本文關(guān)鍵詞：銑削加工，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

    

1．銑削加工的工藝范圍及特點(diǎn) (1)銑刀是典型的多刃刀具，加工過程有幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削，總的切削寬度較大；銑削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)，有利于進(jìn)行高速切削，故銑削的生產(chǎn)率高于刨削加工。 (2)銑削加工范圍廣，可以加工刨削無法加工或難以加工的表面。例如可銑削四周封閉的凹平面、圓弧形溝槽、具有分度要求的小平面和溝槽等。 (3)銑削過程中，就每個(gè)刀齒而言是依次參加切削，刀齒在離開工件的一段時(shí)間內(nèi)，可以得到一定的冷卻。因此，刀齒散熱條件好，有利于減少銑刀的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命。 (4)由于是斷續(xù)切削，刀齒在切人和切出工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊，而且每個(gè)刀齒的切削厚度也時(shí)刻在變化，這就引起切削面積和切削力的變化。因此，銑削過程不平穩(wěn)；輕易產(chǎn)生振動(dòng)。 (5)銑床、銑刀比刨床、刨刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，銑刀的制造與刃磨比刨刀困難，所以銑削本錢比刨削高。 (6)銑削與刨削的加工質(zhì)量大致相當(dāng)，經(jīng)粗、精加工后都可達(dá)到中等精度。但在加工大平面時(shí)，刨削后無明顯接刀痕，而用直徑小于工件寬度的端銑刀銑削時(shí)，各次走刀間有明顯的接刀痕，影響表面質(zhì)量。 銑削加工適用于單件小批量生產(chǎn)，也適用于大批量生產(chǎn)。 2．銑床及附件

銑床是用銑刀進(jìn)行切削加工的機(jī)床，它的用途極為廣泛。在銑床上采用不同類型的銑刀，配備萬能分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等附件，可以完成如圖1所示的各種典型表面加工。

圖1 銑削的典型加工方法

銑床工作時(shí)的主運(yùn)動(dòng)是主軸部件帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由工作臺(tái)在三個(gè)互相垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。由于銑床上使用的是多齒刀具，切削過程中存在沖擊和振動(dòng)，這就要求銑床在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有較高的靜剛度和動(dòng)剛度。 銑床的類型很多，主要類型有臥式升降臺(tái)銑床、立式升降臺(tái)銑床、工作臺(tái)不升降銑床、龍門銑床、工具銑床；此外，還有仿形銑床、儀表銑床和各種專門化銑床(如鍵槽銑床、曲軸銑床)等。隨著機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控銑床、鏜銑加工中心的應(yīng)用也越來越普遍。 (1)萬能臥式升降臺(tái)銑床

萬能臥式升降臺(tái)銑床是指主軸軸線呈水平安置的，工作臺(tái)可以作縱向、橫向和垂直運(yùn)動(dòng)，并可在水平平面內(nèi)調(diào)整一定角度的銑床。圖2是一種應(yīng)用最為廣泛的萬能臥式升降臺(tái)銑床外形圖。加工時(shí)，銑刀裝夾在刀桿上，刀桿一端安裝在主軸3的錐孔中，另一端由懸梁4右真?zhèn)�刀桿支架5支承，以進(jìn)步其剛度。驅(qū)動(dòng)銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的主軸變速機(jī)構(gòu)1安裝在床身2內(nèi)。工作臺(tái)6可沿回轉(zhuǎn)盤7上的燕尾導(dǎo)軌作縱向運(yùn)動(dòng)，，回轉(zhuǎn)盤7可相對(duì)于床鞍8繞垂直軸線調(diào)整至一定角度(±45°)，以便加工螺旋槽等表面。床鞍8可沿升降臺(tái)9上的導(dǎo)軌作平行于主軸軸線的橫向運(yùn)動(dòng)，升降臺(tái)9則可沿床身2側(cè)面導(dǎo)軌作垂直運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)10及其操縱機(jī)構(gòu)都置于升降臺(tái)內(nèi)。這樣，用螺栓、壓板或機(jī)床用平口虎鉗或?qū)Ｓ脢A具裝夾在工作臺(tái)6上的工件，便可以隨工作臺(tái)一起在三個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)任一方向的位置調(diào)整或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

1-主軸變速機(jī)構(gòu)；2-床身；3-主軸；4-懸梁；5-刀桿支架；
6-工作臺(tái)；7-回轉(zhuǎn)盤；8-床鞍；9-升降臺(tái)；10-進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)
圖2 萬能臥式升降臺(tái)銑床

臥式升降臺(tái)銑床結(jié)構(gòu)與萬能臥式升降臺(tái)銑床基本相同，但臥式升降臺(tái)銑床在工作臺(tái)和床鞍之間沒有回轉(zhuǎn)盤，因此工作臺(tái)不能在水平面內(nèi)調(diào)整角度。這種銑床除了不能銑削螺旋槽外，可以完成和萬能臥式升降臺(tái)銑床一樣的各種銑削加工。萬能臥式升降臺(tái)銑床及臥式升降臺(tái)銑床的主參數(shù)是工作臺(tái)面寬度。它們主要用于中、小零件的加工。

(2)立式升降臺(tái)銑床

立式升降臺(tái)銑床與臥式升降臺(tái)銑床的主要區(qū)別僅在于它的主軸是垂直安置的，可用各種端銑刀(亦稱面銑刀)或立銑刀加工平面、斜面、溝槽、臺(tái)階、齒輪、凸輪以及封閉的輪廓表面等。圖3為常見的一種立式升降臺(tái)銑床外形圖，其工作臺(tái)3、床鞍4及升降臺(tái)5與臥式升降臺(tái)銑床相同。立銑頭1可在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度，以擴(kuò)大加工范圍，主軸2可沿軸線方向進(jìn)行調(diào)整或作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 

1-立銑頭；2-主軸；3-工作臺(tái)；4-床鞍；5-升降臺(tái)
圖3 立式升降臺(tái)銑床

(3)龍門銑床

龍門銑床是一種大型高效能通用機(jī)床，主要用于加工各類大型工件上的平面、溝槽，它不僅對(duì)工件可以進(jìn)行粗銑、半精銑，也可以進(jìn)行精銑加工。圖4為具有四個(gè)銑頭的中型龍門銑床。四個(gè)銑頭分別安裝在橫梁和立柱上，并可單獨(dú)沿橫梁或立柱的導(dǎo)軌作調(diào)整位置的移動(dòng)。每個(gè)銑頭即是一個(gè)獨(dú)立的主運(yùn)動(dòng)部件，又能由銑頭主軸套筒帶動(dòng)銑刀主軸沿軸向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和調(diào)整位置的移動(dòng)，根據(jù)加工需要每個(gè)銑頭還能旋轉(zhuǎn)一定的角度。加工時(shí)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其余運(yùn)動(dòng)均由銑頭實(shí)現(xiàn)。由于龍門銑床的剛性和抗振性比龍門刨床好，它答應(yīng)采用較大切削用量，并可用幾個(gè)銑頭同時(shí)從不同方向加工幾個(gè)表面，機(jī)床生產(chǎn)效率高，在成批和大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。龍門銑床的主參數(shù)是工作臺(tái)面寬度。

 

1-工作臺(tái)；2,6-水平銑頭；3-橫梁；4,5-垂直銑頭
圖4 龍門銑床

(4)銑床附件

升降臺(tái)式銑床配備有多種附件，用來擴(kuò)大工藝范圍。其中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(圓工作臺(tái))和萬能分度頭是常用的兩種附件。

1)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)  回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在銑床工作臺(tái)上，用來裝夾工件，以銑削工件上的圓弧表面或沿圓周分度。如圖5，用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)方頭5，通過回轉(zhuǎn)工作臺(tái)內(nèi)部的蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤的中心為圓錐孔，供工件定位用。利用T形槽、螺釘和壓板將工件夾緊在轉(zhuǎn)盤上。傳動(dòng)軸3和銑床的傳動(dòng)裝置相連接，可進(jìn)行機(jī)動(dòng)進(jìn)給。扳動(dòng)手柄4可接通或斷開機(jī)動(dòng)進(jìn)給。調(diào)整擋鐵2的位置，可使轉(zhuǎn)盤自動(dòng)停止在所需的位置上。

1-轉(zhuǎn)盤；2-擋鐵；3-傳動(dòng)軸；4-手柄；5-方頭
圖5 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

2)萬能分度頭  圖6為FW250型(夾持工件最大直徑為250mm)萬能分度頭的外形。萬能分度頭最基本的功能是使裝夾在分度頭主軸頂尖與尾座頂尖之間或夾持在卡盤上的工件，依次轉(zhuǎn)過所需的角度，以達(dá)到規(guī)定的分度要求。它可以完成以下工作：由分度頭主軸帶動(dòng)工件繞其自身軸線回轉(zhuǎn)一定角度，完成等分或不等分的分度工作，用以銑削方頭、六角頭、直齒圓柱齒輪、鍵槽、花鍵等的分度工作；通過配備掛輪，將分度頭主軸與工作臺(tái)絲杠聯(lián)系起來，組成一條以分度頭主軸和銑床工作臺(tái)縱向絲杠為兩末端件的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，用以銑削各種螺旋表面、阿基米德旋線凸輪等；用卡盤夾持工件，使工件軸線相對(duì)于銑床工作臺(tái)傾斜一定角度，以銑削與工件軸線相交成一定角度的溝槽、平面、直齒錐齒輪、齒輪離合器等。

式中  d——銑刀直徑，mm；

      n——銑刀轉(zhuǎn)速，r／min。

2)進(jìn)給量  銑削進(jìn)給量有三種表示方法：

每齒進(jìn)給量fz：  銑刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)刀齒時(shí)，工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位是mm／齒。 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f  銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位是mm／r。 進(jìn)給速度vf  單位時(shí)間(每分鐘)內(nèi)，工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位是mm／min。 fz、f、vf三者的關(guān)系是:                                                                                                          式中  z——為銑刀刀齒數(shù) 銑削加工規(guī)定三種進(jìn)給量是由于生產(chǎn)的需要，其中vf用以機(jī)床調(diào)整及計(jì)算加工工時(shí)；每齒進(jìn)給量fz則用來計(jì)算切削力、驗(yàn)算刀齒強(qiáng)度。一般銑床銘牌上進(jìn)給量是用進(jìn)給速度 標(biāo)注的。 3)背吃刀量ap ap是指平行于銑刀軸線丈量的切削層尺寸，單位為mm。周銑時(shí)ap是已加工表面寬度，端銑時(shí)ap是切削層深度。 4)側(cè)吃刀量ae ae是指垂直于銑刀軸線丈量的切削層尺寸，單位為mm。周銑時(shí)ae是切削層深度，端銑時(shí)ae是已加工表面寬度。 (2)銑削用量的選擇

銑削用量應(yīng)根據(jù)工件材料、加工精度、銑刀耐用度及機(jī)床剛度等因素進(jìn)行選擇。首先選定銑削深度(背吃刀量ap)，其次是每齒進(jìn)給量fz，最后確定銑削速度vc。

表1和表2為銑削用量推薦值，供參考。

表1 粗銑每齒進(jìn)給量fz的推薦值

刀具

材料

推薦進(jìn)給量/（mm/齒）

高速鋼

圓柱銑刀

鋼

0.1~0.15

鑄鐵

0.12~0.20

面銑刀

鋼

0.04~0.06

鑄鐵

0.15~0.20

三面刃銑刀

鋼

0.04~0.06

鑄鐵

0.15~0.25

硬質(zhì)合金銑刀

鋼

0.1~0.20

鑄鐵

0.15~0.30

表2 銑削速度vc的推薦值

工件材料

銑削速度

說明

高速鋼銑刀

硬質(zhì)合金銑刀

20

20~40

150~190

粗銑時(shí)取小值，精銑時(shí)取大值。

工件材料強(qiáng)度和硬度高取小值，反之取大值。

刀具材料耐熱性好取大值，反之取小值。

45

20~35

120~150

40Cr

15~25

60~90

HT150

14~22

70~100

黃銅

30~60

120~200

鋁合金

112~300

400~600

不銹鋼

16~25

50~100

5．銑削方式 (1)周銑

用圓柱銑刀的圓周齒進(jìn)行銑削的方式，稱為周銑。周銑有逆銑和順銑之分。

圖7 周銑方式

1)逆銑  如圖7a所示，銑削時(shí)，銑刀每一刀齒在工件切進(jìn)處的速度方向與工件進(jìn)給方向相反，這種銑削方式稱為逆銑。逆銑時(shí)，刀齒的切削厚度從零逐漸增大至最大值。刀齒在開始切進(jìn)時(shí)，由于刀齒刃口有圓弧，刀齒在工件表面打滑，產(chǎn)生擠壓與摩擦，使這段表面產(chǎn)生冷硬層，至滑行一定程度后，刀齒方能切下一層金屬層。下一個(gè)刀齒切人時(shí)，又在冷硬層上擠壓、滑行，這樣不僅加速了刀具磨損，同時(shí)也使工件表面粗糙值增大。 由于銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是用絲杠螺母副來實(shí)現(xiàn)的，螺母固定，絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，由圖7a可見，逆銑時(shí)，銑削力F的縱向銑削分力 。與驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的縱向力方向相反，這樣使得工作臺(tái)絲杠螺紋的左側(cè)與螺母齒槽左側(cè)始終保持良好接觸，工作臺(tái)不會(huì)發(fā)生竄動(dòng)現(xiàn)象，銑削過程平穩(wěn)。但在刀齒切離工件的瞬時(shí)，銑削力F的垂直銑削分力 ．是向上的，對(duì)工件夾緊不利，易引起振動(dòng)。 2)順銑  如圖7b所示，銑削時(shí)，銑刀每一刀齒在工件切出處的速度方向與工件進(jìn)給方向相同，這種切削方式稱為順銑。順銑時(shí)，刀齒的切削厚度從最大逐步遞減至零，沒有逆銑時(shí)的滑行現(xiàn)象，已加工表面的加工硬化程度大為減輕，表面質(zhì)量較高，銑刀的耐用度比逆銑高。同時(shí)銑削力F的垂直分力 ，始終壓向工作臺(tái)，避免了工件的振動(dòng)。 順銑時(shí)，切削力F的縱向分力 。始終與驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的縱向力方向相同。假如絲杠螺母副存在軸向間隙，當(dāng)縱向切削力 大于工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦力時(shí)，會(huì)使工作臺(tái)帶動(dòng)絲杠出現(xiàn)左右竄動(dòng)，造成工作臺(tái)進(jìn)給不均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)打刀現(xiàn)象。粗銑時(shí)，假如采用順銑方式加工，則銑床工作臺(tái)進(jìn)給絲杠螺母副必須有消除軸向間隙的機(jī)構(gòu)。否則宜采用逆銑方式加工。 (2)端銑

用端銑刀的端面齒進(jìn)行銑削的方式，稱為端銑。如圖8所示，銑削加工時(shí)，根據(jù)銑刀與工件相對(duì)位置的不同，端銑分為對(duì)稱銑和不對(duì)稱銑兩種。不對(duì)稱銑又分為不對(duì)稱逆銑和不對(duì)稱順銑。

圖8 端銑方式

1)對(duì)稱銑  如圖8a所示，銑刀軸線位于銑削弧長(zhǎng)的對(duì)稱中心位置，銑刀每個(gè)刀齒切人和切離工件時(shí)切削厚度相等，稱為對(duì)稱銑。對(duì)稱銑削具有最大的均勻切削厚度，可避免銑刀切進(jìn)時(shí)對(duì)工件表面的擠壓、滑行，銑刀耐用度高。對(duì)稱銑適用于工件寬度接近面銑刀的直徑，且銑刀刀齒較多的情況。 2)不對(duì)稱逆銑  如圖8b所示，當(dāng)銑刀軸線偏置于銑削弧長(zhǎng)的對(duì)稱位置，且逆銑部分大于順銑部分的銑削方式，稱為不對(duì)稱逆銑。不對(duì)稱逆銑切削平穩(wěn)，切人時(shí)切削厚度小，減小了沖擊，從而使刀具耐用度和加工表面質(zhì)量得到進(jìn)步。適合于加工碳鋼及低合金鋼及較窄的工件。 3)不對(duì)稱順銑  如圖8c所示，其特征與不對(duì)稱逆銑正好相反。這種切削方式一般很少采用，但用于銑削不銹鋼和耐熱合金鋼時(shí)，可減少硬質(zhì)合金刀具剝落磨損。 上述的周銑和端銑，是由于在銑削過程中采用不同類型的銑刀而產(chǎn)生的不同銑削方式，兩種銑削方式相比，端銑具有銑削較平穩(wěn)，加工質(zhì)量及刀具耐用度均較高的特點(diǎn)，且端銑用的面銑刀易鑲硬質(zhì)合金刀齒，可采用大的切削用量，實(shí)現(xiàn)高速切削，生產(chǎn)率高。但端銑適應(yīng)性差，主要用于平面銑削。周銑的銑削性能固然不如端銑，但周銑能用多種銑刀，銑平面、溝槽、齒形和成形表面等，適應(yīng)范圍廣，因此生產(chǎn)中應(yīng)用較多。

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