平面及复杂曲面加工

平面及复杂曲面加工

一、铣削

主切削运动是刀具的旋转。卧铣时，平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的。立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产率较高。但由于铣刀刀齿的切入、切出，形成冲击，切削过程容易产生振动，因而限制了表面质量的提高。这种冲击，也加剧了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。在切离工件的一般时间内，可以得到一定冷却，因此散热条件较好。按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，又分为顺铣和逆铣。

顺铣 铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。
逆铣 可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。

铣削的加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为6.3—1.6μm。

普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可以加工出固定的曲面。数控铣床可以用软件通过数控系统控制几个轴按一定关系联动，铣出复杂曲面来，这时一般采用球头铣刀。数控铣床对加工叶轮机械的叶片、模具的模芯和型腔等形状复杂的工件，具有特别重要的意义。

二、铣床
铣床就是用铣刀进行切削加工的机床.

⑴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)及各种曲面.

⑵铣削特点: ①每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会硬气冲突与振动;
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.

⑶铣削方法: ①端铣:常用加工平面
②周铣:
a.逆铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反,特点:提高刀具耐用度,工件Ra保证工件夹持稳固,易打刀.
b.顺铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同.特点:加速刀具后刀面磨损,破坏工件表面Ra,使工件夹持不稳.

⑷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.

三、铣刀

铣刀是一种多刃回转刀具.铣削时同时参加切削的切削刃较长,且无空行程,Vc也较高,所以生产率较高.

三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数控铣的方法或特种加工方法。仿形铣必须有原型作为靠模。加工中球头仿形头，一直以一定压力接触原型曲面。仿形头的运动变换为电感量，加工放大控制铣床三个轴的运动，形成刀头沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。数控技术的出现为曲面加工提供了更有效的方法。在数控铣床或加工中心上加工时，是通过球头铣刀逐点按坐标值加工而成。采用加工中心加工复杂曲面的优点是：加工中心上有刀库，配备几十把刀具。曲面的粗、精加工，可用不同刀具对凹曲面的不同曲率半径，也可选用适当的刀具。同时，可在一次安装中加工各种辅助表面，如孔、螺纹、槽等。这样充分保证了各表面的相对位置精度。

四、磨床
磨床是用磨料磨具(砂轮,砂带,油石和研磨料)为工具进行切削加工的机床.广泛用于零件的精加工,尤其是淬硬钢件,高硬度特殊材料及非金属材料(如陶瓷)的精加工。
磨床种类很多,其主要类型有:外圆磨床,内圆磨床,平面磨床,工具磨床，刀具和刃具磨床及各种专门化磨床.此外还有珩磨机,研磨机和超精加工机床等。
⑴外圆磨床:主要用于磨削内,外圆柱和圆锥表面,也能磨阶梯轴的轴肩和端面,可获得IT6-IT7及精度Ra在1.25--0.08μm之间. 主参数:最大磨削直径
⑵无心外圆磨床:工件放在砂轮和导轨之间,由托板支撑进行磨削。
无心外圆磨床与外圆磨床相比,具有以下优点:
①生产率高(无须打中心空,且装夹省时),所以多用于成批生产和大量生产
②磨削表面尺寸精度,几何形状精度较高,Ra小
③能配上自动上料机构,实现自动化生产
⑶内圆磨床:用于磨圆柱孔和圆锥孔,其主参数是最打磨削内孔直径
⑷平面磨床:分为卧轴矩台式磨床(生产率低些,但加工精度较高,Ra较小,属于周边磨削),立轴矩台式磨床,立轴圆台式磨床(生产率高,但加工精度较低,Ra较大,属于端面磨削),卧轴圆台式磨床。
五、砂轮
砂轮的特性主要由磨料,粒度,结合剂,硬度,组织几形状尺寸等因素决定。

六、齿轮加工机床
在金属切削机床中,用来加工齿轮轮齿的机床称为齿轮加工机床。
齿轮加工机床分为:
⑴圆柱齿轮加工机床主要由滚齿机、插齿机等。
⑵圆锥齿轮加工机床有加工直齿锥齿齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿齿轮的铣齿机。
⑶用来精加工齿轮齿面的机床有珩齿机、剃齿机和磨齿机等。
七、齿轮加工方法
齿轮齿面加工方法可分为两大类：成形法和展成法。成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动和直线移动。展成法加工齿面的常用机床有滚齿机、插齿机等。
（一）成形法:是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿.
①盘状齿轮铣刀:为铲齿成形铣刀,其加工精度,生产率都较低,但结构简单,成本低.刀具是旋转运动;铣刀眼齿轮坯的轴向移动。
②指状齿轮铣刀:加工模数较大齿轮.(m=10-100mm),如:直齿,斜圆柱齿,人字齿。

（二）范成法(包络法或展成法):是利用齿轮的啮合原理进行切削的,只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮,其加工精度和生产率比成形法高,因而应用也最广泛.采用范成法的加工齿轮的机床有滚齿机,插齿机,磨齿机,剃齿机和珩齿机等.
（三）齿轮精加工方法:剃齿,珩齿,磨齿,研齿。
（四）齿轮粗加工方法:铣齿,滚齿,插齿 。