铣床实训指导书.doc
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模块4铣削加工
通过铣削加工项目的实施,使学生掌握工件铣平面、铣斜面、铣台阶面和铣沟槽的整个工作过程,熟悉铣床安全操作规程,掌握铣床刀具、夹具、量具的正确使用与工件的安装校正方法,了解铣削加工的工艺过程、加工范围及铣床的调整方法,并独立完成工件铣平面、铣斜面、铣台阶面和铣沟槽的加工。
项目4.1铣床操作基础知识
4.1.1任务书
通过铣床操作基础知识的学习,了解铣床的主要组成部件的名称及作用与加工范围,了解常用铣刀、工件的装夹方法及铣削方式,了解铣削加工零件操作,熟悉安全操作注意事项。
4.1.2知识点和技能点
1.铣床的组成部件的名称与及作用。
2.常用的铣刀。
3.工件装夹方法。
4.安全操作注意事项。
4.1.3任务说明
实训指导教师在车间现场讲解,并示范铣床的基本动作。
4.1.4任务实施
铣削加工是在铣床上利用铣刀对工件进行切削加工的方法。
它是机械制造中最常用的一种切削加工方法,其基本工作内容有:
铣削平面、铣削台阶面、铣削沟槽面、铣削角度面、铣削成形面及切断等,使用附件和工具还可以铣削齿轮、铣削花键、铣削螺旋槽、铣削凸轮和离合器等复杂零件,也可以进行钻孔、镗孔或铰孔。
铣削加工的公差等级一般可达IT10一IT8,表面粗糙度可达Ra6.3一1.6μm。
1.铣床的组成部件的名称及作用,如图4.1所示。
图4.1X62W型铣床
1-床身2-主轴3-横梁4-挂架5-纵向工作台6-转台7-横向工作台8-升降台9-进给变速箱及操纵机构10-主轴变速箱的变速机构
(1)床身:
它是机床的主体。
用来安装和连接其它部件,其刚性、强度和精度对铣削效率和加工质量影响很大。
因此一般用优质灰铸铁铸成。
内壁有肋条,以增加其刚性和强度。
其上的导轨和轴承孔是重要部位,须经精密加工和时效处理,以保证精度和耐用度。
(2)主轴:
主轴是前端带锥孔的空心轴,锥度一般是7:
24,用来安装刀具。
它是主要部件,要求旋转时平稳,无跳动和刚性好,所以要用优质结构钢来制造,并需经过热处理和精密加工。
(3)横梁及挂架:
横梁安装在床身的顶部,挂架装其上,主要作用是支持刀轴外端,增加刀轴的刚性。
(4)纵向工作台:
有三条T型槽,用来安装夹具和工件,作纵向移动。
(5)横向工作台:
在纵向工作台下面,带动其作横向移动(万能铣床可回转±45°)。
(6)升降台:
安装在床身前侧的垂直导轨上,中部有丝杠与底座螺母相连接,主要作用支持工作台并带动其作上、下移动。
进给电动机变速、操纵机构等都安装在升降台上。
因此升降台的刚性和精度要求都很高,否则铣削中会产生很大的振动,影响加工质量。
(7)进给变速机构:
安装在升降台内,作用是将进给电动机的额定转速通过齿轮变速传递给进给机构,实现工作台移动的不同速度以适应铣削要求。
(8)主轴变速机构:
它安装在床身内,作用是将主电动机的额定转速通过齿轮变速,变换成不同转速,传递给主轴,以适应铣削的需要。
(9)底座:
是整部机床的支承部件。
具有足够的刚性和强度,升降丝杠的螺母也安装在底座上,其内腔盛装切削液。
2、常用的铣刀及加工方式。
铣刀形状有很多种,大体上分为:
(1)平头铣刀,进行粗铣,去除大量毛坯,小面积水平平面或者轮廓精铣;
(2)球头铣刀,进行曲面半精铣和精铣;小刀可以精铣陡峭面/直壁的小倒角。
(3)平头铣刀带倒角,可做粗铣去除大量毛坯,还可精铣细平整面(相对于陡峭面)小倒角。
(4)成型铣刀,包括倒角刀,T形铣刀或叫鼓型刀,齿型刀,内R刀。
(5)倒角刀,倒角刀外形与倒角形状相同,分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀。
(6)T型刀,可铣T型槽;
(7)齿型刀,铣出各种齿型,比如齿轮。
常见的加工方式如图4.2所示。
图4.2铣床上的典型工作
a)铣平面b)铣台阶c)铣键槽d)铣T形槽e)铣燕尾槽
f)铣齿g)铣螺纹h)铣螺旋槽i)铣外曲面j)铣内曲面
选择铣削用量时应遵循两个原则,首先是保证工件加工质量,其次是在机床、刀具和工件允许的条件下尽量选大,以获得高的生产效率。
粗铣时,因加工余量较大,为了减少进给次数,应首先选择大的吃刀量,再选择较大的进给量,最后选择适当的铣削速度;精铣时,因加工余量小,为了保证加工的表面粗糙度和较高的生产率,可适当提高铣削速度,减小进给量。
具体数值可查有关资料。
加工不同材料时,铣削用量也应有听不同。
例如,铣削铸铁工件时,吃刀量应比铣削钢件的大些;铣削有色金属或非金属材料时,铣削用量一般可以加大。
此外,铣削断续表面的铣削用量应比连续表面的小;用硬质合金铣刀的铣削用量可选大些;铣削刚度差、易振动的工件时,应适当减小铣削用量等。
铣削时,按铣削旋转方向和工件进给方向的异同可分为逆铣和顺铣。
铣刀与工件接触处铣刀旋转方向与工件进给方向相反的为逆铣;反之为顺铣,如图4.3所示。
顺铣时.铣削力与工件进给方向相同,由于铣刀旋转速度远大于工件进给速度,铣刀刀齿会把二件连同工作台向前拉动,造成进给不匀,铣刀被工件冲击甚至损坏。
逆铣与此相反,二件不会被拉向前,进给平稳。
因此,通常多用逆铣。
但顺铣也有优点,例如刀齿切人工件比较容易,铣刀寿命较长,工件不会因铣削力的作用被向上抬起等。
如能设法消除工作台丝杠、螺母之间的间隙,特别是在精铣时,也可用顺铣。
图4—3a顺铣b逆铣
3.工件装夹。
(1)机用虎钳(平口钳)
常用的机用虎钳分为非回转式(图4.4)和回转式(图4.5),二者的结构基本相同,但回转式的机用虎钳底部设有转盘,可以360度任意旋转。
图4-4机用虎钳(非回转式)图4-5机用虎钳(回转式)
1-固定钳口 2-活动钳口 3-丝杠 4-方头 5-导轨 6-压板 7钳体
(2)圆转台
圆转台分手动和机动两种进给类型,按转台直径其规格有:
500、400、320、200mm等,主要的功用是圆周分度,周向进给可铣圆弧,加工形面工件。
常用的为手动圆转台。
(图4.6)
图4.6圆转台
(3)万能分度头(图4.7)
分度头的主要功用:
1)能将工件做任意圆周等分或利用配换挂轮将分度头和工作台纵向丝杠连接进行直线移距;
2)可将工件轴线置成水平、垂直或-6~90度之间任意倾斜位置;
3)配以相应挂轮将分度头和工作台纵向丝杠连接起来,使分度头主轴(工件)随工作台纵向移动的同时做连续转动,可分别铣螺旋槽、斜齿轮、等速凸轮等。
图4-7万能分度头
1-分度盘紧固螺钉 2-分度叉 3-分度盘 4-螺母 5-交换齿轮轴 6-蜗杆脱落 7-主轴锁紧手柄 8-回转体 9-主轴 10-基座 11-分度手柄 12-定位销
(4)工件的装夹
a.直接在工作台上装夹工件
用压板直接在工作台上装夹工件,适用于尺寸较大或形状特殊的工件装夹,装夹工件时要注意,垫铁高度要适当;压紧力作用点要靠近工件切削部位;粗铣时压紧力要大些;压紧软材料的工件宜垫入铜片,压紧螺母应轮流地对称地逐渐拧紧。
(图4.8)
图4—8压板、螺拴与垫铁
b.用平口台虎钳装夹工件
此法适用于尺寸不大的工件安装。
将工件安装在台虎钳上,应保证定位准确,夹紧可靠,工件不易变形和在切削过程中保持稳定。
较薄的工件下面应垫适当高度的平行垫铁。
c.用角铁、V形铁安装工件
角铁又叫做弯板,它是用来加工工件上垂直面的一种通用夹具,适用于长、宽、薄工件的安装。
因角铁的两个面是相互垂直的,所以一个面与台面贴紧后,另一个面就与台面垂直,相当于台虎钳的固定钳口。
安装时用两个弓形夹将工件固定在角铁上,如图4.9所示。
圆柱形工件常用V形铁定位,再用压板夹紧,如图4.10所示。
这种装夹方法能保证工件中心线与V形槽中心线重合。
即便工件直径大小不等,中心线的垂直位置也保证不变,用平口台虎钳装夹则做不到这一点。
图4—9用角铁装夹工件图4—10用V形铁装夹工件图
4.安全实习注意事项:
(1)按生产要求着装,女工应戴安全帽,严防衣角、带子和头发卷进机床。
多人共用一台铣床时,只能一人操作,严禁两人同时操作。
(2)开车前应按润滑规定加油,检查油标、油量是否正常,油路是否畅通,保持润滑系统清洁润滑良好。
(3)检查各手柄是否在规定位置,操纵是否灵活。
(4)工作台面不许放置金属物品,安放分度头、虎钳或较重夹具时,要轻放轻取,以免碰伤台面。
(5)所用刀杆应清洁,夹紧垫圈端面要平行并与轴线垂直。
(6)装夹工件、铣刀必须牢固,螺栓螺母不能有滑压或松动现象。
换刀杆时必须将拉杆螺母拧紧。
切削前应先作空转实验,确认无误方可进行切削加工。
(7)自动走刀要安装定位保险装置,快速移动时,注意工作台的移动,防止发生事故。
(8)切削过程中,当刀具未退出工件表面时,不得停车,谨防损伤刀具。
停车时应先停止进刀,再主轴停转。
(9)工作台移动前,松开固定螺钉。
工作台不移动时,紧固固定螺钉。
(10)操作者离开机床、变速、换刀、测量尺寸等都应停车。
(11)机床上的各种部件、安全防护均不得任意拆卸。
所有附件均应妥善保管。
(12)工作时,头不能过分靠近铣削部位,防止切屑飞人眼内或烫伤皮肤。
必要时,要戴防护眼镜。
(13)工作结束,应将工作台移至中间位置,各手柄放在非工作部位,然后切断电源,清扫机床,保持整洁、完好。
(14)机床发生故障或出现不正常现象时,立即停车,排除故障或报告维修人员进行维修。
5.操作练习
(1)开车、停车练习。
(2)调节主轴转速。
通过调节主轴变速手柄调节使主轴获得12级转速。
(3)工作台调节。
工作台机动:
通过工作台升降及横向移动操作手柄,调节工作台的升降及横向移动;通过工作台快速移动手柄使工作台快速移动。
工作台手动:
通过工作台升降摇动手把使工作台升降;通过工作台横向移动手轮操纵工作台横向移动;通过工作台纵向移动手轮操纵工作台纵向移动。
(4)进给量调节。
通过进给量变速手轮调节工作台进给量。
4.1.5拓展训练
设备保养:
铣床是高精度的金属机械加工设备,必须合理的使用和维护保养,才能保持其精度。
保养分日常保养、一级保养和二级保养。
(1)日常保养
1)保持铣床润滑,每班要按要求加油,注油,并注意观察油窗和油标是否出油和达标线位置,根据说明书要求定期加油和换油,使运动部分保持润滑。
2)启动前要将导轨、工作台丝杠等外露部分揩干净并上油,工作中杂物不放在其上面,工作后清除铁屑,杂物并上油。
3)发现异常现象和声响时,应及时停车排除。
4)合理使用机床,包括操作方法,铣削用量,刀具、辅具、负荷、行程等。
(2)一级保养
铣床运转500小时以后进行的保养。
以操作者为主,以专业维护人员为辅。
保养时间为6-8小时,保养包括:
1)外保养:
各个部位清洗,上油。
2)转动部分保养:
导轨,丝杠,离合器摩擦片间隙三角带松紧等的调整。
3)冷却系统:
过虑网清洗,冷却液的更换。
4)部分:
油路,毡垫,油泵等检查,清洗维修。
5)铣床的维护和保养。
(3)二级保养
铣床运转1500小时以后进行。
作业时间为24小时。
以专业维护人员为主,以操作者为辅。
维修内容同一级保养,在力度上加大、加深,并更换全部润滑油。
项目:
铣平面
4.2.1任务书
在本次冷冲压落料模具的零件加工中共有零件上模座、固定板、卸料板、凹模和下模座等板类零件需要铣削加工。
这里只写出凹模的铣削加工过程。
在铣床上加工如图4.7所示的零件。
毛坯料为100×100×27(mm)的45钢。
图4.7凹模板
4.2.2知识点和技能点
知识点:
(1)平面加工刀具、量具、夹具的选择和使用;
(2)平面的加工步骤;
(3)切削用量的选择。
技能点:
(1)常用平面铣刀的装夹和使用;
(2)工件的装夹及对刀;
(3)切削用量的选择;
(4)尺寸的测量。
4.2.3任务说明
图4.7所示的零件形位公差要求较严,是加工中的重点和难点,尺寸要求较松。
加工时可以B面相邻的A面为粗基准,使之与定钳口贴合,首先加工B面,(此时不可以用锤子敲击B面)并用加工好的B面作为加工其余各面时的基准面。
这个基准面B在加工过程中应靠向定钳口面或钳体导轨面以保证其余各加工面对这个基准面的垂直度、平行度要求,图中的零件可选用设计基准B面作为定位基准。
4.2.4任务实施
首先检查坯料的尺寸及形位公差是否符合坯料图的要求
1、工件装夹:
根据工件的工艺要求,选用立式铣床,并校正立铣头零位。
装夹之前检查坯料的尺寸及形位公差是否符合坯料图的要求,校正机床用平口虎钳,固定钳口面与纵向进给方向平行后紧固。
2、刀具选用:
选用直径为80mm的高速钢面铣刀。
3、切削用量选择:
侧吃刀量≥75mm。
背吃刀量,粗铣2.2mm,精铣0.3mm,
铣削速度为60mm/min
4、工艺过程:
(1)铣基准面1
装夹工件时将较平的面作为基准与固定钳口贴合,在工件下面垫平行垫铁,使工件露出钳口7~10mm,在活动钳口与工件之间放置一根圆铁棒,调整圆棒,使其处于中间水平位置后预紧工件,用锤子敲实工件,夹紧。
开车对刀,纵向退出工件,上升调整ap=2mm,纵向进给逆粗铣加工面1。
将工件放松,重新夹紧工件ap=0.3mm,机动进给面1,并检验。
(2)铣垂直面2
选用磨石推磨固定钳口、去毛刺、并擦净。
将铣好的面1与固定钳口贴合,垫好平行垫铁、利用圆棒夹紧。
纵向进给铣垂直面2,步骤与面1相同,铣好面2应立即卸下工件进行检验。
(3)铣垂直面3
装夹工件时,仍用基准面1与固定钳口贴合,面2朝下装夹,先试铣,测量面3的加工余量,调整ap=加工余量-0.5mm,纵向进给粗铣,再准确测量对边尺寸,调整ap后再精铣,保证对边尺寸公差。
(4)铣平面4
夹紧工件2、3面,用(3)的方法铣好平面4,保证尺寸公差,注意应将工件落实在平行垫铁上(可用0.2mm塞尺检查)。
(5)铣端面5
擦净平口虎钳钳面夹2、3两面,找正后夹紧。
若工件露出钳口较高,可适当减小ap降低铣削进给量,防止铣削振动。
(6)铣端面6
步骤同上,并保证长度尺寸公差。
表4.1工艺过程
工序号
工序简图
工序内容
注意事项
1
铣基准面1
开车对刀,纵向退出工件,上升调整ap=2mm,纵向进给逆粗铣加工面1。
将工件放松,重新夹紧工件ap=0.3mm,机动进给面1,并检验。
2
铣垂直面2
将铣好的面1与固定钳口贴合,垫好平行垫铁、利用圆棒夹紧。
纵向进给铣垂直面2,步骤与面1相同,铣好面2应立即卸下工件进行检验。
3
铣垂直面3
用基准面1与固定钳口贴合,面2朝下装夹,先试铣,测量面3的加工余量,调整ap=加工余量-0.5mm,纵向进给粗铣,再准确测量对边尺寸,调整ap后再精铣,保证对边尺寸公差。
4
铣平面4
夹紧工件2、3面,用(3)的方法铣好平面4,保证尺寸公差,注意应将工件落实在平行垫铁上(可用0.2mm塞尺检查)。
5
铣端面5
擦净平口虎钳钳面夹2、3两面,找正后夹紧。
若工件露出钳口较高,可适当减小ap降低铣削进给量,防止铣削振动
6
铣端面6
步骤同上,并保证长度尺寸公差
5.评分标准:
表4.2评分标准
序号
操作内容与要求
分值
评分细则
实测记录
得分
1
刀具的安装
10
刀具安装不正确扣5分
2
工件的安装
10
装夹不牢固不得分
3
切削用量的选择
10
切削用量选择不当扣5分
4
机床调整
10
调整操作不正确扣5分
5
对刀的方法
10
对刀方法使用不正确扣2分
6
粗铣各面
10
操作不正确扣5分
7
精铣各面
10
操作不正确扣5分
8
工件质量检测
25
尺寸一处不符合扣2分
9
安全文明操作
5
违犯一次扣2分
6.工件测量
长度尺寸用钢尺或游标卡尺测量。
4.2.5拓展训练
铣平面
根据工件形状及设备条件可在立式铣床上用端铣刀或在卧式铣床上用圆柱铣刀来铣平面。
1.用端铣刀铣平面
目前铣削平面多采用镶硬质合金刀头的端铣刀在立铣或卧铣上进行。
由于端铣刀铣削时,切削厚度变化小,同时进行切削的刀齿较多,因此切削较平稳。
而且端铣刀的柱面刃承受着主要的切削工作,而端面刃又有刮光作用,因此表面粗糙度较小。
2.用圆柱铣刀铣平面
圆柱形铣刀其切削刃分布在圆周上,因此简称周铣法。
根据铣刀旋转方向与工作台移动方向的关系,又可分为逆铣和顺铣两种铣削方式。
铣刀旋转方向与工件进给方向相反的铣削称为逆铣;如其方向相同的铣削称为顺铣。
如果铣床丝杠和其上螺母间有间隙的话,顺铣时过大的切削力会使每齿进给量突然增加和工作时的窜动,严重时将会损坏铣刀,造成工件报废,因此采用顺铣时要求机床有间隙调整装置。
否则,在一般情况下多采用逆铣法。
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