第4章 《铣工技术》平面、连接面及斜面的铣削【高等教学】.ppt
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1、铣工技术,第四章 平面、连接面及斜面的铣削,1,行业学习,2,行业学习,教学目的和要求,3,行业学习,4,行业学习,5,行业学习,4.1.1平面的铣削方法 用铣削方法加工工件的平面称为铣平面。铣平面主要有周铣和端铣两种,也可以用立铣刀加工平面。 1.周铣 利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃进行铣削并形成平面的加工称为圆周铣,简称周铣。周铣主要在卧式铣床上进行,铣出的平面与工作台台面平行。圆柱形铣刀的刀齿有直齿与螺旋齿两种,由于螺旋齿刀齿在铣削时是逐渐切入工件的,铣削较平稳,因此,铣削平面时均采用螺旋齿圆柱形铣刀,如图4-1所示。,4.1 铣平面,6,行业学习,周铣时,保证加工平面质量的方法如下: (
2、1)表面粗糙度。 从表面粗糙度方面考虑,工件的进给速度小些,铣刀的转速高些,可以减小表面粗糙度值,保证表面质量。 (2)平面度。 从平面度方面考虑,选择合理的装夹方案和较小的夹紧力可减小工件的变形,而较小的刀具圆柱度误差和锋利的切削刃都可以提高工件的平面度。,7,行业学习,2.端铣 利用分布在铣刀端面上的刀刃进行铣削并形成平面的加工称为端铣。用端铣刀铣平面可以在卧式铣床上进行,铣出的平面与铣床工作台台面垂直,如图4-2所示。端铣也可以在立式铣床上进行,铣出的平面与铣床工作台台面平行,如图4-3所示。,8,行业学习,端铣时,保证加工平面质量的方法如下: (1)表面粗糙度。 较小的进给速度和较高的
3、铣刀转速等都可以提高表面粗糙度,从而保证工件的表面质量。 (2)平面度。 平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度误差。所以,在用端铣方法加工平面时,应进行铣床主轴轴线与进给方向垂直度的校正。,9,行业学习,端铣刀直径可以做得很大,对于加工表面较宽的工件,平面可以一次切出不需接刀。,端铣刀的每个刀齿所切下的切屑厚度变化较小,因此端铣时切削力变化小。,端铣刀铣削时,同时参与切削的刀齿数较多,因此,铣床主轴的受力较稳定,铣削平稳。,端铣刀刀轴短,强度高,刚性好,铣削时振动小,加工表面质量好。,用端铣刀可进行高速切削、不重磨铣刀铣削,生产效率高。,用端铣刀铣削平面具有下列优点:,10,行业学习
4、,基于以上优点,在铣床上用圆柱形铣刀铣平面已逐渐被端铣刀铣平面所取代。周铣与端铣的特点对比见表4-1。,表4-1周铣与端铣特点对比表,11,行业学习,3.用立铣刀铣平面 用立铣刀铣平面在立式铣床上进行,用立铣刀的圆柱面刀刃铣削,铣出的平面与铣床工作台台面垂直,如图4-4所示。由于立铣刀的直径相对于端铣刀的回转直径较小,因此,加工效率较低。用立铣刀加工较大平面时有接刀纹,相对而言,表面粗糙度值Ra较大。但其加工范围广泛,可进行各种内腔表面的加工。,12,行业学习,4.1.2 顺铣与逆铣,铣削有顺铣与逆铣两种方式。铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式,称为顺铣;铣刀对工
5、件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式,称为逆铣。用圆柱形铣刀周铣平面时的铣削方式如图4-5所示。,13,行业学习,1.周铣时的逆铣 1)受力分析 如图4-6(a)所示,逆铣时前刀面给予被切削层的作用力(在垂直方向的分力)是向上的。这个向上的分力有把工件从夹具内拉出来的倾向。特别是开始铣削的一端,开始吃刀时若工件夹紧不牢会使工件翻转,发生事故。为防止事故发生,一是要注意工件夹紧牢靠;二是开始吃刀时可先采取低速进给,进给一段后再按正常速度进给。Ff与工作台进给方向相反,不会拉动工作台。,图4-6周铣时铣削力及分析,图4-6周铣时铣削力及分析,14,行业学习,2)逆铣的特点 刀齿
6、切入工件时的切削厚度值为零,随着刀齿的回转,切削厚度值在理论上逐渐增大。但实际上,刀齿并非从一开始接触工件就能切入金属层内,其原因是刀刃并不是前、后刀面的交线,而是有刃口钝圆半径存在的实体,它相当于一个小圆柱的一部分。钝圆半径的大小与刀具材料种类,晶粒粗细,前、后面的刃磨质量以及刀具磨损等多种因素有关。新刃磨好的高速钢和硬质合金刀具一般钝圆半径值取1026 m,随着刀具的磨损,钝圆半径值可能进一步增大。根据研究一般认为,当理论切削厚度(计算值)小于刃口钝圆半径时,切屑不易生成;只有当理论切削厚度大约等于(或大于)刃口钝圆半径时,刀齿才能真正切入金属,形成切屑。因此逆铣时,刀齿开始接触工件及以后
7、的一段距离内没有发生铣削,而是刀齿的刃口钝圆部分在工件的被切削表面上挤压、滑擦和啃刮。值得一提的是,这一挤压、滑擦现象是发生在前一刀齿所形成的硬化层内,致使刀具磨损加剧,易产生周期性振动,工件已加工表面粗糙度值增大。,15,行业学习,2.周铣时的顺铣 1)受力分析 顺铣时,铣刀对工件的作用力FC在垂直方向上的分力FN始终向下,对工件起压紧作用,如图4-6(b)所示。因此,铣削平稳,对铣削不易夹紧或细长的薄板形工件尤为适宜。顺铣时,FC的水平方向分力Ff与工作台进给方向相同。当工作台进给丝杠与螺母间隙较大时, Ff会拉动工作台,使工作台产生间隙性窜动,导致刀齿折断,刀轴弯曲,工件与夹具产生位移,
8、甚至机床损坏等严重后果。,16,行业学习,2)顺铣的特点 顺铣时,铣刀齿刚开始切入工件时的切削厚度最大,而后逐渐减小,避免了逆铣切入时的挤压、滑擦和啃刮现象。而且刀齿的切削距离较短,铣刀磨损较小,寿命比逆铣时高23倍,已加工表面质量也较好。特别是铣削硬化趋势强的难加工材料时效果更明显,前刀面作用于切削层的垂直分力FN始终向下,因而整个铣刀作用于工件的垂直分力较大,将工件压紧在夹具上,安全可靠。,17,行业学习,顺铣虽然有明显的优点,但不是在任何情况下都可以采用的。铣刀作用于工件上进给方向的分力Ff与工件进给方向相同,同时分力Ff又是变化的。当分力Ff大过工作台与导轨间的摩擦力时,可能推动工件“
9、自动”进给;而当Ff小时又“停止”进给,仍靠螺母回转推动丝杠(丝杠与工作台相连)前进,这样丝杠时而靠紧螺母齿面的左侧,时而靠紧螺母齿面的右侧,如图4-7所示。在丝杠、螺母机构间隙范围内形成窜动的现象称为爬行现象,不但会降低已加工表面的质量,甚至会引起打刀。因此采用顺铣时,首先必须消除进给机构的间隙。采用顺铣的 第二个限制条件是工件待加工表面无硬皮,否则刀齿易崩刃损坏。,18,行业学习,综合上述比较,在铣床上进行周铣削时,一般都采用逆铣,只有下列情况才选用顺铣: (1)工作台丝杠、螺母传动副有间隙调整机构,并可将轴向间隙调整到足够小(0.030.05 mm)。 (2)Fc在水平方向的分力Ff小于
10、工作台与导轨之间的摩擦力。 (3)铣削不易夹紧或薄而长的工件。,19,行业学习,20,行业学习,4.1.3 铣平面的加工步骤,1.确定铣削方法,选择刀具 1)粗铣加工 粗铣加工时应选用粗齿铣刀;铣刀的直径按工件的切削层深度大小而定,切削层深度大,铣刀的直径也应选大些,端铣刀的直径一般应大于工件的加工面宽度的1.21.5倍;铣刀宽度要大于工件加工面的宽度。 2)精铣加工 精铣加工时应选用细齿铣刀;铣刀直径应取大些,因为其刀柄直径相应较大,刚性较好,铣削时平稳,能够保证加工表面的质量。,21,行业学习,2.确定工件装夹方案 铣削中小型工件的平面时,一般采用机用虎钳装夹;铣削尺寸较大或不便于用机用虎
11、钳装夹的工件时,可采用压板装夹。装夹应按相应要求和注意事项完成。 3.确定铣削用量 1)端铣时的背吃刀量ap和周铣时的侧吃刀量ac 在粗加工时,若加工余量不大,可一次切除;精铣时,每次的吃刀量要小一些。 2)端铣时的侧吃刀量ac和周铣时的背吃刀量ap端铣时的侧吃刀量和周铣时的背吃刀量一般与工件加工面的宽度相等。,22,行业学习,3)每齿进给量fz 通常取每齿进给量fz=0.020.3 mm/z,粗铣时,每齿进给量要取大一些,精铣时,每齿进给量则应取小一些。 4)铣削速度vc 根据工件材料及铣刀切削刃材料等的不同,所采用的铣削速度也不同。 4.对刀 在铣床上,移动工作台有手动和机动两种方法。手动
12、移动工作台一般用于切削位置的调整和工件趋近铣刀的运动,机动移动工作台用于连续进给实现铣削。在调整工件或对刀时,如果不小心将手柄摇过位置,则应将手柄倒转一些后(一般转1/21周),再重新摇动手柄到规定位置上,从而消除了螺母丝杠副的轴向间隙,避免尺寸出现错误。,23,行业学习,4.1.4 平面的铣削质量分析,判定加工平面的表面质量主要有平面度和表面粗糙度这两个指标。平面铣削质量与铣床的精度、工件的装夹、铣刀的选用、进给速度和转速的合理选用等诸多因素有关。,1.表面粗糙度的影响因素 (1)铣削时,切削液选用不合理。 (2)由于某些原因(如进给量大,切削深度大,工件松动等)使铣削产生振动 (3)铣刀磨
13、损,切削刃刃口变钝。 (4)铣刀的几何参数选择不合理。 (5)铣削时产生积屑瘤或切屑粘刀。 (6)铣削时进给不连续,有停顿,从而产生“深啃”现象。,24,行业学习,2.平面度的影响因素,25,行业学习,连接面是指垂直面或平行面。典型的加工是铣削矩形工件,它是铣工与镗工必须掌握的一项基本技能,在多数情况下,都要将毛坯进行平行六面体加工处理,俗称“归方”,为后续加工做好准备。如图4-9所示,矩形工件由六个平面组成,要求工件顶面与底面平行,侧面分别与底面垂直。由此可知,底面是各连接面的基准。所以,应当先加工底面,其他各面的加工以底面为基准面。,4.2 铣连接面,26,行业学习,4.2.1 周铣加工垂
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