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1、仿形加工是以预先制成的靠模为依据，加工时在一定压力作用下，触头与靠模工作表面紧密接触，并沿其表面移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在零件毛坯上加工出与靠模相同型面的零件。,仿形加工是对各种零件，特别是模具零件的型腔或型面进行切削加工的重要方法之一。常用的仿形加工有仿形车削、仿形铣削、仿形刨削和仿形磨削等。,1.2.1 仿形加工原理与控制形式,实现仿形加工的方法有多种，根据靠模触头传递信息的形式和机床进给传动控制方式的不同，可以分为：,机械式,液压式,电控式,电液式,光电式,机械式仿形的触头与刀具之间是以刚性连接，或通过其他机构如缩放仪及杠杆等进行连接，以实现同步仿形加工。,图1.1
2、6 机械式仿形铣床工作原理1铣刀；2工件；3信息传递装置；4靠模；5仿形触头,平面轮廓S2：随动进给运动S1：主进给运动,空间轮廓S1、S3为主进给运动S2为随动进给运动,机械式仿形加工,机械式仿形加工的不足：,2 而且在加工过程中，仿形触头以及起刚性连接的中间装置需要传递很大的力，会产生一定的弹性变形。,所以机械式仿形加工的精度较低，不适宜加工精度要求高的零件。,1 由于靠模与仿形触头之间有较大的作用力，又有相对运动，因而容易引起两构件工作面的磨损；,机械式仿形加工,液压式仿形加工：利用液压油作为介质来传递运动信息和动力的。,液压式仿形加工,液压式仿形优点：,液压仿形具有结构简单，体积小而输
3、出功率大，工作适应性强，动作灵敏度高等优点。且液压仿形装置没有传动间隙存在，因而其仿形精度要比机械式仿形精度高，一般在0.020.1 mm。仿形触头压力约为610 N。,液压式仿形车削过程：仿形车削加工时，车刀作纵向进给运动，仿形触头沿着靠模型面移动并产生横向运动而使液压系统工作，控制液压缸的进出油以及活塞两边的压力差，推活塞杆移动使中拖板和车刀作相应的横向进给运动，完成仿形车削。,液压式仿形加工,图1.17 液压仿形车削示意图 1工件；2链轮；3液压系统；4靠模；5仿形触头；6托板；7活塞杆；8车刀,电控式仿形加工：以电信号传递仿形信息，利用伺服 系统带动刀具作仿形运动。,车削时，仿形触头沿
4、靠模型面移动，产生仿形信号，经信号放大系统放大后，传递给电气控制系统，再由电气控制信号控制机械传动带动车刀作仿形进给运动，实现仿形车削加工。,图1.18 电控仿形车削示意图1工件；2车刀；3电气控制系统；4靠模；5仿形触头；6信号放大系统,电控式仿形加工,电控式仿形加工特点：,系统结构紧凑，传递信号快捷、准确、灵敏度高、仿形触头压力小(为16 N)、易于实现远距离控制，并可用计算机与其构成多工序连续控制的仿形加工系统。电控式仿形的仿形精度可达0.010.03 mm。,电控式仿形加工,电液式仿形：以电传感器来传递仿形信号，利用液 压力作为动力进行仿形加工的。,仿形加工时，电传感器得到的电信号经过
5、电-液转换机构(电液伺服阀)，使液压缸或液压电动机(也称液压马达)等液压执行机构驱动工作台作相应的伺服运动。,为了得到较高的加工精度，要求电液伺服阀的启动、换向、停止等动作灵敏、准确，并且有较大的功率放大倍数，这种系统的仿形触头压力约为16 N。,电液式仿形,1.2.2 仿形车削,用途：主要用于形状复杂的旋转曲面如凸轮、手柄、凸模、凹模型腔或型孔等的成形表面的加工。,仿形车削加工设备,装有仿形装置的通用车床,专用仿形车床,仿形车削是平面轮廓仿形，需要两个方向的进给运动。一般仿形装置是使车刀在纵向进给的同时，又使车刀按照预定的轨迹横向运动，通过纵向与横向的运动合成，完成复杂旋转曲面的内、外形面加
6、工。,1.2.2 仿形车削,根据靠模样板在车床上的安装位置不同,靠板靠模仿形,刀架靠模仿形,尾座靠模仿形,靠板靠模仿行加工过程,1工件；2靠模板；3滚柱；4连接板；5刀具；,车削时，当床鞍作纵向进给运动，滚柱在靠模板的型槽内移动，通过连接板带动刀具5作横向运动，刀具的纵向、横向运动合成完成仿形车削加工。,返回,尾座靠模仿形,6工件；7板架；8刀杆；9靠模；10靠模支架,车削时，中拖板作横向进给运动，刀杆在靠模作用下产生纵向运动，完成仿形车削加工。这种方法适用于端面仿形车削。,返回,靠模选用要求,材料：35 mm厚的钢板或硬铝板制造。有些靠模与触头间作用压力小的靠模可以选用硬木、铝材或环氧树脂制
7、造，其型面的形状、尺寸与模具零件的形状、尺寸须一致。,车削条件：一般用于精加工工序，在仿形车削之前，应先将毛坯粗车成形，留较小的仿形车削余量(一般不大于2.5 mm)，在仿形车削精加工之后，需经抛光等加工。,1.2.3 仿形铣削,仿形铣削主要用于加工非旋转体的复杂的成型表面的零件，如凸轮、凸轮轴、螺旋浆叶片、锻模、冷冲模的成形或型腔表面等。,仿形铣削可以在普通立式铣床上安装仿形装置来实现，也可以在仿形铣床上进行。,1.立式铣床上的仿形铣削,在普通立式铣床上应用仿形装置进行平面轮廓仿形铣削，方法极其简单。,只需要将与工件成形表面形状相同或相似的靠模板与工件一起固定在工作台上，即可进行成形铣削。,
8、图1.20 平面轮廓仿形铣削 1滚轮；2铣刀；3样板；4垫板；5凹模；6底板；7工作台,样板3、垫板4和凹模5一起安装在铣床工作台上。在指状铣刀2的刀柄上部装一个淬硬的滚轮1。,部件构造：,加工凹模型腔时，因双手操纵铣床工作台的纵向和横向移动，使滚轮始终与样板接触，并沿着样板的型面作轮廓运动，这样便可以加工出凹模型腔。利用靠模样板加工时，要注意铣刀的半径应小于型腔转角处的圆角半径，这样才能加工出完整轮廓。,仿形铣削加工过程：,2.在仿形铣床上仿形铣削,在成批或大量生产中，平面轮廓仿形铣削最好采用平面仿形铣床进行以满足成形表面加工精度和生产率的要求。常用的平面仿形铣床有双轴靠模铣床。在仿形铣床上
9、加工工件时，必须先做好和零件形状相同或相似的靠模板或靠模。,平面轮廓,三维轮廓：立体仿形铣床,图1.21 立体仿形铣床1床身；2工作台；3支架；4工件；5铣刀；6靠模；7靠模销；8立柱；9主轴箱；10横梁,工作台2可沿机床床身1作横向进给运动，工作台上装有支架3，支架上分别安装靠模6和工件4。主轴箱9可沿横梁10的水平导轨作纵向进给运动，还可以连同横梁一起沿立柱8上下作垂直进给运动。主轴箱上装有铣刀5和靠模销7。当铣刀与工件进行横向、纵向及垂直三个方向的进给运动，便可以加工出立体成形表面。,图1.22 立体仿形铣床随动系统 1支架；2工件；3靠模；4靠模销；5随动机构；6始发运动电动机；7放大
10、器；8随动运动电动机；9铣刀,铣削时，靠模销始终和靠模表面接触，由于靠模表面的形状不同，这就使靠模销产生轴间移动，从而发出信号，此信号经过传感器变成电信号，经机床的随动系统放大后，来控制随动运动电动机，由丝杆带动铣刀跟随着靠模销作相应的轴向移动。从而使铣刀铣削出和靠模表面一致的成形表面。,立体仿形铣削加工过程：,仿形铣床,仿形铣削因铣床不同，其铣削方式存在差异，但其切削运动路线有三种基本方式：,(1)水平分行 工作台作水平移动，铣刀进行切削，切削到型腔端头，主轴箱在垂直方向上作进给运动，然后铣刀反向作水平进给。,仿形铣床,(2)垂直分行 主轴箱不断作垂直进给运动。当切削到型腔端头，工作台在水平
11、方向作一横向进给，然后铣刀再作反向垂直进给。,仿形铣床,(3)沿轮廓铣削 铣削时，铣刀的垂直进给与工作台的水平横向进给同时受到协调控制。铣刀不需要作纵向进给，靠模销沿着靠模样板的轮廓仿形，铣刀沿着工件的轮廓铣削。,仿形铣床,仿形铣削铣刀的选择：（根据加工表面形状来确定）,加工平面轮廓型槽，可选用端头为平面的圆柱立铣刀；,加工立体型槽时，为得到工件全部曲面形状，应选用锥形球头铣刀，铣刀端头的圆弧半径必须小于工件的内圆弧最小半径，锥形铣刀的倾角应小于被加工表面的倾角。,仿形铣床,图1.24 仿形铣刀的类型,仿形铣床,立体靠模制造材料分类：,(1)非金属材料，如木材、树脂混合石膏、合成树脂等。木材的
12、材质要坚硬且不易变形，制成靠模后涂漆或涂硬化树脂；树脂混合石膏是用石膏为基本材料，添加常温硬化性粉末树脂，以增强耐压能力；合成树脂的密度小，强度好，收缩性小，容易制作，常以玻璃纤维作增强材料，用层压浇注法制作靠模。(2)有色金属，如铝合金、铜合金、锌基合金等。可用铸造法制成靠模。(3)黑色金属，即钢或铸铁，用切削的方法制成靠模，适合于大批生产。,仿形铣床,对精密加工用的靠模,电铸成形法或喷镀法制作,制作方法如下：,首先用石膏、蜂蜡、木材、树脂等材料制成原模型，然后在原模型上电铸成形或喷镀13 mm厚的铜、锌、铝等制成靠模外壳，再用石膏、水泥等材料填充于壳内，以增加其强度。,仿形铣床,在仿形加工
13、中，为使靠模型面顺利地运动，要求靠模销与靠模型面或型槽相适应。,靠模销的倾斜角,靠模工作面的最小斜角,靠模销端头的圆弧半径R,靠模工作面的最小半径r,另外，靠模销的直径应与铣刀的直径一致，靠模销的形状应与铣刀形状相适应。但实际加工中，有时还要考虑机构惯性的影响，靠模销的尺寸可稍大于铣刀尺寸。,or,or,仿形铣床,b)d)图仿形触头选择示意图）不正确）Rr不正确,仿形铣床,加工精度：,仿形铣床加工成形表面的生产率较高，铣削精度较高可达0.01 mm，表面粗糙度Ra达1.60.4 m，但是工件加工表面并不十分平滑，会留有刀痕。因此，铣削后仍需要钳工修整。,1.2.4 仿形刨削,1.2.4 仿形刨
14、削,仿形刨削在仿形刨床上进行。仿形刨床又称刨模机、冲头刨床，用于加工由直线和圆弧组成的各种形状复杂的零件或凸模。,刨床的刨削加工内容,牛头刨床：中小型零件 龙门刨床：大型零件,刨削加工的精度,刨削加工,仿形刨削,仿形刨削前，零件或凸模的毛坯需要进行车削、铣削、刨削等预加工，然后在凸模的端面上划出凸模轮廓线，再到铣床上按线加工出凸模轮廓，留有0.20.3 mm的单面精加工的余量，最后用仿形刨床进行精加工。,1.2.4 仿形刨削,加工时，利用刨刀的切削运动和凸模毛坯的纵向、横向送进和旋转，即可加工出各种复杂形状的凸模。加工圆弧时，必须使凸模上的圆弧中心与卡盘中心重合。,仿形刨削的原理：在仿形刨床上
15、“仿形”精加工凸模是指工件与刀具间形成母线的相对运动关系是根据工件划出的图线来进行调整的。,仿形刨床上的刨刀除了作垂直向下的直线切削运动外，切削到达模具根部时，还能作摆动切削使凸模根部刨出一段圆弧。因此，采用仿形刨床加工凸模时，其根部应设计成圆弧，凸模的固定部分则设计成圆形或者方形，则可增加凸模的刚性，也便于制造。,图1.27 刨刀的动作,在仿形刨床上安装插刀及专用刀杆，可以对直壁矩形孔或型腔进行加工。安装弹性划针可以在仿形刨床上对工件进行划线。,仿形刨削加工后的凸模，经过热处理后，还需要对其工作型面进行研磨和抛光。仿形刨削加工凸模或其他零件，其生产率较低。,1.2.5 雕刻加工,雕刻加工是对
16、零件、模具型腔表面或型面上的图案花纹、文字和数字的加工。,仿形车削,仿形铣削,仿形刨削,仿形雕刻加工,机械仿形加工,仿形雕刻加工,不同点,雕刻加工不是直接作用式机械仿形加工，而是通过缩放尺进行仿形的。雕刻加工是在雕刻机上进行的。,雕刻机：用于加工文字、数字、刻度以及各种凹凸图案花纹的专用机床，它也可以用于小型模具型腔的加工。,1.2.5 雕刻加工,雕刻机分类,1.2.5 雕刻加工,平面雕刻机：主要用于雕刻平面上文字、数字和图案的,立体雕刻机：除了可以进行平面雕刻外，还可以进行小型模具的三维立体型的雕刻。,1.2.5 雕刻加工,加工过程：,以手动或数控方式使仿形触头沿着靠模表面移动，通过缩放尺使
17、刀具在工件表面上作仿形切削。,缩放尺比例可调，可将靠模与工件尺寸的比例放大或缩小，缩放比为1或几分之一。靠模的放大率越大，雕刻的花纹越细致，精度越高。,缩放尺（雕刻机关键部位）结构：,图1.29 雕刻机的缩放尺结构1支点；2触头中心；3靠模工作台；4刻刀中心；5制件工作台,1.2.5 雕刻加工,四根用铰链连接组成的活络连杆比例机构，调节连杆的长短就可得到不同的比例。,1.2.5 雕刻加工,仿形雕刻加工与其他仿形加工一样，要保证工件的表面加工质量，因此，对靠模、刻刀和仿形触头都有严格的要求。,靠模制作材料有良好的耐压与耐磨性。雕刻用的靠模常用的制作材料是合成树脂或金属。,雕刻所用的刻刀常用高速钢或硬质合金制造，为保证所刻出的花纹图案精致而平滑，刻刀刃口应尖细锋利。,仿形触头形状应与靠模表面的形状相适应，其端部尺寸应与靠模尺寸成比例。对于粗雕刻加工和半精雕刻加工最好使用热处理淬硬的仿形触头。,
