铣削加工与孔加工.pptx

第七讲 铣削加工与钻削加工 铣削加工工艺与设备铣削工艺概述铣削刀具结构分析、铣削用量分析常用尖齿铣刀结构铣床典型结构钻削加工工艺与设备钻削加工工艺特点钻削刀具刀具及结构分析孔加工机床典型结构第1页/共59页铣削工艺概述铣削加工广泛用于平面及成形表面加工，是一种用途非常广泛的加工工艺铣削加工工艺与设备第2页/共59页铣削工艺特点1、铣削加工为多刃切削，加工效率高，旋转运动有利于高速切削；精度IT8-7；Ra1.6-3.2。2、由于铣削过程中，多齿参与工作，每个齿切削厚度变化，切削力变化，导致切削过程不稳定，容易产生振动；3、多齿工作，每个齿间歇工作，有冷却时间，散热条件好，但切入切出时的冲击可能引起刀片碎裂。铣削加工工艺与设备第3页/共59页铣刀结构分析铣削加工工艺与设备一、一、坐标平面坐标平面在正交平面内：(以圆柱铣刀静止参考系平面以圆柱铣刀静止参考系平面)假定主运动方向假定主运动方向假定主运动方向假定主运动方向切削刃选定点切削刃选定点切削刃选定点切削刃选定点基面Pr:通过选定点并包含轴线的平面通过选定点并包含轴线的平面切削平面Ps:通过选定点并切于过渡表面的平面通过选定点并切于过渡表面的平面正交平面Po:与假定工作平面与假定工作平面Pf重合，是垂直于轴线的平面重合，是垂直于轴线的平面第4页/共59页铣刀结构分析铣削加工工艺与设备 圆柱铣刀的圆柱铣刀的刃倾角刃倾角s就是铣刀的螺旋角就是铣刀的螺旋角，即，即是在切削平面是在切削平面Ps中测量的中测量的切削刃与基面的夹角切削刃与基面的夹角 其它角度标注见右图其它角度标注见右图 圆柱铣刀的刀齿只有主切削刃，无副切削刃，故无副偏角，圆柱铣刀的刀齿只有主切削刃，无副切削刃，故无副偏角，其其主偏角为主偏角为900 圆柱铣刀的圆柱铣刀的前角前角n在法平面在法平面Pn中测量，中测量，后角后角0在正交平面在正交平面P0中中测量。测量。0与与n换算方法与车刀相同换算方法与车刀相同二、二、几何角度几何角度第5页/共59页铣削用量分析一、铣削用量四要素铣削加工工艺与设备1.1.1.1.背吃刀量背吃刀量背吃刀量背吃刀量a a a aP P P P 平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时，ap为切削深度，圆周铣时，ap为被加工表面的宽度2.2.2.2.侧吃刀量侧吃刀量侧吃刀量侧吃刀量a a a ae e e e 垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时ae为被加工表面宽度，圆周铣时，ae为切削层深度 第6页/共59页铣削用量分析一、铣削用量四要素铣削加工工艺与设备3.3.3.3.进给量进给量进给量进给量f f f fz z z z、f f f f、v v v vf f f f 每齿进给量fz,，铣刀齿相对于工件在进给运动方向上的位移量。单位为mm/z进给量f，铣刀每转过一转时，工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/r进给速度vf，每分钟铣刀相对工件的移动距离，单位为mm/min第7页/共59页铣削用量分析一、铣削用量四要素铣削加工工艺与设备4.4.4.4.铣削速度铣削速度铣削速度铣削速度v v v vc c c c 指铣刀切削刃上基点相对于工件的主运动的瞬时速度(一般指铣刀外缘处的线速度)第8页/共59页铣削方式 铣削加工工艺与设备一、圆周铣削方式一、圆周铣削方式 周铣有周铣有顺铣顺铣和和逆铣逆铣两种方式。两种方式。顺铣切削厚度大，接触长度顺铣切削厚度大，接触长度短，铣刀寿命长，加工表面光洁，但不宜加工带硬皮工件，且短，铣刀寿命长，加工表面光洁，但不宜加工带硬皮工件，且进给丝杠与螺母间应消除间隙。否则，应采用逆铣。进给丝杠与螺母间应消除间隙。否则，应采用逆铣。第9页/共59页铣削方式 铣削加工工艺与设备二、端铣削方式二、端铣削方式端铣有端铣有对称铣对称铣与与不对称逆铣不对称逆铣、不对称顺铣不对称顺铣三种方式。三种方式。铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小切入冲击，切入冲击，刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。第10页/共59页铣削方式 铣削加工工艺与设备端铣端铣周铣周铣工作齿数工作齿数一般较多一般12个齿切削厚度切削厚度厚度均匀厚度不均匀刀具磨损刀具磨损刀具磨损小刀具磨损大铣削刚度铣削刚度铣削刚度好，多采用硬质合金刀片，可高速铣削，生产率高。多采用高速钢；表面质量表面质量表面较光洁表面粗糙度稍差使用情况使用情况铣削平面时常用适应性广，还可铣沟槽、齿形等结构第11页/共59页常用尖齿铣刀结构特点一、一、圆柱形铣刀圆柱形铣刀 用途:加工平面(分粗齿和细齿)结构特点：作用在铣床升降台运动方向上 粗齿：用于粗加工 细齿：用于精加工二、二、立铣刀立铣刀第12页/共59页硬质合金立铣刀硬质合金立铣刀普通可转位立铣刀和钻铣刀普通可转位立铣刀和钻铣刀可转位螺旋立铣刀可转位螺旋立铣刀模块螺旋齿立铣刀模块螺旋齿立铣刀第13页/共59页三、三、键槽铣刀键槽铣刀常用尖齿铣刀结构特点四、四、可转位面铣刀可转位面铣刀第14页/共59页常用尖齿铣刀结构特点五、五、三面刃铣刀三面刃铣刀错齿三面刃铣刀错齿三面刃铣刀直齿三面刃铣刀直齿三面刃铣刀镶齿三面刃铣刀镶齿三面刃铣刀硬质合金可转位三面刃铣刀硬质合金可转位三面刃铣刀第15页/共59页常用尖齿铣刀结构特点六、六、角度铣刀角度铣刀第16页/共59页常用尖齿铣刀结构特点七、七、模具铣刀模具铣刀高速钢模具铣刀高速钢模具铣刀可转位球头立铣刀可转位球头立铣刀硬质合金旋转锉硬质合金旋转锉第17页/共59页普通铣床典型结构铣床的运动主运动铣刀的旋转运动；进给运动大多数由工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动来实现少数机床由工件的回转运动或曲线运动来实现第18页/共59页普通铣床典型结构铣床的类型及组成 根据机床布局与用途分类 升降台铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及专门化铣床等第19页/共59页普通铣床典型结构铣床的类型及组成 卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、数控铣床以及专门化铣床等1.卧式升降台铣床由床身、悬梁、悬梁上刀杆支架、工作台、升降台、滑座、底座及装在主轴上的刀杆等部件组成。2.悬梁和支架的位置可根据刀杆的长度进行调整，以较大刚度支承刀杆。3.加工时，铣刀旋转作主运动，工件移动作进给运动。适用于单件及成批生产。第20页/共59页普通铣床典型结构铣床的类型及组成 卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、数控铣床以及专门化铣床等1.立式升降台铣床由床身1、底座7、立铣头2、主轴3、工作台4、升降台6及床鞍5等部件组成。2.升降台可作垂直运动。床鞍5及升降台6的结构和功能与卧式铣床基本相同，同样也适用于单件及成批生产。第21页/共59页铣床的类型及组成 卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、数控铣床以及专门化铣床等普通铣床典型结构1.龙门铣床属大型高效通用机床，常用于各类大型工件上的平面、沟槽等的粗铣、半精铣和精铣加工。2.龙门铣床由横梁3、两个立式铣削主轴箱（立铣头）4和8、两个卧式铣削主轴箱（卧铣头）2和9、床身10、工作台1、顶梁6及两个立柱5和7等部件组成。生产率较高，适用于成批和大量生产中。第22页/共59页普通铣床典型结构铣床的类型及组成 卧式升降台铣床传动方框图第23页/共59页普通铣床典型结构第24页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述 用刀具在实体材料上加工孔或扩大已有孔的加工方法，统称为钻削加工。第25页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述 钻削工艺特点1）容易产生引偏 定义：a、由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆。b、孔的轴线歪斜；起因：a、钻头结构细长导致刚性差；b、钻头上有两条较深螺旋槽导致刚性差；c、钻头横刃处前角有很大负值，切削条件差；d、仅有两条很窄棱边与孔壁接触，接触刚度差；e、切削刃不对称，工件材料不均匀；第26页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述 钻削工艺特点1）容易产生引偏 避免措施：a、预钻锥形定心坑；b、用钻套为钻头导向，特别是在斜面或曲面上；c、钻头的两个主切削刃，刃磨对称；第27页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述 钻削工艺特点2）排屑困难切削较宽，排屑困难，与孔壁有较大的摩擦和挤压，降低了孔壁的质量，有时切削阻塞在容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。排屑是钻孔重要问题之一，可多次退出，或修磨出分屑槽。3）切削热不易传散第28页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削加工工艺概述 钻削工艺特点4）钻削精度钻削的加工精度较低，一般只能达到IT10，一般Ra为12.56.3m，在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。扩孔采用扩孔钻，铰孔采用铰刀进行加工。铰削加工精度一般为IT9IT6，Ra为1.60.4m。扩孔、铰孔时，钻头、铰刀一般顺着原底孔的轴线，无法提高孔的位置精度。第29页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 一、麻花钻最常见的孔加工刀具。一般用于实体材料上的粗加工。钻孔的尺寸精度为IT11IT12，Ra为5012.5m。加工范围为0.180mm,以30mm以下时最常用。第30页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具二、扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大孔的加工。常用作铰孔或磨床前的预加工扩孔以及毛坯孔的扩大，作半精加工。在成批或大量生产时应用较广。扩孔的加工精度可达IT10IT11，Ra可达6.33.2m。第31页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具三、中心钻用来加工各种轴类工件的中心孔第32页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具四、锪钻在已有孔的山加工沉孔或锪平面第33页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具五、可转位深孔钻第34页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具六、铰刀用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔可用于孔的半精加工和精加工，加工精度可达IT6IT8，Ra可达1.60.4m。第35页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七、孔加工复合刀具孔加工复合刀具是由两把或两把以上同类或不同类的孔加工刀具组合成一体，同时或按先后顺序完成不同工步加工的刀具。第36页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七、孔加工复合刀具第37页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具七、孔加工复合刀具第38页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 1）标准麻花钻结构包括柄部、颈部和工作部分；第39页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）标准麻花钻工作部分包含：切削与导向两部分第40页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）标准麻花钻工作部分包含：切削与导向两部分第41页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）麻花钻几何参数：螺旋角：钻头最外缘处螺旋线与钻头轴线的夹角。f轴向力与扭矩切削刃强度寿命第42页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）麻花钻几何参数：顶角2：两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角。一般为118度。2 主切削刃长度散热2 钻尖强度扭矩第43页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）麻花钻几何参数：主偏角r：在主切削刃上选定点的基面内度量的假定工作平面与切削平面之间的夹角。切削刃上个点不同。接近钻心，主偏角越小第44页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻结构 2）麻花钻几何参数：前角o：是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。第45页/共59页钻削典型刀具 麻花钻结构 2）麻花钻几何参数：横刃角度：包括横刃斜角、横刃前角o、和横刃后角 o。钻削加工工艺与设备 第46页/共59页钻削加工工艺与设备 钻削典型刀具 麻花钻切削用量 1）钻削速度定义：切削刃上选定点m相对于工件的主运动的瞬时速度。2）进给量f和每刃进给量af定义：钻头或工件转一转时，钻头相对于工件的轴向位移（或在进给方向的位移量）称进给量f（mm/r）。由于麻花钻有两个切削刃，故每齿进给量为f z=f/2（mm/z）。3）背吃刀量ap 第47页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构钻削运动由工件与钻头的相对旋转运动为主运动。工件与钻头的相对轴向运动为进给运动。孔加工工艺可以在钻床上进行，也可以在镗床、车床、铣床上进行。第48页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构一、立式钻床立式钻床 1.1.立式钻床的组成立式钻床的组成立式钻床由变速箱4、进给箱3、立柱5、工作台1和底座6等部件组成。加工时，工件直接或通过夹具安装在工作台上,主轴既旋转又作轴向进给运动。2.2.立式钻床的适用范围立式钻床的适用范围单件、小批生产中加工中、小型零件.3.立式钻床的主参数立式钻床的主参数 最大钻孔直径第49页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构二、摇臂钻床二、摇臂钻床 1.1.摇臂钻床的组成 摇臂钻床由外立柱3、内立柱2、摇臂4、主轴箱5、主轴6和底座1等部件组成。2.2.摇臂钻床的适用范围 单件和中、小批生产中加工大、中型零件.3.摇臂钻床的主参数最大跨距第50页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 1.1.适用范围加工工件上已有铸造的孔或加工的孔，常用于加工尺寸较大及精度较高的场合，特别适宜于加工分布在不同表面上、孔距尺寸精度和位置精度要求十分严格的孔系。第51页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 2.2.镗削工艺特点加工精度：一般镗孔：IT8IT7，Ra为0.81.6精细镗：IT7IT6，Ra为0.20.8镗削方式：单刃镗刀镗孔(1)适应性较广，灵活性较大。可粗加，半精加，精加工，一把镗刀可加工直径不同的孔。(2)可以校正原有孔轴线歪斜或位置偏差(3)生产率较低，较适用于单件小批量生产(4)单刃镗刀的刚度较低，为减少变形和振动，采用较小的切削用量，第52页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 2.2.镗削工艺特点镗削方式：多刃镗刀镗孔1.多刃镗刀的镗刀片是浮动的，两个对称的切削刃产生的切削力，自动平衡其位置；2.刀片浮动可抵偿偏摆引起不良影响较宽的修光刃可减少孔壁粗糙度值；3.生产率较高，两刀刃同时工作，故生产率较高；4.刀具成本较单刃镗刀高浮动镗刀主要用于批量生产，精加工箱体零件上直径较大的孔。第53页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 3.3.卧式镗床结构第54页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 4.4.立式镗床结构 属中小型机床，主要由主轴箱3、工作台2、床身1、立柱4及床鞍5等部件组成.主轴套筒可在垂直方向作机动或手动进给。主轴箱3装在立柱4的垂直导轨上，可上下调整其位置，以适应不同高度工件的加工.工件固定在工作台2上，工作台2沿床鞍5的导轨作纵向及床鞍5沿床身1的导轨作横向移动，实现两个坐标方向的移动。主参数主参数:工作台面的宽度第55页/共59页钻削加工工艺与设备 孔加工机床典型结构三、镗床三、镗床 5.5.立式双柱坐标镗床结构属大型机床，由主轴箱2、工作台4、双立柱3、横梁1及床身5等部件组成。优点优点:立柱3是双柱框架式结构，刚度好；工作台4和床身5之间的层次比单立柱式的少，增加了刚度；主轴中心线的悬伸距离也可以小一些，这对保证加工精度有利。主参数主参数:工作台面的宽度第56页/共59页重点掌握铣削加工工艺特点铣削方式钻削加工工艺特点孔加工刀具结构第57页/共59页思考题第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页