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1、第五章 平面加工,一、平面加工方法平面是箱体、盘形件和板形件的主要表面之一。根据平面所起的作用不同，可以将其分为结合面、导向平面、测量工具的工作平面等。平面加工的方法通常有刨、铣、拉、车、刮研、磨及光整加工等。其中，铣、刨为主要加工方法。,第一节 概述,二、平面加工方案及选择由于平面作用不同，其技术要求也不同，故应采用不同的加工方案，以保证平面质量。,一、刨床与插床刨床类机床按其结构特征可分为牛头刨床、龙门刨床和插床。1牛头刨床牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁等组成，如下图所示。因其滑枕和刀架形似牛头而得名。,第二节 刨削与插削,。,牛头刨床外形图1工作台2刀架3滑枕4床身5变速手
2、柄6滑枕行程调节柄7横向进给手柄8横梁,牛头刨床的主参数是最大刨削长度。它适于单件小批生产或机修车间，用来加工中、小型工件。,2龙门刨床 下为龙门刨床的外形图，因它有一个“龙门”式框架而得名。,龙门刨床外形图1、8侧刀架 2横梁 3、7立柱 4顶梁 5立刀架 9工作台 10床身,3插床,插床外形图1床身 2横滑板3纵滑板4圆工作台 5滑枕 6立柱,插床的主参数是最大插削长度，主要用于单件、小批量生产中加工工件的内表面，如方孔、各种多边形孔和键槽等，特别适合加工不通孔或有台阶的内表面。,刨床与插床的区别？刨床刀具与工作台相对平行运动，当被加工面与定位基准面平行时,宜用刨床；插床刀具与工作台相对垂
3、直运动，当被加工面与定位基准面垂直时,宜用插（立刨）床。当只有其中一种机床时，两种工件都可用同一机床加工。工件需装夹在“角铁座”上，以改变定位基准面的方向。,二、刨刀与插刀,直头刨刀和弯头刨刀a)直头刨刀 b)弯头刨刀,。,常用刨刀及其应用a)平面刨刀b)台阶偏刀c)普通偏刀d)台阶偏刀e)角度刀 f)切刀 g)弯切刀h)割槽刀,常用插刀的形状a)尖刀 b)切刀 c)装在插刀柄中的刀头 d)插刀柄 e)套式插刀,三、刨削加工的应用范围及工艺特点刨削主要用于加工平面和直槽。如果对机床进行适当的调整或使用专用夹具，还可用于加工齿条、齿轮、花键以及母线为直线的成形面等。刨削加工精度一般可达IT9IT
4、7，表面粗糙度Ra值可达3.21.6um。,刨削加工的工艺特点如下：1刨床结构简单，调整、操作方便；刀具制造、刃磨容易，加工费用低。2刨削特别适宜加工尺寸较大的T形槽、燕尾槽及窄长的平面。3刨削加工精度较低。粗刨的尺寸公差等级为ITl3ITll，表面粗糙度Ra值12.5um；精刨后尺寸公差等级IT9IT7，表面粗糙度Ra值3.21.6um，直线度为0.040.08mm/m.4刨削生产率较低。,第三节 铣削,一、铣床铣床就是用铣刀进行切削加工的机床。1应用:加工表面(水平平面,垂直面等),沟槽(键槽,T型槽,燕尾槽等)。多齿零件的齿槽(齿轮,链轮,棘轮,花键轴等),螺纹形表面(螺纹和螺旋槽)及各
5、种曲面。2铣床分类:铣床可分为:卧式升降台铣床;立式升降台铣床;龙门铣床;工具铣床;各种专门化铣床。,一、铣床1应用:加工平面(水平平面,垂直面等),沟槽(键槽,T型槽,燕尾槽等)。多齿零件的齿槽(齿轮,链轮,棘轮,花键轴等),螺纹形表面(螺纹和螺旋槽)及各种曲面。2铣床分类:铣床可分为:卧式升降台铣床;立式升降台铣床;龙门铣床;工具铣床;各种专门化铣床。,二、铣削特点:1、每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会产生冲击与振动;2、铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工质量;3、同时参加切削的刀齿较多,生产率较高。4、铣床的加工精度一般为IT9IT8；表面粗糙度一般为R
6、a6.31.6m。,三、铣削方式1.周铣和端铣：用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方式叫做周铣；用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方式叫做端铣。,与周铣相比，端铣铣平面时较为有利，因为：,端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高。所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广
7、，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。,2.逆铣和顺铣：1）周铣平面时的铣削形式 逆铣：铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反；顺铣：铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同；,a)逆铣 b)顺铣逆铣和顺铣,顺铣则没有上述缺点。但是，顺铣时工件的进给会受工作台传动丝杠与螺母之间间隙的影响。因为铣削的水平分力与工件的进给方向相同，铣削力忽大忽小，就会使工作台窜动和进给量不均匀，甚至引起打刀或损坏机床。因此，必须在纵向进给丝杠处有消除间隙的装置才能采用顺铣。但一般铣床上是没有消除丝杠螺母间隙的装置，只能采用逆铣法。另外，对铸锻件表面的粗加工，顺铣因刀齿首先接触黑皮，将加剧刀具的磨损，此时，也是以逆铣为妥。
8、,2）端铣平面时的铣削形式 对称铣：工件相对于铣刀回转中心处于对称位置。具有较大的平均切削厚度，可避免铣刀切入时对工件的挤压、滑行，铣刀耐用度高。,不对称逆铣：切削平稳，减小冲击。适合加工碳钢与低碳钢。不对称顺铣：刀齿切出厚度小，适合低速切削塑性大的材料。适合加工不锈钢、耐热钢。,四、铣刀的种类及选择铣刀为多齿回转刀具，其每一个刀齿都相当于一把车刀固定在铣刀的回转面上。铣削时同时参加切削的切削刃较长,Vc也较高,所以生产率较高。铣刀种类很多，结构不一，应用范围很广，按其用途可分为：加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀等三大类。通用规格的铣刀已标准化，一般均由专业工具厂生产。现介绍几
9、种常用铣刀的特点及其适用范围。,1圆柱铣刀圆柱铣刀如如下图所示。它一般都是用高速钢制成整体的，螺旋形切削刃分布在圆柱表面上，没有副切削刃，螺旋形的刀齿切削时是逐渐切人和脱离工件的，所以切削过程较平稳。主要用于卧式铣床上加工宽度小于铣刀长度的狭长平面。根据加工要求不同，圆柱铣刀有粗齿、细齿之分，粗齿的容屑槽大，用于粗加工，细齿用于精加工。铣刀外径较大时，常制成镶齿的。,。,2面铣刀,面铣刀主要用在立式铣床或卧式铣床上加工台阶面和平面，特别适合较大平面的加工，主偏角为90的面铣刀可铣底部较宽的台阶面。用面铣刀加工平面，同时参加切削的刀齿较多，又有副切削刃的修光作用，使加工表面粗糙度值小，因此可以用
10、较大的切削用量，生产率较高，应用广泛。,3立铣刀,3立铣刀,立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，其结构如上图所示，圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀工作时不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。,立铣刀主要用于加工凹槽，台阶面以及利用靠模加工成形面。另外有粗齿大螺旋角立铣刀、玉米铣刀、硬质合金波形刃立铣刀等，它们的直径较大，可以采用大的进给量，生产率很高。,4三面刃铣刀,三面刃铣刀如上图所示，可分为直齿三面刃和错齿三面刃。它主要用在卧式铣床上加工台阶面和一端或
11、二端贯穿的浅沟槽。三面刃铣刀除圆周具有主切削刃外，两侧面也有副切削刃，从而改善了切削条件，提高了切削效率，减小了表面粗糙度值。但重磨后宽度尺寸变化较大，镶齿三面刃铣刀可解决这一个问题。,5锯片铣刀锯片铣刀如下图所示，锯片铣刀本身很薄，只在圆周上有刀齿，用于切断工件和铣窄槽。为了避免夹刀，其厚度由边缘向中心减薄，使两侧形成副偏角。,6键槽铣刀,在铣两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。它主要用于加工圆头封闭键槽，使用它加工时，要作多次垂直进给和纵向进给才能完成键槽加工。,其它还有角度铣刀、成形铣刀、T形槽铣刀、燕尾槽铣刀、仿形铣用的指形铣刀等，如下图所示。,。,五、铣削加工基础知识1、铣削用量
12、：铣削时的铣削用量由切削速度、进给量、背吃刀量(铣削深度)和侧吃刀量(铣削宽度)四要素组成。其铣削用量如下图所示。,a)在卧铣上铣平面 b)在立铣上铣平面铣削运运及铣削用量,切削速度(m/min)d 铣刀直径（mm）；n 铣刀每分钟转数（r/min）。,1）切削速Vc，切削速度Vc即铣刀最大直径处的线速度，可由下式计算：,式中：,2）进给量，铣削时，工件在进给运动方向上相对刀具的移动量即为铣削时的进给量。由于铣刀为多刃刀具，计算时按单位时间不同，有以下三种度量方法。每齿进给量Z(mm/z)指铣刀每转过一个刀齿时，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离），其单位为每齿
13、mm/z。每转进给量，指铣刀每一转，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转，工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/r。每分钟进给量vf，又称进给速度，指工件对铣刀每分钟进给量（即每分钟工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/min。上述三者的关系为，,式中Z铣刀齿数,铣刀每分钟转速（r/min）,n,3）背吃刀量(又称铣削深度ap)：铣削深度为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（切削层是指工件上正被刀刃切削着的那层金属），单位为mm。因周铣与端铣时相对于工件的方位不同，故铣削深度的标示也有所不同。4）侧吃刀量(又称铣削宽度ae)：铣削宽度是垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为mm。,2、铣
14、削用量选择的原则：通常粗加工为了保证必要的刀具耐用度，应优先采用较大的侧吃刀量或背吃刀量，其次是加大进给量，最后才是根据刀具耐用度的要求选择适宜的切削速度，这样选择是因为切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，侧吃刀量或背吃刀量影响最小；精加工时为减小工艺系统的弹性变形，必须采用较小的进给量，同时为了抑制积屑瘤的产生。对于硬质合金铣刀应采用较高的切削速度，对高速钢铣刀应采用较低的切削速度，如铣削过程中不产生积屑瘤时，也应采用较大的切削速度。,六、铣削的应用铣床的加工范围很广，可以加工平面、斜面、垂直面、各种沟槽和成形面（如齿形）。还可以进行分度工作。有时孔的钻、镗加工，也可在铣床上进行，如下
15、图所示。,a)卧式铣床上镗孔 b)卧式铣床上镗孔用吊架 c)卧式铣床上镗孔用支承套在卧式铣床上镗孔,a)圆柱铣刀铣平面 b)套式铣刀铣台阶面 c)三面刃铣刀铣直角槽 d)端铣刀铣平面e)立铣刀铣凹平面 f)锯片铣刀切断 g)凸半圆铣刀铣凹圆弧面 h)凹半圆铣刀铣凸圆弧面i)齿轮铣刀铣齿轮 j)角度铣刀铣V形槽 k)燕尾槽铣刀铣燕尾槽 l)T形槽铣刀铣T形槽m)键槽铣刀铣键槽 n)半圆键槽铣刀铣半圆键槽 o)角度铣刀铣螺旋槽,a,第四节 平面的精密加工当平面的尺寸公差在IT6-IT5，直线度在0.03-0.01以上,表面粗糙度低于Ra0.8um,就属于平面的精密加工范围.常见的精密加工方法有:平
16、面磨削、平面刮研、研磨平面及抛光,一、平面磨削加工尺寸精度IT7-IT5，表面粗糙度Ra0.8-0.2um,图1 电磁吸盘的原理结构图,1 工件的装夹 在平面磨床上，采用电磁吸盘工作台吸住工件。电磁吸盘工作台的工作原理是当线圈中通过直流电时，芯体被磁化，磁力线经过盖板-工件-盖板-吸盘体而闭合，工件被吸住。电磁吸盘工作台的绝磁层有铅、铜或巴合金等非磁性材料制成、它的作用是使绝大部分磁力线都通过工件,当磨削键、垫圈、薄壁套等小的零件时，由于工件与工作台接触面积小，吸力弱、容易被磨削力弹出造成事故，所以装夹这类工件时，需要工件四周或左右两端用挡铁围住，以防工件移动。,图2 装夹工件,2 磨削的方法
17、 平面磨削方法 1）横向磨削法,横向磨削法如图3a所示。这种磨削法是当工作台每次纵向行程终了时，磨头作一次横向进给。等到工件表面上第一层金属磨削完毕，砂轮按预选磨削深度作一次垂直进给，接着照上述过程逐层磨削，直至把全部余量磨去，使工件达到所需尺寸。粗磨时，应选较大垂直进给量和横向进给量，精磨时则两者均应选较小值。这种方法适用于磨削宽长工件，也适用于相同小件按序排列集合磨削。,2）深度磨削法深度磨削法如图3b所示。这种磨削法的纵向进给量较小，砂轮只作两次垂直进给，第一次垂直进给量等于全部粗磨余量，当工作台纵向行程终了时将砂轮横向移动3445的砂轮宽度，直到将工件整个表面的粗磨余量磨完为止。第二次
18、垂直进给量等于精磨余量。其磨削过程与横向磨削法相同。这种方法由于垂直进给次数少，生产率较高，且加工质量也有保证。但磨削抗力大，仅适用在动力大、刚性好的磨床上磨较大的工件。,3）阶梯磨削法如图3c所示，阶梯磨削法是按工件余量的大小，将砂轮修整成阶梯形，使其在一次垂直进给中磨去全部余量。用于粗磨的各阶梯宽度和磨削深度都应相同，而其精磨阶梯的宽度则应大于砂轮宽度的12，磨削深度等于精磨余量(0.030.05mm)。磨削时横向进给量应小些。由于磨削用量分配在各段阶梯的轮面上，各段轮面的磨粒受力均匀，磨损也均匀，能较多地发挥砂轮的磨削性能。但砂轮修整工作较为麻烦应用上受到一定限制。,3、平面磨削的工艺特
19、征平面磨床的工作运动简单，机床结构简单，加工系统刚性好，容易保证加工精度，与铣、刨平面相比，更适合精加工。它能加工淬硬零件，以修整热处理变形，且能以最小限定的余量加工带黑皮的零件。,二、平面刮研在机械加工过程中，常因机床精度、刀具和加工工艺、装夹方法等问题，不能满足装配和使用的技术性能要求，需要采用手工刮研的方法来满足导轨和平板的平面度、表面粗糙度、耐磨、含油等性能要求。通常采用刮研的方法，即通过显点，用刮刀去高补低，慢慢地一刀一个刮去高点，将整个平面刮研到一定精度要求。这种方法，虽然效率低，劳动强度大，费力、费时，且不易掌握，但它使用工具简单，不受场地和条件的限制，具有切削量小、切削力小、产
20、生热量小、装夹变形小，能获得很高的尺寸精度、形状和位置精度、接触和传动精度以及很小的表面粗糙度值；并能创造良好的存油条件，改善相对件间的润滑状况。,刮研的直线度可达0.01 mm/m,甚至可达0.005-0.0025mm/m 表面粗糙度Ra0.8-0.1um,1、平面的刮研方法工件上涂红丹油，然后与标准平板或平尺贴紧推磨，将工件上显示的高点用刮刀刮去。粗刮研：去除铁锈、加工痕迹，以免推磨时刮伤标准平板或平尺，粗刮一般要求25x25mm2面积上显示4-5个点。细刮研：一般要求25x25mm2面积上显示12-13个点。精刮研：一般要求25x25mm2面积上显示20-25个点。刮削余量为0.1-0.
21、4mm2、平面刮研的工艺特点及应用1）刮研精度高2）刮研劳动强度大3）刮研后的表面可以存储润滑油，是滑动配合的表面具有良好的润滑条件。,三、平面研磨也是一种光整加工方法之一，研磨后的尺寸精度可达IT5-IT6，表面粗糙度Ra0.4-0.025um。研具：由铸铁、青铜等比工件软的材料制成。研磨剂：由很细的磨料、润滑油及化学添加剂组成。研磨剂中的硬脂酸使加工表面产生很薄的较软的氧化膜，工件上凸起被逐渐磨平。研磨常用来加工小型平板、平尺及块规的精密测量平面。,四、平面抛光是利用高速旋转的，涂有抛光膏的软质抛光轮对工件进行光整加工的方法。抛光用帆布、皮革、毛毡制成。工作时线速度达30-50m/s.根据被加工材料的不同涂以不同的抛光膏。由于抛光轮是弹性体，因此还能用于抛光曲面。通过抛光可使加工表面Ra0.1-0.01um，光亮度明显提高。但是抛光不能改善加工表面的尺寸精度。,
