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项目8
铣削加工
☆新授：
◆项目8◆铣削加工【1】
一、铣床
铣削加工是应用相切法成形原理，用多刃回转体刀具在铣床上对平面、台阶面、沟槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面进行加工的加工工艺方法，是目前应用最广泛的加工方法之一。铣削加工时，铣刀的旋转是主运动，铣刀或工件沿坐标方向的直线运动或回转运动是进给运动。不同坐标方向运动的配合联动和不同形状的刀具相配合，可以实现不同类型表面的加工。
图8-1 常见的铣削加工工艺类型
铣削加工可以对工件进行粗加工和半精加工，其加工精度可达IT7~IT9，精铣表面时表面粗糙度值可达Ra3.2~1.6μm。
铣刀的每一个刀齿相当于一把切刀，同时多齿参加切削，就其中一个刀齿而言，其切削加工特点与车削加工基本相同。但整体刀具的切削过程又有其特殊之处，主要表现在以下几个方面：
（1）铣削加工生产率高。由于多个刀齿参与切削，切削刃的作用总长度长，每个刀齿的切削载荷相同时，总的金属切除率就会明显高于单刃刀具切削的效率。
（2）断续切削。铣削时，每个刀齿依次切入和切出工件，形成断续切削，切入和切出时会产生冲击和振动。此外，高速铣削时刀齿还经受周期性的温度变化即热冲击的作用。这种热和力的冲击会降低刀具的寿命。振动还会影响已加工表面的粗糙度。
（3）容屑和排屑。由于铣刀是多刃刀具，相邻两刀齿之间的空间有限，每个刀齿切下的切屑必须有足够的空间容纳并能够顺利排出，否则会破坏刀具。
（4）加工方式灵活。采用不同的铣削方式、不同的刀具，可以适应不同工件材料和切削条件的要求，以提高切削效率和刀具寿命。
此外，在铣床上还可以安装孔加工刀具，如钻头、铰刀和搅刀来加工工件上的孔。一般铣刀是多齿刀具，铣削时可采用较大的铣削深度和进给量，因此，铣削是一种生产率比较高的加工方法。
但是，铣削时切削力较大，而且切削力的变化也比较大，因此，要求铣床有较大的功率，还要求铣床和夹具有较好的刚性。一般来说，铣削属于粗加工和半精加工的范畴。
1、铣床的组成
X6132型万能升降台铣床由下列部分组成（图8-2）。
（1）床身
床身是铣床的主体，用来安装和连接铣床的其他部件，如主轴、升降台、横梁、主电动机以及主传动变速机构等。床身的前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动导向用；床身的上部有燕尾形水平导轨，供横梁前后移动导向用；床身的后面装有主电动机，通过安装在床身内部的主传动装置和变速操纵机构，使主轴旋转；床身的左侧壁上有一手柄和转速盘，用以变换主轴转速。变速应在停车状态下进行。
图8-2 X6132型万能升降台铣床外形图
1——床身；2——主轴；3——刀杆；4——横梁；5——工作台；6——床鞍；7——升降台；8——底座；9——主电动机
图8-2 X6132型万能升降台铣床外形图
1——床身；2——主轴；3——刀杆；4——横梁；5——工作台；6——床鞍；7——升降台；8——底座；9——主电动机
（2）横梁
横梁可以借助齿轮、齿条前后移动，调整它的伸出长度，并用两个偏心螺杆机构夹紧。在横梁上安装着支架，用来支承刀杆的悬伸端，以增加刀杆的刚性。支架的位置，可以根据需要进行调整并锁紧。支架内装有滑动轴承，轴承与刀杆的间隙可手动调整。
图8-2 X6132型万能升降台铣床外形图
1——床身；2——主轴；3——刀杆；4——横梁；5——工作台；6——床鞍；7——升降台；8——底座；9——主电动机
（3）升降台
升降台是工作台的支座，它上面安装着工作台、床鞍和回转盘。它的内部装有进给电动机和进给变速机构，以使升降台、工作台、床鞍做进给运动和快速移动。
升降台前面左下角有一蘑菇形手柄（图8-2），用以变换进给速度。变速允许在机床运行中进行。
升降台和床鞍的机动操纵是靠升降台左侧的手柄来控制的。操纵手柄有两个，它们是联动的，以适应操作工人在不同的位置上方便地操纵机床。手柄有：向上、向下、向前、向后及停止5个工作位置，其扳动方向与工作台进给方向一致。
图8-2 X6132型万能升降台铣床外形图
1——床身；2——主轴；3——刀杆；4——横梁；5——工作台；6——床鞍；7——升降台；8——底座；9——主电动机
（4）床鞍
床鞍安装在升降台的横向水平导轨上，可沿平行于主轴轴线方向（横向）移动，使工作台做横向进给运动。安装在工作台上的工件，通过工作台、床鞍和升降台在三个互相垂直方向的移动来满足加工的要求。
（5）回转盘
回转盘在工作台和床鞍之间，它可以带动工作台绕床鞍的圆形导轨中心在水平面内转动±450，以便铣削螺旋槽等特殊表面。
图8-2 X6132型万能升降台铣床外形图
1——床身；2——主轴；3——刀杆；4——横梁；5——工作台；6——床鞍；7——升降台；8——底座；9——主电动机
（6）工作台
工作台安装在回转盘的纵向水平导轨上，可沿垂直于或交叉于（当工作台被扳转角度时）主轴轴线的方向移动，使工作台做纵向进给运动。工作台的台面上有三条T形槽，用来安装压板螺柱，以固定夹具或工件。工作台前侧面有一条小T形槽，用来安装行程挡块。工作台的机动操纵手柄也有两个，分别在回转盘的中间和左下方。操纵手柄有向左、向右及停止三个工作位置。其扳动方向与工作台进给方向一致。工作台的台面宽度，是标志铣床规格的主要参数。
（7）主轴
主轴用来安装铣刀或者通过刀杆来安装铣刀，并带着它们一起旋转，以便切削工件。铣床主轴是一根空心轴，用以通过拉杆，前端有锥度为7：24的精密锥孔，用来安装刀具或刀杆的锥柄部分，起定心作用（图8-3（a））。主轴前端有精密的外圆柱面和端面，用来安装大直径的面铣刀（图8-3（b））。在主轴的前端面上装有两个端面键，它与刀杆或面铣刀的键槽配合，以传递转矩。
图8-3 铣床主轴
1——锁紧螺母；2——拉杆；3——刀杆；4——主轴；5——端面键
2、铣床的运动
（1）主运动
铣床的主运动是主轴的旋转运动。X6132型万能升降台铣床的传动系统如图8-4所示，由7.5kW、1450r/min的主电动机驱动，经Φ150mm/Φ290mm的V带传动，再经Ⅱ-Ⅲ轴间的三联滑移齿轮变速组、Ⅲ-Ⅳ轴间的三联滑移齿轮变速组和Ⅳ-Ⅴ轴间的双联滑移齿轮变速组，使主轴获得3×3×2=18级转速，转速范围为30~1500r/min。主轴旋转方向的改变由主电动机正、反转实现。主轴的制动由电磁制动器M来控制。
图8-4 X6132型万能升降台铣床传动系统
图8-4 X6132型万能升降台铣床传动系统
X6132型万能升降台铣床主运动的传动路线表达式如图8-5所示。
图8-5 X6132型万能升降台铣床主运动的传动路线
（2）进给运动
铣削中，铣床工作台相对铣刀的缓慢移动为进给运动。X6132型万能升降台铣床工作台在相互垂直的三个方向做进给运动。如图8-4所示，它由1.5kW、1410r/min的进给电动机驱动，经锥齿轮副17/32传至轴Ⅵ，经齿轮副20/44传至轴Ⅶ，再经Ⅶ-轴间和Ⅷ-Ⅸ轴间两组三联滑移齿轮变速组以及Ⅷ-Ⅸ轴间的曲回机构，经离合器M1，将运动传至Ⅹ轴。Ⅹ轴的运动经电磁离合器 M3、M4以及端面齿离合器M5的不同接合，使工作台获得垂直、横向和纵向三个方向的进给运动。
图8-4 X6132型万能升降台铣床传动系统
图8-4 X6132型万能升降台铣床传动系统
（3）辅助运动
工作台带动工件快速接近铣刀的运动是铣床的辅助运动。
X6132型万能升降台铣床的工作台、床鞍以及升降台均有快速移动。它是由进给电动机驱动，经锥齿轮副17/32传至轴VI，经齿轮副40/26、44/42并经电磁离合器M2将运动传至Ⅹ轴，使Ⅹ轴快速旋转，经齿轮副38/52传出，即可利用离合器M3、M4、M5接通垂向、横向和纵向的快速移动。快速移动的方向变换由进给电动机正、反转来实现。
图8-4 X6132型万能升降台铣床传动系统
X6132型万能升降台铣床进给运动及快速移动传动路线表达式如图8-6所示。
图8-6 X6132型万能升降台铣床进给运动及快速移动传动路线
3、常见铣床的种类与型号的含义
（1）常见铣床的种类
前面我们了解了卧式万能升降台铣床的组成，它因有了回转盘而被称为卧式万能升降台铣床，而没有回转盘的就称之为卧式升降台铣床。生产中常见的铣床除了以上两种以外，常用的还有：
1）立式铣床
立式铣床与卧式铣床的不同之处，是主轴与工作台台面垂直，呈立式布置（图8-7）。按照铣头与床身的关系又有两种结构形式：一种铣头与床身做成一个整体，另一种铣头与床身不是一体。根据加工的需要，可以将铣头扳转一个角度，使主轴与工作台面倾斜。
立式铣床是一种生产率比较高的机床，操作时观察加工情况也比较方便，能够安装面铣刀、立铣刀、键槽铣刀及半圆键铣刀等，来加工平面、台阶面、斜面、键槽等，还可以加工内、外圆弧面，T形槽以及凸轮。它是一种应用很广的机床。
图8-7 立式铣床
2）万能工具铣床
万能工具铣床如图8-8所示，它是一种灵活方便、精度较高并配备有多种附件的机床。其立式主轴可换成卧式主轴，水平工作台也可换成万能角度工作台，从而方便地加工多种形状复杂的零件。由于这种铣床结构小巧、组合面较多、刚性比较小，加之机床功率不大，因此主要适用于工具车间切削工、夹、量具等。
图8-8 万能工具铣床
3）龙门铣床
龙门铣床如图8-9所示。它呈龙门式结构，刚性大、功率大，主要用于成批生产大、中型零件的平面加工。由于在其两侧立柱及横梁上分别装有铣削动力头，工作台台面大、行程长，因此，它可以安装多把铣刀，对多个工件同时铣削，生产率很高。
图8-9 龙门铣床
（3）铣床型号的含义
生产中常见的X6132型万能升降台铣床的型号，是按国家标准《金属切削机床型号编制方法》（GB/T 15375——2008）编制的，其含义如图8-10所示。
图8-10 X6132型万能升降台铣床的型号含义
X6132型万能升降台铣床的主要技术规格，见表8-1。
表8-1 X6132型万能升降台铣床的主要技术参数
序号 技术规格 技术参数 备注
1 工作台的工作面积（宽×长） 320mm×1250mm
2 工作台最大机动行程长度：纵向 860mm
3 工作台最大机动行程长度：横向 240mm
4 工作台最大机动行程长度：垂直方向 3O0mm
5 主轴锥孔锥度 7：24
6 主轴轴线至工作台面间的距离：最大 350mm
7 主轴轴线至工作台面间的距离：最小 3Omm
8 主轴转速 30~1500r/min 18级
9 工作台进给速度：纵向 10~10O0mm/min 21级
10 工作台进给速度：横向 10~10O0mm/min 21级
11 工作台进给速度：垂直方向 3.3~333mm/min 21级
12 纵向、横向快速移动速度 2300mm/min
13 垂直方向快速进给速度 766.6mm/min
14 主电动机功率 7.5kW
15 进给电动机功率 1.5kW
★★★课堂小结 ◆项目7◆零件的结构工艺性
一、零件结构工艺性及其影响因素（零件结构工艺性的概念；零件结构设计工艺性的影响因素）；二、零件结构的切削加工工艺性（切削加工对零件结构工艺性的要求；零件结构的切削加工工艺性实例分析）；三、零件结构的装配工艺性
◆项目8◆铣削加工【1】
一、铣床（铣床的组成；铣床的运动；常见铣床的种类与型号的含义）
★★★★技能训练或作业——另行统一安排。
★★★★★预习安排
◆项目8◆铣削加工【2】
二、铣削方法（铣刀的种类与选用；铣刀的装夹；铣削方式；铣削用量的选择；常用铣削方法）
作业11：完成时间安排。

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