铣削水平面

一、实训要求

(1)了解铣平面所选用的刀具及切削用量;

(2)掌握顺铣和逆铣的区别;

(3)掌握水平面的铣削加工。

二、实训内容

平面,就是各个方向都成直线的面。铣平面是铣工常见的工作内容之一,加工平面时,可在卧式铣床用圆柱铣刀铣削。也可在卧式铣床安装端铣刀,用其铣削。还可在立式铣床安装端铣刀铣削如图3.3-1。

图3.3-1 铣削平面

(a)卧式铣床上用圆柱铣刀铣削平面;(b)立式铣床上用端铣刀铣削平面

1.铣刀的选择

通常可以选择圆柱螺旋铣刀、高速钢端铣刀、锥柄立铣刀。最常用的是高速钢端铣刀。

2.平口钳的安装与校正有两种方法

(1)直接安装:前提是平口钳下面的定位键必须安装好,松开上部的压紧螺帽,对正上下零线,再旋紧压紧螺帽即可。

(2)用平面百分表校正钳口:方法是将百分表吸在机床的立导轨上,表头触在平口钳的固定钳口上,纵向或者横向移动,使钳口平行或者垂直于某个方向。

3.顺铣和逆铣的比较(图3.3-2)

图3.3-2 顺铣和逆铣的比较

(a)顺铣;(b)逆铣

铣削加工前我们首先要了解顺铣和逆铣的区别,以防止加工过程中出现不必要问题。

根据铣刀在切削时对工件作用力的方向与工件移动方向的区别分顺铣和逆铣。

(1)顺铣。铣刀旋转方向与工件送进方向相同时的铣削。即铣刀刀齿作用在工件上的力,这个作用力在进给方向上的分力,与工件的进给方向相同时称为顺铣,如图3.3-2(a),由于丝杠螺母间隙,在顺铣时的铣削力与工作台运动方向一致,所以会拉动工作台,拉动的距离等于丝杠与螺母之间的间隙。当工件在进给方向上突然增加这个移动量后,使铣刀后一个刀齿的切削量突然增加,一般要比原来的进给量增加几倍甚至几十倍。这样往往由于刀齿的切削量过多而使刀齿折断、刀轴弯曲,甚至使工件和夹具产生位移。进而使工件、夹具以至机床遭到损坏。所以在没有消除丝杠与螺母之间的间隙之前,不能用顺铣进行加工。

(2)逆铣。铣刀旋转方向与工件送进方向相反时的铣削。即铣刀刀齿作用在工件上的力,这个作用力在进给方向上的分力,与工件的进给方向相反时称为逆铣,如图3.3-2(b)所示。由于在逆铣时的铣削力与工作台运动方向相反,所以不会拉动工作台。那么顺铣时的不利现象就不会出现。所以在铣床上通常都采用逆铣来进行加工。

顺铣与逆铣的比较:虽然顺铣由于工作台传动丝杠与螺母之间存在间隙的缘故,所以在实际使用中受到限制。但是若把间隙减少到极小,如不超过0.03mm时,还是可以采用顺铣来进行铣削的。因为顺铣也有许多优点:

(1)逆铣时,铣削力作用在工件上的垂直分力是向上的,尤其在刚切到工件时更为显著。这个力有可能把工件从夹具中挑出来。顺铣时,这个垂直分力是向下的,有压住工件的作用,因而这个力是有利的。尤其在加工不易夹紧的工件和长而薄的工件时,顺铣的这个优点就更加显著。

(2)逆铣时,切屑由薄到厚,刀刃开始切到工件时的铣削厚度接近于零,所以切不进去,需滑动一小段距离后才切入工件,刀刃容易磨损。顺铣时,刀刃一开始就切入工件,切屑由厚到薄,故刀刃比较逆铣时磨损小,铣刀耐用度高。

(3)逆铣时,刀刃在开始滑动阶段时,工件对铣刀的作用力是向上的。刀刃切入工件后,工件对铣刀的作用力是向下的。由于作用力在方向上的变化,铣刀往往产生较大的周期性振动,影响加工表面的粗糙度。另外加工表面由于受到刀刃在滑动时的冷挤压作用,表面质量也受到影响。顺铣时就没有上述情况,只是由于切屑薄厚的变化而使铣削力在大小上有所改变,但是当同时参加切削的刀刃有两个或两个以上时,切削力的变化就很小。因此铣刀产生的振动小,加工出的表面质量也好。

(4)逆铣时,进给运动的力要克服铣削力在进给方向的分力和摩擦阻力,所以进给运动的力较大,消耗的动力也大。顺铣时进给方向的分力与进给运动方向一致,故需要的力和消耗的动力均小。

顺铣较逆铣有许多优点,不过由于顺铣时刀齿一开始就切到工件的表面,因此对表面有硬皮的毛坯工件,用顺铣不太合适。

综上所述,对不易夹牢的工件和薄而长的工件,应采用顺铣。另外,当铣削力的水平分力小于工作台的摩擦阻力时,如铣削量极小的精加工和切断薄型工件等,也可采用顺铣。

上面介绍的是用圆柱铣刀或圆盘形铣刀在铣削时的顺铣和逆铣。用端铣刀铣削时,由于铣刀与工件之间的位置不同,因而也会出现顺铣和逆铣的现象。

非对称切削在用端铣刀和立铣刀铣削时,工件偏在铣刀的一边,称为非对称切削,如图3.3-3所示。在作非对称切削时也有顺铣和逆铣的区别。图3.3-3(a)所示的情况,铣削力在进给方向的合力,与进给方向相反,所以是逆铣。图3.3-3(b)所示的是铣削力与进给方向相同,所以是顺铣。

图3.3-3 非对称切削

(a)逆铣;(b)顺铣

在用端铣刀作逆铣时,工件并没有受到向上的垂直分力。而顺铣时,工件也并没有受到向下压的力。此外,当铣刀的直径大于工件的宽度时,刀齿也不会产生滑移的现象,所以用端铣刀作逆铣时,就没有像用圆柱铣刀进行逆铣时那样会产生各种不良现象。但是用端铣刀作顺铣时,同样会拉动工作台,而使铣刀、工件以致夹具等遭到损坏。所以用端铣刀进行铣削时,都应采用逆铣的方式。

对称切削在铣削时,工件处在铣刀的中间,如图3.3-4所示。端铣刀在作对称切削时,刀齿对工件的作用力,在前半边时与进给方向是相反的,而在后半边时是与进给方向一致的。其平均值是垂直工件的。对窄长的工件,在受到这个垂直力后,会产生很大的振动,甚至会使工件产生变形和弯曲。另外,由于铣削力方向不断改变,对用刀齿少的端铣刀切削时,也有可能拉动工作台。所以在用端铣刀进行铣削时,只有在工件的宽度很宽,而且接近于铣刀直径的情况下才用对称切削,否则尽量不用。

图3.3-4 对称切削

4.切削用量选择

用端铣刀铣平面,学生实训时,切削用量的选择如下。

1)切削钢材时

主轴转速选择n＝1000v/3.14D;

式中,v为铣削速度,可从机械工业手册中查出;D为铣刀铣削回转直径。

通过计算主轴转速n一般取500～600r/min

切削深度ap＝0.1～2mm

走刀量选择f＝35～60mm/min

2)铣削铸件时

主轴转速选择n一般取300～400r/min

切削深度ap＝0.1～2mm

走刀量选择f＝40～60mm/min;

5.平面铣削加工过程

(1)读图分析、检查毛坯、确定加工次数(粗加工、精加工)。

(2)选刀、检查设备、调整切削用量。

(3)选择、安装、校正夹具,装刀,装工件,选择较大较平整的面作为装夹基准面,且装夹时工件应夹紧,敲实。

对于大型工件要用压板安装工件如图3.3-5所示。

图3.3-5 压板安装工件

(4)开车对刀:以工件最高点对刀。把主轴旋转起来,调整纵向与升降工作台,使刀尖轻轻划上工件表面,退出工件,上升工作台调整切削深度(注意:把刀具旋转起来叫开车)。

(5)启动自动走刀电动机,纵向打自动,铣完整个平面(走刀是铣削加工过程)。

(6)工作台下降,快速退回纵向工作台(退刀是刀具跟工件分离并回退)。

(7)测量:检查所剩余量,决定下一刀的吃刀深度。

(8)将所剩余量逐步加工到工艺要求的尺寸后降下工作台,退出工件。

(9)停止主轴,退工作台,卸下工件。

(10)打扫卫生:

①用小毛刷打扫机床上各个部位的切屑;

②用抹布擦拭机床,并加油;

③打扫场地卫生;

④在打扫完毕后通知老师检查。

三、实训图样(图3.3-6)

图3.3-6 铣平面

四、实训步骤

1.分析图纸

(1)加工精度分析:加工平面的尺寸为120mm×50mm×21mm,平面度公差为0.05mm。

(2)选择毛坯:毛坯是尺寸为130mm×60mm×30mm的矩形体。

(3)工件材料:Q235碳素结构钢。材料的切削性能好,可选用高速钢铣刀,也可以选用硬质合金铣刀。

(4)形体分析:矩形坯件,外形尺寸不大,宜采用机用平口钳装夹。

2.铣削过程

(1)平面加工工序过程:根据图纸的精度要求,本工序拟在立式铣床上采用机夹式硬质合金端铣刀进行加工,加工过程为:坯件测量—安装机用平口钳—装夹工件—安装机夹式硬质合金端铣刀—粗铣平面—精铣平面—检验平面。

(2)选择铣床:选用X5032型铣床。

(3)选择工件装夹方式:选择机用平口钳装夹工件。考虑到毛坯工件比较薄,故采用平行垫铁垫高工件,保证工件高出平口钳10mm。

(4)选择刀具:根据图纸给定的平面宽度尺寸,选择机夹式硬质合金端铣刀,其规格外径为80mm,齿数为4,见表3.3-1。

表3.3-1 圆柱、端铣刀直径的选择(参考) mm

表3.3-2 盘形、锯片铣刀直径的选择 mm

注:如ap、ac不能同时与表中数值统一,而ap(圆柱铣刀)或ac(端铣刀)选择铣刀又较大时,主要应根据ap(圆柱铣刀)或ac(端铣刀)选择铣刀直径。

五、注意事项

(1)铣削前先检查刀盘、铣刀头、工件装夹是否牢固,铣刀头的安装位置是否正确。

(2)铣刀旋转后,应检查铣刀的装夹方向、铣刀的旋转方向是否正确。

(3)调整切削深度时应开车对刀并且刀尖应在工件正上方。

(4)进给中途,不允许停止主轴旋转和工作台自动进给,遇有问题应先降落工作台,再停止主轴旋转和工作台自动进给,或先停进给几秒钟后再停主轴。

(5)进给中途不允许测量工件和用手摸工件。

(6)不能两人同时操作铣床,切屑应飞向床身,以免烫伤人,对刀或铣削时眼睛不能平视工件。

(7)对刀试切调整安装铣刀头时,注意不要损伤刀片刃口。

(8)若采用四把铣刀头,可将刀头安装成阶台状切削工件。

(9)机床上的灯在机床通电状态下应保持常开。

(10)应注意冷却液的使用。