第二章铣削加工工艺基础课件.pptx
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1、2023年2月7日星期二第二章铣削加工工艺基第二章铣削加工工艺基础础成为加工误差。工艺系统的各种误差即成为影响加工精度的要素,按其性质不同,可归结为四个方面:工艺系统的几何误差、工艺系统因受力变形惹起的误差、工艺系统受热变形惹起的误差和工件内应力惹起的误差。一)工艺系统的几何误差 工艺系统的几何误差是机床、夹具、刀具及工件自身存在的误差,又称为工艺系统的静误差。静误差主要包括加工原理误差、机床的几何误差、夹具和刀具误差及工件定位误差和调整误差等。1、加工原理误差它是指采用了近似的加工工方法所惹起的误差。如加工列表曲线时用数学方程曲线迫近被加工曲线所发生的迫近误差、用直线或圆弧插补方法加工非圆曲
2、线时发生的插补误差等,减小此类误差的方法是提高迫近和插补精度。2、机床的几何误差它包括机床的制造误差、装置误差、和运用后发生的磨损等。对加工精度影响较大的主要是机床主轴误差、导轨误差和传动误差。1)机床主轴误差 机床主轴是装置工件或刀具的基准,并将切削主运动和动力传给工件或刀具。因此,主轴的回转误差直接影响工件的加工精度。机床主轴的回转误差包括径向回转误差和轴向回转误差两个局部。径向误差主要影响工件的圆度,径向误差主要影响被加工面的平面度误差和垂直度误差。2)机床导轨误差机床床身导轨是确定各主要部件相对位置的基准和运动的基准。它的各项误差直接影响工件的加工精度。它对较长工件的影响不很大,但当工
3、件较长时,其影响就不可无视。3)传动误差机床的切削运动是经过某些传动机构来完成的,这此机构自身的制造、装配误差和任务中的磨损,将惹起切削运动的不准确。3、刀具误差、夹具误差与工件定位误差 1)刀具误差机械加工中的刀具分为普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具三类。普通刀具,如车刀、铣刀等,车刀的刀尖圆弧半径和铣刀的直径值在经过半径补偿功用停止补偿时,假设因磨损发作变化就会影响加工尺寸的准确性。定尺寸的刀具如钻头、铰刀、拉刀等,它们的尺寸、外形误差以及运用后的磨损将会直接影响加工外表的尺寸与外形;刀具的装置误差会使加工外表尺寸扩展如铣刀装置时刀具轴线与主轴轴线不同轴,就相当于加大了刀具半径。成形刀具的外
4、形误差那么直接影响加工外表的形装精度。2)夹具误差夹具误差主要是指定位元件、对定位装置及夹详细等零件的制造、装配误差及任务外表磨损等。夹具确定工件与刀具机床间的相对位置,所以夹具误差对加工精度,尤其是加工外表的相对位置精度,有很大影响。3)工件定位误差工件的定位误差是指由于定位不正确所惹起的误差,它对加工精度也有直接的影响。4、调整误差在机械加工时,工件与刀具的相对位置需求停止必要的调整如对刀、试切才干准确。因此,除要求机床、刀具和夹具应具有一定的精度外,调整误差也是主要要素之一。影响调整误差的主要要素有:测量误差、进给机构微量位移误差、重复定位误差等。二)工艺系统受力变形惹起的加工误差在机械
5、加工进程中,工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力、惯性力等外力作用下会惹起相应的变形和在衔接处发生位移,致使工件和刀具的相对位置发作变化,从而惹起加工误差。普通状况下,这种误差往往占工件总加工误差的较大比重。工艺系统的刚度:刚度是物体或系统抵抗外力使其发作变形的才干。用变形方向上的外力与变形量的比值K来表示。K F/Y式中:F 静载外力NY 在外力作用方向上的静变形量mm机械加工进程中,由吃刀抗力FY惹起的工艺系统受力变形对加工精度影响最大,所以常用吃刀抗力测定机床的静刚度,即K Fy/Y 变形量Y Fy/K由上式可以看出,要减小因受力而惹起的变形,就要提高工艺系统的刚度。圆柱铣刀在加工中相
6、当于一个悬臂梁,其长径比就决议了其刚度的大小,加工时就要留意依据切削用量选择适宜的铣刀长径比。三)工艺系统热变形所惹起的加工误差工艺系统在各种热源作用下将发生复杂的热变形,使工件和刀具的相对位置发作变化,或因加工后工件冷却收缩,从而惹起加工误差。数控机床大多停止精细加工,由于工艺系统热变形惹起的加工误差约占总误差的40-70%。因此,许少数控机床要求任务环境坚持恒温,在加工进程中运用冷却液等方法可以有效地减小工艺系统的热变形。四)工件内应力所惹起的变形所谓内应力是指当外部的载荷去除以后,依然残存在工件外部的应力。假设零件的毛坯或半成品有内应力,那么在继续加工时被切去一层金属,破坏了原有外表上的
7、平衡,内应力将重新散布,工件发作变形,这种状况在粗加工时最为清楚。惹起内应力的主要缘由是热变形和力变形。在铸、锻、焊、热处置等热加工进程中,由于毛坯各局部冷却收缩不平均而惹起的应力称为热应力。在停止冷轧、冷校直和切削时,由于毛坯或工件受力不平均,发生局部变形所惹起的内应力称为塑变应力。去除工件内应力的方法是停止时效处置,时效处置分为自然时效和人工时效两种,自然时效是在大气温度变化的影响下使内应力逐渐消逝的时效处置方法,普通需求二、三个月甚至半年以上的时间。人工时效是使毛坯或半成品加热后随加热炉缓慢冷却,到达加快内应力消逝的时效处置方法,用时效短。大型零件、精度要求高的零件在粗加工后要经过时效处
8、置才干停止精加工;精度要求特别高的工件要经过几次时效处置。二外表质量剖析二外表质量剖析零件的外表质量包括外表粗糙度、外表波度零件的外表质量包括外表粗糙度、外表波度和外表层物理力学功用等三个方面的内容。和外表层物理力学功用等三个方面的内容。外表粗糙度是指外表微观几何外形误差,外外表粗糙度是指外表微观几何外形误差,外表波度是指周期性的几何外形误差,外表层物理表波度是指周期性的几何外形误差,外表层物理力学功用主要是指外表冷作硬化和剩余应力等。力学功用主要是指外表冷作硬化和剩余应力等。影响外表质量的要素影响外表质量的要素1 1、影响外表粗糙度的的要素影响外表粗糙度的的要素1)1)刀具切削刃的几何外形刀
9、具切削刃的几何外形 刀具相对工件刀具相对工件作进给运动时,在加工外表上留下了切削层残留作进给运动时,在加工外表上留下了切削层残留面积,其外形完全是刀具切削刃外形在加工进程面积,其外形完全是刀具切削刃外形在加工进程中的复映。残留面积越大,外表粗糙度越大。在中的复映。残留面积越大,外表粗糙度越大。在减小切削层残留面积可以采取减小刀具主、副偏减小切削层残留面积可以采取减小刀具主、副偏角和增大刀尖圆弧半径等措施。角和增大刀尖圆弧半径等措施。2)工件资料的性质 切削塑性资料时,切削变形大,切屑与工件分别发生的撕裂作用,加大了外表粗糙度。所以在切削中、低碳钢时,为改善切削功用可在加工行停止调质或正火处置。
10、普通状况下,硬度在HB170-230范围内的资料切削功用较好。切脆性资料进,切屑呈碎粒状,由于切屑崩碎时会在外表留下麻点,使外表粗糙。假设降低切削用量,运用煤油润滑冷却,那么可减轻切屑崩碎现象,减小外表粗糙度。3)切削用量 在一定的切削速度范围内,加工塑性资料容易发生积屑瘤或鳞刺,应避开这个切削速度范围普通为小于80m/min时。适当减小进给量可减小残留面积,减小粗糙度值。普通背吃刀量对外表粗糙度值影响不大。4)工艺系统的振动 工艺系统的振动分为强迫振动和自激振动两类。强迫振动是由外界周期性搅扰力的作用而惹起的,如断续切削,旋转零、部件不平衡,以及传动系统的制造和装配误差等惹起的振动是强迫振动
11、。自激振动是在切削进程中,由工艺系统自身激起的,自激振动随同整个切削进程。减小强迫振动的主要途径是消弭振源,采取隔振措施和提高系统刚度等。抑制自激振动的主要措施是合理地确定切削用量和刀具的几何角度,提高工艺系统各环节的抗振性如添加接触刚度,加工时添加工件的辅佐支承以及采用减振器等措施。2、影响外表冷硬、剩余应力的要素 1)影响外表冷硬的要素 影响外表冷硬的主要要素是刀具的几何外形和切削用量。刀具的刃口圆弧半径大,对外表层的挤压作用大,使冷作硬化现象严重。增大刀具前角,可减小切削层塑性变形水平,冷硬现象减小。切削速度适当增大,切削层塑性变形增大,冷硬严重,此外,工件资料塑性大,冷硬也严重。2)影
12、响外表剩余应力的要素 如切削温度不高,外表层以冷塑变形为主,将发生剩余压应力;如切削温度高,外表层发生热塑变形,将发生剩余拉应力,外表剩余应力将惹起工件变形,尤其是外表拉应力将会降低其疲劳强度。外表剩余应力可经过光整加工、外表强化、外表热处置和时效处置等方法消弭。第二节第二节 工件的装夹与定位基准的选择工件的装夹与定位基准的选择 铣床和加工中心加工零件时普通只需求有复铣床和加工中心加工零件时普通只需求有复杂的定位、夹紧机构,其原理与通用镗、铣床夹杂的定位、夹紧机构,其原理与通用镗、铣床夹具是相反的,常用的夹具有各种压板、虎钳、分具是相反的,常用的夹具有各种压板、虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等,
13、小批量消费可以运用度头和三爪自定心卡盘等,小批量消费可以运用组合夹具、可调夹具,大批量消费可以运用公用组合夹具、可调夹具,大批量消费可以运用公用夹具。夹具。一、常用的工件装夹方法一、常用的工件装夹方法 铣削件在机床上的装置大多采用一面两销定铣削件在机床上的装置大多采用一面两销定位,直接在工件上找正,有夹具那么在夹具上找位,直接在工件上找正,有夹具那么在夹具上找正。正。所谓找正,是指把千分表或百分表固定在机床床身某个位置,表针压在工件或夹具的定位基准面上,然后使机床任务台沿垂直于表针的方向移动,调整工件或夹具的位置使指针基本坚持不动,那么说明工件的定位基准面与机床该方向的导轨平行。如图2-1所示
14、。对加工内容多的零件应应用夹具采用一面两销的方式装夹,对夹具的基本要求是:1)夹紧机构或其他元件不能影响进给,加工部位要开敞。为坚持工件在本工序中一切需求完成的待加工面充沛暴露在外,夹具要尽能够开敞,因此要求夹持工件后夹具上一些组成件如定位块、压块和螺栓等不能与刀具运动轨迹发作干预。图2-1 在任务台上找正工件夹紧机构元件与加工面之间应坚持一定的平安距离,同时要求夹紧机构元件能低那么低,以防止夹具与机床主轴套筒或刀套、刀具在加工进程中发作碰撞。2)为坚持零件装置方位与机床坐标系及编程坐标系方向的分歧性,夹具应能保证在机床上完成定向装置,还要求能使零件定位面与机床之间坚持一定的坐标联络。3)夹具
15、的刚性和动摇性要好。夹紧力应尽量接近主要支撑点,尽量不采用在加工进程中改换夹紧点的设计。二、定位基准的选择 1、选择定位基准的基本要求:遵照六点定位原那么,在选择定位基准时要片面思索各个工位的加工状况,满足三个要求:1)所选基准应能保证工件定位准确,装卸方便、迅速,夹紧牢靠,夹具结构复杂。2)所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算复杂。3)保证各项加工精度。2、选择定位基准的原那么1)尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。这样不只可以防止因基准不重合惹起的定位误差,保证加工精度,而且可以简化顺序编制。2)当零件的定位基准与设计基准不能重合且加工面与基设计基准又不能在一次装置内同时加工时,应仔细剖
16、析装配图纸,确定该零件设计基准的设计功用,经过尺寸链的计算,严厉规则定位基准与设计基准间的公差范围,确保加工精度。3)当无法同时完成包括设计基准在内的全部外表加工时,要思索用所选基准定位后,一次装夹可以完成全部关键精度部位的加工。4)定位基准的选择要保证完成尽能够多的加工内容,为此,要思索便于各个外表都能被加工的定位方式。5)批量加工时,零件定位基准应尽能够与树立工件坐标系的对刀基准重合。可直接按定位基准对刀,增加对刀误差。但在单件加工每加工一件对一次刀时,工件坐标系原点和对刀基准的选择主要思索便于编程和测量,可不与定位基准重合。6)必需屡次装置时应听从基准一致原那么。第三节第三节 工艺规程工
17、艺规程 一、走刀路途和加工顺序确实定一、走刀路途和加工顺序确实定走刀路途是刀具在整个加工工序中相关于工走刀路途是刀具在整个加工工序中相关于工件的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,而且件的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,而且也反映收工步加工的顺序。工步顺序是指同一道也反映收工步加工的顺序。工步顺序是指同一道工序中,各个外表加工的先后顺序。它对零件的工序中,各个外表加工的先后顺序。它对零件的加工质量、加工效率和数控加工中的走刀路途有加工质量、加工效率和数控加工中的走刀路途有直接影响,应依据零件的结构特点和工序的加工直接影响,应依据零件的结构特点和工序的加工要求等合理布置。在确定走刀路途时,主要思
18、索要求等合理布置。在确定走刀路途时,主要思索以下几点:以下几点:1 1、对点位加工的数控机床,如钻、镗床要、对点位加工的数控机床,如钻、镗床要思索尽能够延长走刀路途,以增加空程时间,提思索尽能够延长走刀路途,以增加空程时间,提高加工效率。高加工效率。2、为保证工件轮廓外表加工后的粗糙度要求,最终轮廓应布置最后一次走刀延续加工。3、刀具的进退刀路途必需仔细思索,要尽量防止在轮廓处停刀或垂直切入切收工件,以免留下刀痕。在铣削零件外轮廓时,铣刀应从轮廓的延伸线上切入切出,或从轮廓的切向切入切出。在铣削内轮廓时,应从轮廓的切向切入切出,如图22。应尽量防止如图23所示的径向直进刀,以防止在工件外表上留
19、下刀痕。4、铣削轮廓的加工路途要合理,普通采用双向切削、单向切削和环形的走刀方式如图2-4所示。在铣削封锁的内轮廓时,刀具的切入或切出不允许外延,最好选在两面的接壤处,否那么,会发生刀痕。为保证外表质量,普通选择图2-5所示的走刀路途。5、在镗孔加工中,假定孔的位置精度要求高时,加工路途和定位方向应坚持分歧。如图2-6所示镗4个孔。假定按路途最短,加工顺序为1-2-3-4。假定按加工路途与定位方向分歧,加工顺序为1-2-4-3。(c)(b)(a)图2-2 常用的切入切出方式(a)直线延长线切入切出 (b)切线及切弧切入切出(c)内轮廓切弧切入切出(a)(b)(c)图2-4 轮廓加工的常用走刀方
20、式(a)双向切削(b)单向切削(c)环形切削(a)(b)(c)图2-5 封闭内轮廓常用走刀方式(a)双向切削(b)环形切削(b)(c)双向+环形切削图2-6 单向定位的加工路线图二、刀具的选择二、刀具的选择1、常用的铣刀类型、常用的铣刀类型常用的有圆柱铣刀、立铣刀、硬质合金面铣常用的有圆柱铣刀、立铣刀、硬质合金面铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、半圆键槽铣刀、刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、半圆键槽铣刀、锯片铣刀、角度铣刀和球头铣刀等,如图锯片铣刀、角度铣刀和球头铣刀等,如图2-7所所示。示。2、铣刀主要参数的选择、铣刀主要参数的选择刀具的选择应思索工件材质、加工轮廓类型、刀具的选择应思索工件材质、加工轮
21、廓类型、机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用度等机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用度等要素。普通状况下应优先选用规范刀具特别要素。普通状况下应优先选用规范刀具特别是硬质合金可转位刀具,必要时可采用各种是硬质合金可转位刀具,必要时可采用各种高消费率的复合刀具及其他一些公用刀具。关高消费率的复合刀具及其他一些公用刀具。关于硬度大的难加工工件,可选用全体硬质合金、于硬度大的难加工工件,可选用全体硬质合金、陶瓷刀具、陶瓷刀具、CBN刀具等。刀具等。图2-8面铣刀主要参数1 1面铣刀主要参数的选择如图面铣刀主要参数的选择如图2-82-8所示所示规范可转位面铣刀直径为规范可转位面铣刀直径为1616630
22、mm630mm,应,应依据侧吃刀量依据侧吃刀量aeae,选择适当的铣刀直径,尽量容,选择适当的铣刀直径,尽量容纳工件整个加工宽度,以提高加工精度和效率,纳工件整个加工宽度,以提高加工精度和效率,减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的耐用度。可转位面铣刀有粗齿、细齿和密齿三种。耐用度。可转位面铣刀有粗齿、细齿和密齿三种。粗齿铣刀容屑空间大,常用于粗铣钢件;粗铣带粗齿铣刀容屑空间大,常用于粗铣钢件;粗铣带断续外表的铸件和在颠簸条件下铣削钢件时,可断续外表的铸件和在颠簸条件下铣削钢件时,可选用细齿铣刀。密齿铣刀的每齿进给量较小,主选用细齿铣刀。密齿铣刀的
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