

(7)升降臺。升降臺可以使整個工作臺沿床身的垂直導軌上下移動,以調(diào)整工作臺面到銑刀的距離。并可帶動縱向工作臺一起作垂直進給。

2.立式銑床

立式銑床簡稱立銑,它與臥銑的主要區(qū)別是主軸與工作臺面相垂直。有時根據(jù)加工的需要,可以將其主軸偏轉(zhuǎn)一定的角度。

圖2-45是X5030立式銑床的外形圖。

X5030立式銑床的主要組成部分與X6125萬能臥式銑床基本相同,除主軸所處位置不同外,它沒有橫梁、吊架和轉(zhuǎn)臺。銑削時,銑刀安裝在主軸上,由主軸帶動作旋轉(zhuǎn)運動,工作臺帶動工件作縱向、橫向、垂向的進給運動。圖2-45X5030立式銑床

3.銑床附件及工件的安裝

如圖2-46所示,銑床常用的工件安裝方法有平口鉗安裝、壓板螺栓安裝、V形鐵安裝和分度頭安裝等。

分度頭多用于安裝有分度要求的工件,它可與短圓柱形卡盤(或頂尖)和尾座頂尖一起使用,以安裝長圓柱形軸類零件。分度頭也可只用卡盤來安裝短圓柱形工件。由于分度頭的主軸可以在垂直平面內(nèi)扳轉(zhuǎn),因此可利用分度頭把工件安裝成水平、垂直及傾斜位置。當零件的生產(chǎn)批量較大時,可采用專用夾具或組合夾具安裝工件。這樣既能提高生產(chǎn)效率,又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。圖2-46銑床常用的工件安裝方法2.3.3銑削的基本工藝

1.銑削加工方式

銑削加工主要是加工平面,溝槽、臺階也相當于平面的組合,因而下面以平面銑削為例分析銑削加工的方式。

平面加工既可以用周銑法也可以用端銑法。

1)周銑法

周銑法是指用銑刀的圓周刀齒加工平面(包括成型面)的方法,用圓柱銑刀、盤銑刀、立銑刀、成型銑刀等進行的加工,都屬周銑法。

周銑法有逆銑法和順銑法(圖2-47)兩種。

(1)逆銑法。在切削部位刀齒的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進給方向相反的銑削為逆銑。逆銑時,刀齒較易磨損,并影響已加工表面質(zhì)量,有可能產(chǎn)生振動,這就要求工件裝夾緊固。當工件表面有硬皮時,采用這種方法,硬皮對刀齒沒有直接影響。

(2)順銑法。在切削部位刀齒的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進給方向相同的銑削為順銑。順銑時,已加工表面質(zhì)量較高,加工比較平穩(wěn)。如果工件表面有硬皮,易打刀,銑刀很易磨損。因此,從保證工件夾持穩(wěn)固,提高刀具耐用度和減小表面粗糙度等方面考慮,采用周銑法銑平面時以采用順銑法為宜,但在生產(chǎn)中仍多采用逆銑法。圖2-47逆銑和順銑

2)端銑法

端銑與周銑不同的是,周銑法由銑刀切削刃銑削形成已加工表面,而端銑法只有用銑刀刀尖銑削才形成已加工表面,端面切削刃是副切削刃,主要的切削工作由分布在外表面上的主切削刃完成。根據(jù)銑刀和工件之間相對位置的不同,端銑可分為對稱銑削和不對稱銑削,如圖2-48所示。

對稱銑削是指刀齒切入工件與切出工件的切削厚度相同。不對稱銑削是指刀齒切入時的切削厚度小于或大于切出時的切削厚度。圖2-48端銑的方式周銑法與端銑法相比較有以下幾點不同:

(1)端銑的加工質(zhì)量比周銑好。

周銑時,同時參加工作的刀齒一般只有1～2個,而端銑時同時參加工作的刀齒多,切削力變化小,因此,端銑的切削過程比周銑時平穩(wěn);端銑刀的刀齒切入和切出工件時,雖然切削厚度較小,但不像周銑時切削厚度變?yōu)榱?從而改善了刀具后刀面與工件的摩擦狀況,提高了刀具耐用度,并可減小表面粗糙度;端銑時還可以利用修光刀齒修光已加工表面,因此,端銑可達到較小的表面粗糙度。

(2)端銑的生產(chǎn)率比周銑高。

端銑刀一般直接安裝在銑床的主軸端部,懸伸長度較小,刀具系統(tǒng)的剛性好,而圓柱銑刀安裝在細長的刀軸上,刀具系統(tǒng)的剛性遠不如端銑刀;端銑刀可以方便地鑲裝硬質(zhì)合金刀

片,而圓柱銑刀多采用高速鋼制造。所以,端銑時可以采用高速銑削,大大地提高了生產(chǎn)率,同時還可以提高已加工表面的質(zhì)量。

(3)周銑的適應性好于端銑。

周銑便于使用各種結(jié)構(gòu)形式的銑刀銑削斜面、成型表面、臺階面、各種溝槽和切斷等。

2.銑削加工方法

1)銑平面

根據(jù)具體情況,銑平面可以用端銑刀(圖2-49(a)、(b))、圓柱形銑刀(圖2-49(c))、套式立銑刀(圖2-49(d)、(e)、(f))、三面刃銑刀(圖2-49(g))和立銑刀(圖2-49(h)、(i))來加工。其

中,銑平面優(yōu)先選擇端銑，因為用端銑刀銑平面的生產(chǎn)率較高,加工表面質(zhì)量也較好。圖2-49銑平面

2)銑斜面

圖2-50所示為銑斜面的常用方法,即使用斜墊鐵銑斜面、

旋轉(zhuǎn)立銑頭銑斜面和利用角度銑刀銑斜面等。圖2-50銑斜面

3)銑溝槽

銑溝槽時,根據(jù)溝槽形狀可分別在臥式銑床或立式銑床上用相應的溝槽銑刀進行銑削,如圖2-51所示。在銑燕尾槽和T形槽之前,應先銑出寬度合適的直槽。圖2-51銑溝槽

4)銑齒輪

齒輪的銑削加工屬于成型法加工,它僅用于單件小批量生產(chǎn)。低精度齒輪的齒銑削時,工件裝夾在分度頭上,根據(jù)齒輪的模數(shù)和齒數(shù)的不同選擇相應的齒輪銑刀來加工。

每銑完一個齒槽之后再銑另一個齒槽,直到銑完為止。2.3.4銑削的工藝特點

銑削加工的工藝特點如下:

(1)生產(chǎn)率高。銑刀是多刀齒刀具,銑削時有較多的刀齒參加切削,參與切削的切削刃較長,總的切削面積較刨削時大。銑削的主運動是連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動,有利于采用高速切削。

(2)銑刀刀齒散熱條件好。銑刀刀齒在切離工件的一段時間內(nèi),可以得到一定的冷卻。

(3)銑削過程不平穩(wěn)。銑削過程中,銑刀的刀齒切入和切出時產(chǎn)生沖擊,同時,參加工作的刀齒數(shù)的增減以及每個刀齒的切削厚度的變化也將引起切削面積和切削力的變化,從而使得銑削過程不平穩(wěn)。銑削過程的不平穩(wěn),限制了銑削加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的進一步提高。

(4)銑床加工范圍廣,可加工各種平面、溝槽和成型面。

2.4鉆削與鉸削

2.4.1鉆孔

鉆孔(drilling)是用鉆頭在工件的實體部位加工孔的工藝過程。鉆孔可以在鉆床、車床或鏜床上進行,也可以在銑床上進行。

在車床上鉆孔時,工件旋轉(zhuǎn),鉆頭縱向進給,如圖2-52所示。

圖2-52在車床上鉆孔在鉆床上鉆孔時,工件固定不動,鉆頭旋轉(zhuǎn)(主運動)并作軸向移動(進給運動)。鉆孔的尺寸公差等級為IT10以下,表面粗糙度值為12.5μm,作為孔的粗加工或要求不高孔的終加工。

1.鉆床

機器零件上那種數(shù)量多、直徑小、精度不很高的孔都

是在鉆床上加工出來的。鉆床上可以完成的工作很多,如鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、锪孔和锪凸臺等,如圖2-53所示。圖2-53鉆床工作鉆床的種類很多,常用的有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床等。

1)臺式鉆床

臺式鉆床是一種放在臺桌上使用的小型鉆床,簡稱臺鉆。圖2-54所示為Z4012臺鉆。臺鉆鉆孔直徑一般在12mm以下,最小可加工小于等于1mm的孔。

由于加工的孔徑較小,臺鉆的主軸轉(zhuǎn)速一般較高,最高轉(zhuǎn)速可達10000r／min。主軸的轉(zhuǎn)速可通過改變V形帶在帶輪上的位置來調(diào)節(jié)。

臺鉆主軸的進給是手動的。臺鉆小巧靈活,使用方便,主要用于加工小型零件上的各種小孔,在儀表制造、鉗工和裝配中使用較多。圖2-54Z4012臺式鉆床

2)立式鉆床

立式鉆床簡稱立鉆。

圖2-55為Z5125立鉆。立鉆的最大鉆孔直徑有25mm、35mm、40mm和50mm等規(guī)格。立鉆主要由主軸、主軸

變速箱、進給箱、立柱、工作臺和機座等組成。電動機的運動通過主軸變速箱使主軸獲得所需的各種轉(zhuǎn)速,主軸變速箱與車床的變速箱相似,鉆小孔時轉(zhuǎn)速需要高些,鉆大孔時轉(zhuǎn)速應低些。立式鉆床適宜加工小型工件上的中小孔。圖2-55Z5125立式鉆床

3)搖臂鉆床

圖2-56為Z3050搖臂鉆床。它有一個能繞立柱旋轉(zhuǎn)的搖臂,搖臂帶著主軸箱可沿立柱垂直移動,同時主軸箱還能在

搖臂上作橫向移動,主軸可沿自身軸線垂向移動或進給。

由于搖臂鉆床的這些特點,操作時不需移動工件就能很方便地調(diào)整刀具的位置,以對準被加工孔的中心。因此,搖臂鉆床適宜加工一些笨重的大型工件及多孔工件上的大、中、小孔,廣泛應用于單件和成批生產(chǎn)中。圖2-56Z3050搖臂鉆床

4)手用電鉆

不便使用鉆床鉆削的尺寸較小的孔加工時,可采用如圖2-57所示的手用電鉆進行鉆孔。手用電鉆直接靠操縱者的體力使鉆頭作軸向進給,應用力適中、平衡。手用電鉆攜帶方便、操作簡單、使用靈活,適宜于大型工件垂直壁面的小孔鉆削以及鉗工裝配時作配鉆等。圖2-57手用電鉆

2.鉆孔用的刀具

鉆頭是鉆孔用的刀具。常見的孔加工刀具有麻花鉆、中心鉆、锪鉆和深孔鉆等,其中應用最廣泛的是麻花鉆。鉆頭大多用高速鋼制成,經(jīng)過淬火和回火處理,其工作部分硬度達62HRC以上。鉆頭由工作部分、頸部、柄部組成,如圖2-58所示。圖2-58麻花鉆的構(gòu)造

(1)柄部。柄部用來把鉆頭裝夾在鉆夾頭上或裝在鉆床主軸孔內(nèi)。鉆頭有直柄和錐柄之分,一般直徑小于12mm的鉆頭是直柄鉆頭,它的切削扭矩小;直徑大于12mm的鉆頭多為錐柄鉆頭,它的切削扭矩大。錐柄的扁尾是使鉆頭從主軸錐孔中退出時供楔鐵敲擊之用的。

(2)頸部。頸部是柄部和工作部分的連接部分,刻有鉆頭的規(guī)格和商標。

(3)工作部分。鉆頭的工作部分包括切削部分和導向部分。切削部分有橫刃和兩個對稱的主切削刃,起著主要切削作用;導向部分起著引導鉆頭的作用,它由螺旋槽、刃帶、齒背和鉆芯組成。鉆頭有兩條螺旋槽,其功能是形成切削刃和前角,并起著向孔外排屑和向孔內(nèi)輸送冷卻液的作用。刃帶是沿螺旋槽兩條對稱分布的窄帶,切削時棱刃起修光孔壁的作用(也就是副切削刃)。鉆頭的直徑靠近切削部分比靠近柄部要大些,每100mm長度內(nèi)直徑往柄部減小0.03～0.12mm,這叫“倒錐”,目的是減少鉆削時刃帶與孔壁的摩擦熱。鉆頭的實心部分叫鉆芯,它用來連接兩個刃瓣以保持鉆頭的強度和剛度。

3.鉆孔用的附件

麻花鉆頭按尾部形狀的不同有不同的安裝方法。錐柄鉆頭可以直接裝入機床主軸的錐孔內(nèi)。當鉆頭的錐柄小于機床主軸錐孔時,則需用圖2-59所示的變錐套。由于變錐套要用于各種規(guī)格麻花鉆的安裝,所以套筒一般需要數(shù)只。柱柄鉆頭通常要用圖2-60所示的鉆夾頭進行安裝。圖2-59用變錐套安裝與拆卸鉆頭圖2-60鉆卡頭工件的夾具有手虎鉗、平口鉗、壓板裝置、V形鐵、三爪卡盤(加分度盤)、鉆模等,如圖2-61所示。

在成批和大量生產(chǎn)中,鉆孔廣泛使用鉆模夾具。將鉆模裝夾在工件上,鉆模上裝有淬硬的耐磨性很高的鉆套,用以引導鉆頭。鉆套的位置是根據(jù)被鉆孔的位置確定的,因而應用鉆模鉆孔時,可免去劃線的工作,提高生產(chǎn)效率和孔間距的精度,降低表面粗糙度。圖2-61工件的夾持方法

4.鉆孔的工藝特點

鉆孔工藝有如下特點：

(1)容易產(chǎn)生引偏。引偏是孔徑擴大或孔軸線偏移和不直的現(xiàn)象。由于鉆頭橫刃定心不準,鉆頭剛性和導向作用較差,切入時鉆頭易偏移、彎曲。在鉆床上鉆孔易引起孔的軸線偏移和不直;在車床上鉆孔易引起孔徑擴大(圖2-62)。圖2-62鉆孔引偏

(2)排屑困難。鉆孔的切屑較寬,容屑槽尺寸又受到限制,切屑在孔內(nèi)被迫卷成螺旋狀,流出時與孔壁發(fā)生劇烈摩擦,這樣會擠壓、拉毛和刮傷已加工表面,降低已加工表面質(zhì)量。有時切屑還可能阻塞在鉆頭的容屑槽中,甚至會卡死或折斷鉆頭。為了改善排屑條件,可在鉆頭上修出分屑槽,

將寬的切屑分成窄條,以利于排屑。當鉆深孔時,應采用合適的深孔鉆。

(3)切削溫度高,刀具磨損快。切削時產(chǎn)生的切削熱多,加之鉆削為半封閉切削,切屑不易排出,切削熱也不易傳出。切削液難以注入到切削區(qū),切屑、刀具和工件之間的摩擦很大,使切削區(qū)溫度升高,致使刀具磨損加快,限制了鉆削用量和生產(chǎn)效率的提高。在實際生產(chǎn)中為了提高孔的加工精度,可采取如下措施:①仔細刃磨鉆頭,使兩個切削刃的長度相等和頂角對稱,從而使徑向切削力互相抵消,減少鉆孔時的歪斜;②在鉆頭上修磨出分屑槽,將寬的切屑分成窄條,以利于排屑;③用頂角2φ=90°～100°的短鉆頭預鉆一個錐形坑，這可以起到鉆孔時的定心作用(圖2-63(a));④用鉆模為鉆頭導向,可減少鉆孔開始時的引偏,特別是在斜面或曲面上鉆孔時更有必要(圖2-63(b))。圖2-63減少引偏的措施2.4.2擴孔

擴孔(coredrilling)是用擴孔鉆對工件上已有的孔進一步擴大孔徑并提高孔質(zhì)量的加工方法。

擴孔加工一般尺寸公差等級可達IT10～IT9,表面粗糙度Ra值為6.3～3.2μm。對技術要求不太高的孔,擴孔可作為終加工;對精度要求高的孔,常作為鉸孔前的預加工。由于是在已有孔上擴孔加工,因此切削量小,進給量大,生產(chǎn)率較高。

擴孔可在鉆床、車床或鏜床上進行。

圖2-64所示為擴孔鉆的外形及其鉆頭的放大部分。圖2-64擴孔鉆擴孔鉆直徑范圍為10～80mm,與麻花鉆相比,擴孔鉆切削部分無橫刃,切削時軸向力較小,改善了切削條件。擴孔鉆的刀齒數(shù)(一般為3～4個)和棱邊比麻花鉆多,排屑槽淺,擴孔鉆的強度和剛度較高,

工作時導向性好,切削平穩(wěn),擴孔加工的質(zhì)量比鉆孔高。擴孔對孔的形狀誤差有一定的校正能力,大大提高了切削效率和加工質(zhì)量,是孔的一種半精加工方法。2.4.3鉸孔

鉸孔是用鉸刀對孔進行最后精加工。鉸孔的尺寸公差等級可達IT7~IT6,表面粗糙度Ra值可達1.6～0.8μm。鉸孔的加工余量很小,粗鉸為0.15～0.25mm,精鉸為0.05～0.15nm。鉸孔的方式有機鉸和手鉸兩種,所用鉸刀如圖2-65所示。圖2-65鉸刀類型鉸孔加工除了具有擴孔的優(yōu)點之外,還由于鉸刀的結(jié)構(gòu)(見圖2-66)和切削條件使其比擴孔更為優(yōu)越。主要有以下幾點:

(1)鉸刀一般有6～12個切削刃,制造精度高。

(2)鉸刀具有修光部分,其作用是校準孔徑、修光孔壁。(3)鉸刀的容屑槽小,心部直徑大,剛度好。

(4)鉸孔的余量小(粗鉸為0.15～0.35mm,精鉸為0.05～0.15mm),切削力較小。

(5)鉸孔時的切削速度較低(vc=1.5～10m/min),產(chǎn)生的切削熱較少,因此工件的受力變形和受熱變形小,可避免積屑瘤的不利影響,使得鉸孔質(zhì)量比較高。

鉆頭、擴孔鉆和鉸刀都是標準刀具。對于中等尺寸以下較精密的標準孔,在單件小批乃至大批大量生產(chǎn)中,均可采用鉆→擴→鉸這種典型的加工方案進行加工。

鉆、擴、鉸只能保證孔本身的精度,而不易保證孔與孔之間的尺寸精度及位置精度。為此,可以利用鉆模進行加工,或者采用鏜孔。圖2-66鉸刀的結(jié)構(gòu)

2.5刨削、插削、拉削和鏜削

2.5.1刨削

在刨床上用刨刀加工工件的過程稱為刨削。

1.刨床

刨削類機床一般指牛頭刨床、龍門刨床等。

1)牛頭刨床

牛頭刨床是刨削類機床中應用較廣的一種。在牛頭刨床上刨削時,刨刀的往復直線運動是主運動,工作臺帶動工件作間歇的進給運動,它適宜刨削長度不超過1000mm的中小型

工件。

圖2-67所示為B6065牛頭刨床。牛頭刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作臺、橫梁、底座等部分組成。圖2-67B6065牛頭刨床

(1)床身。床身用于支承和聯(lián)接刨床的各部件,其頂面導軌供滑枕作往復運動用,側(cè)面導軌供工作臺升降用。床身的內(nèi)部裝有傳動機構(gòu)。

(2)滑枕。滑枕主要用來帶動刨刀作直線往復運動(即主運動),其前端裝有刀架?；硗鶑瓦\動的快慢、行程的長短和位置均可根據(jù)加工位置進行調(diào)整。

(3)刀架。刀架(圖2-68)用于夾持刨刀。搖動刀架手柄時,滑板便可沿轉(zhuǎn)盤上的導軌帶動刨刀上下移動。松開轉(zhuǎn)盤上的螺母,將轉(zhuǎn)盤扳轉(zhuǎn)一定角度后,可使刀架斜向進給?；迳线€裝有可偏轉(zhuǎn)的刀座(又稱刀盒、刀箱),刀座上裝有抬刀板,刨刀隨刀夾安裝在抬刀板上。

在刨刀的返回行程中,它會隨抬刀板繞A軸向上抬起,以減少刨刀與工件的摩擦。圖2-68牛頭刨床刀架

(4)工作臺。工作臺用于安裝工件,它可隨橫梁作上下調(diào)整,并可沿橫梁作水平方向移動,以實現(xiàn)間歇進給運動。

(5)底座。底座用于支承床身,并通過地腳螺栓與地基相連。

2)龍門刨床

龍門刨床因有一個“龍門”式框架而得名。圖2-69所示為B2010A型龍門刨床的結(jié)構(gòu)圖。圖2-69B2010A龍門刨床在龍門刨床上刨削時,工件隨工作臺所作的往復直線運動是主運動,刨刀作間歇的進給運動。橫梁上的刀架可沿橫梁導軌水平間歇移動,以刨削工件的水平面;在立柱上的側(cè)刀架可沿立柱導軌垂直間歇移動,以刨削工件的垂直面;刀架還能繞轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一定角度,以用來刨削斜面。橫梁還可沿立柱導軌上下升降,以