教学情境二铣铇加工.docx

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教学情境二铣铇加工

教学情境二：

铣刨加工

铣刨的应用及工艺特点：

一、铣削加工的应用及特点：

铣削加工是以刀具旋转为主运动，工件的进给为辅助运动，可以加工水平面，垂直面、斜面、沟槽面、成形面、切断等，是平面加工的主要方法。

加工特点：

1、生产效率高

2、加工范围广

3、切削过程不平稳，加工精度一般（IT7-IT9级、表面粗糙度Ra值1.6-6.3um）

4、刀具较复杂，成本较高

二、刨削加工的应用及特点

刨削加工是以刀具的往复运动为主运动，工件的进给为辅助运动，可加工水平面、垂直面、斜面、直槽等，一般用于毛坯表面粗加工。

加工特点：

1、通用性好，加工成本低

2、单刃切削，切削速度低，加工效率低，一般用于单件小批量生产。

3、加工精度与铣削相当（IT7-IT9级、表面粗糙度Ra值1.6-6.3um）

子教学情境一：

铣床与刨床

一、铣床

1、铣床的种类

1）万能卧式铣床（主轴及刀具轴线呈水平，安装立铣头后可作立铣加工）

主要结构：

底座、床身、升降台、工作台、悬梁、挂架、变速系统、主轴等。

2）

立式铣床

主轴和刀具轴线垂直安装，主轴可调整角度，加工斜面。

基本结构与卧铣相似。

3）龙门铣床

大型高效铣床，刀具安装在龙门架上，可升降，工作台只能移动，不能升降，用于大型零件的铣削加工。

4）工具铣床

一般为台式，用于小型零件（仪表零件）的铣削加工。

二、刨床

1、牛头刨床

主运动为刀具的往复运动，进给运动为工件的移动

2、龙门刨床

工作台运动为主运动，刨刀的左右和上下移动为进给运动

子教学情境二：

铣刨刀具

一、铣刀

1）圆柱铣刀

一般用高速钢整体制造，直线或螺旋线切削刃分布在圆周表面上，直径一般为Φ75-Φ600mm，没有副切削刃，主要用于卧铣加工。

2）端面铣刀

一般为焊接硬质合金或硬质合金刀片，在刀具的端面圆周上有若干个刀头，主要用于立铣加工，可高速切削（飞刀），效率较高。

3）盘（片）铣刀

分为槽铣刀、切口铣刀、切断（片）铣刀、和三面刃铣刀等，一般为整体式高速钢，也可镶硬质合金，主要用于卧铣加工。

4）立铣刀

刀刃呈螺旋状分布在圆周上，一般有两刃、三刃、四刃等，主要用于铣小平面、沟槽等，也可作为侧铣加工。

在立铣上加工使用。

5）角度铣刀和T型槽铣刀

主要用于铣削加工常用角度如燕尾槽、V型槽等及T型槽的铣削加工。

6）成型铣刀

主要用于铣削加工圆弧面，异型面、齿轮等，但效率较低，刀具成本较高，目前一般用数控加工。

二、刨刀

一般刨刀的形状和几何角度与普通车刀相似。

子教学情境三：

铣刨夹具

一、基准及基准的种类

1、基准：

基准就是“根据”的意思。

图纸、零件或工艺文件上，必须根据一些指定的点、线或面，来确定另一些点、线或面的位置，这些作为根据的点、线或面称为基准。

2、基准的种类：

按照基准的不同功用，将其分为设计基准和工艺基准两大类。

1）设计基准

设计图上所采用的基准，称为设计基准。

如右图所示轴套的轴线就是各外圆和内孔的设计基准，端面A是端面B、C的设计基准。

2）工艺基准

在工艺过程（生产制造过程）中所采用的基准，称为工艺基准。

工艺基准按其用途不同，又分为装配基准、测量基准和定位基准。

（1）装配基准

装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。

右图轴套内孔就是装配基准。

（2）测量基准

测量时所用的基准，称为测量基准。

如右上图轴套内孔是检验Ф40外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L、l的测量基准。

（3）定位基准

在加工中用作定位的基准，称为定位基准。

右图机体在加工4、5孔时用底面3安装在夹具上，底面就是定位基准。

需要说明的是，工件上作为定位基准的点、线，通常是用具体表面来体现的。

例如孔的轴线是用孔的表面来体现。

所以，定位基准可统称为定位基面。

2、定位基准的选择

粗基准：

以未经加工过的毛坯面作为定位基准

精基准：

加工过的表面作为定位基准

粗基准的选择原则：

1）选择不需加工的表面作粗基准

2）选择加工余量和公差最小的表面作粗基准

3）选择光洁、平整、面积足够大，装夹稳定的表面作粗基准

4）粗基准一般只能使用一次

精基准的选择原则：

1）基准重合原则（尽量与设计基准一至）

2）基准统一原则（尽量使较多的加工表面为同一基准）

3）选择面积较大、精度较高、安装稳定可靠的表面作精基准

4）自为基准

5）互为基准

二、机床夹具

1、夹具的作用

1）能稳定地保证工件的加工精度，保证产品质量。

2）能提高劳动生产率，降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。

3）能扩大机床的使用范围。

4）能降低成本。

2、夹具的分类

1）通用夹具

能装夹两种或两种以上工件的夹具称为通用夹具。

如自定心卡盘、单动卡盘、顶尖及中心架等。

通用夹具主要适用于单件小批生产。

2）专用夹具

专门为某一工件的某一道工序设计的夹具称为专用夹具。

专用夹具常用于中大批零件生产中。

3）组合夹具

由预先制造好的标准化元件组装而成的夹具称为组合夹具。

组合夹具主要用于新产品试制和单件小批生产中。

夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。

3、夹具的组成

1）定位装置：

用于保证工件在夹具中占有正确的加工位置。

2）夹紧装置：

它用于工件定位后将其固定，确保工件在加工过程中在各种力的作用下保持正确的位置始终不变。

3）夹具体：

是整个夹具的骨架，用于装夹夹具各个装置使之成为一个整体。

4）对刀或导向装置：

在铣床和钻床上用于确定铣刀和麻花钻等刀具的位置并引导它们进行加工。

5）连接元件及其它装置：

用于夹具和机床定位连接作用。

三、工件的定位

1、工件的自由度

一个尚未定位的工件，放在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y和Z轴三个移动的位置自由度；也可以绕X、Y、Z轴三个转动的角度自由度。

描述工件位置不确定性有移动和转动的六个自由度。

2、六点定位原理

用合理分布的六个支承点限制工件的自由度，一个支承点限制工件的一个自由度，把六个自由度都限制了的定位方法称为六点定位原理。

支承点的分布必须合理，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度，或不能有效地限制工件的六个自由度。

3、定位方式

1）完全定位：

工件的六个自由度都合理限制了的定位称为完全定位。

2）不完全定位：

工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。

3）欠定位

按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。

确定工件在夹具中的定位方案时，欠定位是决不允许发生的，因为欠定位保证不了加工要求。

4）过定位（重复定位）

有一个或几个自由度重复进行限制的定位方法称过定位（重复定位），它分为两种情况：

当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位，不可用重复定位是不允许的；当工件的一个或几个自由度被重复限制，通过提高定位副的定位精度使定位仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。

在生产实际中，可用重复定位用于齿轮加工和大型零件加工中。

例：

加工下图中的零件，应限制工件的哪些自由度？

四、定位元件

1、平面定位元件：

1）固定支承：

指高度尺寸固定，不能调整的支承，主要有支承钉和支承板两大类。

支承钉：

用于各种较小平面的支承，可限制工件的一个自由度。

结构形式有A（平头）、B（球头）和C（网纹）型三种，其中平头支承钉，用已加工平面的定位；球面支承钉适用于未加工平面的定位；网纹顶面支承钉适用于未加工侧平面的定位。

支承板：

适用于精加工过的平面定位，可限制工件的两个自由度。

结构形式有A、B型两种，A型支承板结构简单，沉头螺钉处切屑不易清除，影响定位，通常用于侧平面定位，B型支承板由于有斜槽，易清除切屑，而且支承板与工件接触面小，定位准确。

2）可调支承（浮动支承）：

在工件定位过程中，支承钉的高度可根据需要调整。

调节支承，由螺钉和螺母组成，支承钉的高度调整好后用螺母锁紧。

3）辅助支承当工件因结构特点使定位不稳定或因局部刚性较差而容易变形时，可用辅助支承来提高工件的装夹刚度和稳定性，以承受工件重力、夹紧力或切削力，它与工件适当接触，不起消除自由度的定位作用。

2、内圆孔定位元件：

1）短圆柱销（定位销）：

定位面为销的外圆柱面，可限制工件的两个自由度。

2）削边销：

只限制工件的一个自由度

3）长圆柱销（心轴）：

可限制工件的四个自由度。

4）圆锥销：

可限制工件的三个自由度。

3、外圆柱面定位

1）定位套：

可限制工件的两个自由度

工件在定位套的圆柱孔中定位，方法简单，应用广泛，适用于精基准定位。

但工件外圆和圆柱孔直径不可能绝对一致，定位时会产生径向位置误差。

2）V形块：

短V形块可限制工件的两个自由度，长V形块可限制工件的四个自由度。

V形块结构尺寸已经标准化，两斜面的夹角有60o、90o和120o三种，V形块定位的特点是：

当工件外圆直径变化时，可保证圆柱体轴线水平方向的定位误差为零，但在垂直方向上有误差。

3）半圆弧孔定位：

可限制工件的两个自由度。

定位装置的下半圆弧起定位作用，上半圆弧起夹紧作用。

半圆弧夹具接触面积大，因此不易夹伤工件表面，适用于外圆已精加工过的工件。

五、定位误差分析

定位误差ΔD：

由于一批工件在夹具中位置不一致而引起的加工误差。

定位误差分为基准不重合误差ΔB和基准位移误差ΔY。

1、基准不重合误差ΔB

由于工序基准与定位基准不重合所引起的误差。

图a图b

A图中定位基准与工序基准重合，所以定位误差为零

B图中由于定位基准与工序基准不重合，因此加工尺寸受到总长尺寸的影响，存在基准不重合误差。

ΔB=L最大-L最小=ΔL

按照图纸给定的公差，无法保证加工精度要求，必须调整ΔL

2、基准位移误差ΔY

由于定位副（定位元件、定位基面）的制造误差引起的基准位移产生的误差。

图a图b图c

A图是给定的零件加工要求

B图是理想的定位情况

C图是最大基准位移误差

ΔY=（销工差+孔工差）/2

3、定位误差ΔD

ΔD=ΔB+-ΔY定位误差小于或等于零件公差的1/3设计合理

六、工件的夹紧

1、螺旋夹紧

2、偏心夹紧

3、斜楔夹紧

子教学情境四：

铣刨加工方法

一、铣削用量

1、铣削速度：

铣刀切削刃相对工件的线速度。

Vc=πDn/1000

D-刀具直径mmn-刀具转速r/minVc-铣削速度m/min

2、进给量

1）每齿进给量fZ：

铣刀每转一个齿，工件与铣刀沿进给方向相对位移，mm/每齿。

2）每转进给量f：

铣刀每转一转，工件与铣刀沿进给方向相对位移，mm/每齿。

3）进给速度Vf：

铣刀每转一分，工件与铣刀沿进给方向相对位移，mm/min。

三者之间的关系是：

Vf＝f×n＝fz×Z×n，其中Z：

铣刀齿数。

3、背吃刀量ap

周铣时为被切削工件表面宽度，端铣时为切削层深度

4、铣削宽度ac

周铣时为被切削工件表面深度，端铣时为切削层宽度

5、铣削用量的选择

铣削用量应根据工件材料、加工精度、铣刀耐用度及机床刚性等因素进行选择，一般首先选定铣削深度（背吃刀量ap），其次是每齿进给量fz，最后确定铣削速度Vc。

二、铣削方式

1、周铣：

用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面

1）顺铣：

在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。

特点：

刀具寿命长，工件的表面质量高，有利于工件的夹紧。

但铣削力会带动工作台轴向窜动，造成振动，造成进给不均匀，易崩刀。

2）逆铣：

在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。

特点：

刀具易磨损，工件表面质量低，加工表面有硬化层时不易切削，不利于工件的夹紧。

但切削力方向与纵向进给方向相反，工作台不会窜动，铣削过程较平衡，在生产中一般采用逆铣较多。

2、端铣：

用铣刀的端面齿进行切削的方法。

1）对称铣：

指铣刀轴线位于铣削弧长的对称位置，即顺铣部分等于逆铣部分，切入与切出的切削厚度相等且大于0。

适用于工件宽度接近于端铣刀直径且铣刀刀齿较多的情况。

2）不对称逆铣：

指铣削时铣刀轴线偏置于铣削弧长的对称位置，且逆铣部分大于顺铣部分，适用于加工较窄的工作。

3）不对称顺铣：

与不对称逆铣相反，一般很少采用。

3、周铣于端铣比较：

端铣的优点：

切削力变化小，不易振动，刀具耐用度高，且工件表面质量较周铣高，刀杆变形小，生产率高。

端铣的缺点：

适用性没有周铣广，仅在平面铣削中应用广泛。

三、铣削加工

铣削加工是用铣刀对工件进行切削加工的方法。

铣刀是多齿刀具，铣削时铣刀回转运动是主运动，工件作直线或曲线运动，是进给运动。

铣刀一般有几个齿同时参加切削，铣削能形成的工件型面有平面、槽、成形面、螺旋槽、齿轮和其他特殊型面。

铣削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6。

经济的表面粗糙度Ra值为6.2～3.2μm，也可达0.8μm。

1、工件的装夹

1）平口钳装夹：

平口钳固定在铣床工作台上，一般要先加工基准面，下面要加垫块，有的平口钳可转运角度。

2）利用压板装夹：

将工件通过压板、垫块，直接装夹在铣床的工作台上。

3）回转工作台：

安装在铣床工作台上，用于装夹工件，以铣削工件的圆弧表面或圆周分度。

4）万能分度头

万能分度头是铣床的重要附件，其主要功能是扩大铣床的应用范围，用于加工零件的分度，调整角度等，也可配挂轮加工螺旋面。

5）铣床夹具

大批量生产时，可采用专用夹具进行装夹。

2、铣平面P107图3-24

4、铣钩槽P108图3-25

5、铣成型面P109图3-26

6、分度铣削利用分度头进行分度

四、刨削加工

刨削是以刨刀相对工件的往复直线运动与工作台（或刀架）的间歇进给运动实现切削加工的。

刨削主要用于加工平面、斜面、沟槽或成形表面。

刨削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6，表面粗糙度Ra值一般为6.3～1.6μm，也可达0.8μm。

本学习情境小结：

1、铣削应用的主要特点

铣削加工是以刀具旋转为主运动，工件的进给为辅助运动，可以加工水平面，垂直面、斜面、沟槽面、成形面、切断等，是平面加工的主要方法。

2、铣床的种类有哪些？

立铣、卧铣、龙门铣

3、铣刀的种类主要有哪些？

圆柱铣刀、端面铣刀、盘（片）铣刀、立铣刀、角度铣刀、成型铣刀等

4、什么是设计基准与工艺基准？

工艺基准按用途分为几种？

设计图上采用的基准为设计基准，生产制造过程中采用的基准为工艺基准，工艺基准按用途分为装配基准、测量基准和定位基准

5、精基准选择的主要原则是什么？

1）基准重合原则（尽量与设计基准一至）

2）基准统一原则（尽量使较多的加工表面为同一基准）

6、六点定位原理是什么？

用合理分布的六个支承点限制工件的自由度，一个支承点限制工件的一个自由度，把六个自由度都限制了的定位方法称为六点定位原理。

7、什么叫完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？

8、不同定位元件限制工件的自由度数目

9、定位误差有几种

10、什么叫周铣和端铣？

11、什么叫顺铣和逆铣？

12、铣削加工精度一般可达多少？

表面粗糙度可达多少？

铣削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6。

经济的表面粗糙度Ra值为6.2～3.2μm，也可达0.8μm。

学习情境二：

铣刨加工小测

一、简答题：

（每题10分）

1、铣刨加工的主要应用特点？

2、铣刀的种类主要有哪几种？

3、工艺基准分为哪几种？

4、精基准选择的主要原则是什么？

5、什么是完全定位、不完全定位、过定位、欠定位？

6、顺铣和逆铣有什么区别？

7、铣削加工一般可达到的精度和粗糙度要求是多少？

二、分析题：

（每题15分）

1、加工下列零件的表面应限制工件的哪些自由度？

2、根据零件的加工要求，下列定位方式有没有定位误差存在？

分析属于哪类误差？