铣工工艺学(机工版)授课教案:普通铣削加工
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课时计划
第周星期第节年月日
课时计划
第周星期第节年月日课题铣床简介
教学目标1.了解铣床的种类与结构
2.了解铣床的型号
3.掌握铣床主要结构
教材分析重点立式铣床与卧式铣床的不同结构特点难点不同的铣削加工对铣削机床的选择
教法讲授、练习、观摩教具
教学过程
引:铣床的概述:铣床是继车床之后发展起来的一种工作母机,逐渐形成了完整的机床体系。
铣床生产效率高,又能加工各种形状和一定精度的零件,在结构上日趋完整,因此在机器制造中得到了普遍应用。
随着国内外新技术的发展,铣床也在不断发展中。
由于铣床的工作范围广,类型多,常用的铣床按功能可以分为四大基本类型,即升降台式铣床、多功能铣床、龙门铣床、数控铣床。
一、铣床型号
1、型号构成如下:
机床,按其工作原理划分11类。
机床的类代号,用大写的汉语拼音字母表示,按其相对应的汉字字意读音。
例如:铣床的类代号“X”读作“铣”
教学过程2、类代号和特性代号
3、组、系代号
机床的组,用一位阿拉伯数字表示,位于类代号或特性代号之后。
机床的系,用一位阿拉伯数字表示,位于组代号之后。
铣床的组、系及主参数
划分见表1-2。
4、机床重大改进序号
随着科学技术的发展,机床的结构、性能不断改进,重大技术改进的顺序按汉语拼音字母顺序A, B, C…选用,标注在主参数之后,如X6132A是X6132铣床经过第一次重大改进后的铣床。
二、铣床的分类和基本结构
1.立式铣床(多媒体展示)
立式铣床的主要特征是铣床主轴与工作台台面垂直。
立式铣床加工范围很广,在立式铣床上可以应用面铣刀、立铣刀、成形铣刀等铣削各种沟槽、平面、角度面;另外利用机床附件,如回转工作台、分度头,还可以加工圆弧、直线成形面、齿轮、螺旋槽、离合器等较复杂的工件。
2.卧式升降台铣床(多媒体展示)
卧式升降台铣床的主要特征是铣床主轴轴线与工作台台面平行。
用它可铣削平面、沟槽、成形面和螺旋槽等。
根据加工范围和结构,卧式升降台
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教
学过程【课堂小结】
铣削用量间的选用关系:
布置作业作业:板
书
设
计
一、铣削的基本运动
二、铣削用量
三、课堂练习
教
学
后
记
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课题平面的铣削
教学目标了解平面的技术要求
掌握平面的铣削方法及特点
教材分析重点本节所涉专业性术语、基本概念难点
本节所涉专业性术语、基本概念
教法讲授、练习、观摩教具
教学过一、任务布置
机械加工平面加工的方法有那些?
二、引入新课
三、新课教学
平面的铣削方法
用铣削方法加工工件的平面称为铣平面。
铣平面主要有周铣和端铣两种,也可以用立铣刀加工平面。
1.周铣
利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃进行铣削并形成平面的加工称为圆周铣,简称周铣。
周铣主要在卧式铣床上进行,铣出的平面与工作台台面平行。
圆柱形铣刀的刀齿有直齿与螺旋齿两种,由于螺旋齿刀齿在铣削时是逐渐切入工件的,铣削较平稳,因此,铣削平面时均采用螺旋齿圆柱形铣刀,如图2-1所示。
程
图2-1 用螺旋齿圆柱形铣刀铣平面
周铣时,保证加工平面质量的方法如下:
(1)表面粗糙度。
从表面粗糙度方面考虑,工件的进给速度小些,铣刀的转速高些,可以减小表面粗糙度值,保证表面质量。
(2)平面度。
从平面度方面考虑,选择合理的装夹方案和较小的夹紧力可减小工件的变形,而较小的刀具圆柱度误差和锋利的切削刃都可以提高工件的平面度。
2.端铣
利用分布在铣刀端面上的刀刃进行铣削并形成平面的加工称为端铣。
用端铣刀铣平面可以在卧式铣床上进行,铣出的平面与铣床工作台台面垂直,如图2-2所示。
端铣也可以在立式铣床上进行,铣出的平面与铣床工作台台面平行,如图2-3所示。
端铣时,保证加工平面质量的方法如下:
(1)表面粗糙度。
较小的进给速度和较高的铣刀转速等都可以提高表面粗糙度,从而保证工件的表面质量。
(2)平面度。
平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度误差。
所以,在用端铣方法加工平面时,应进行铣床主轴轴线与进给方向垂直度的校正。
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课题顺铣与逆铣的铣削方法
教学目标1. 理解顺铣、逆铣的铣削的方法2.掌握顺铣、逆铣优缺点
教材分析重点
顺铣、逆铣铣削的方法难点顺铣、逆铣铣削的方法
教法项目引导教学,图解,举列教具多媒体、课件
教学过一、任务布置
观看视频引入(平面铣削)
二、引入新课
三、新课教学
顺铣与逆铣
铣削有顺铣与逆铣两种方式。
铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相同的铣削方式,称为顺铣;铣刀对工件的作用力在进给方向上的分力与工件进给方向相反的铣削方式,称为逆铣。
用圆柱形铣刀周铣平面时的铣削方式如图2-5所示。
1.周铣时的逆铣
1)受力分析
如图2-6(a)所示,逆铣时前刀面给予被切削层的作用力(在垂直方
程
向的分力)是向上的。
这个向上的分力有把工件从夹具内拉出来的倾向。
特别是开始铣削的一端,开始吃刀时若工件夹紧不牢会使工件翻转,发生事故。
为防止事故发生,一是要注意工件夹紧牢靠;二是开始吃刀时可先采取低速进给,进给一段后再按正常速度进给。
Ff与工作台进给方向相反,不会拉动工作台。
2)逆铣的特点
刀齿切入工件时的切削厚度值为零,随着刀齿的回转,切削厚度值在理论上逐渐增大。
但实际上,刀齿并非从一开始接触工件就能切入金属层内,其原因是刀刃并不是前、后刀面的交线,而是有刃口钝圆半径存在的实体,它相当于一个小圆柱的一部分。
钝圆半径的大小与刀具材料种类,晶粒粗细,前、后面的刃磨质量以及刀具磨损等多种因素有关。
新刃磨好的高速钢和硬质合金刀具一般钝圆半径值取10~26 μm,随着刀具的磨损,钝圆半径值可能进一步增大。
根据研究一般认为,当理论切削厚度(计算值)小于刃口钝圆半径时,切屑不易生成;只有当理论切削厚度大约等于(或大于)刃口钝圆半径时,刀齿才能真正切入金属,形成切屑。
因此逆铣时,刀齿开始接触工件及以后的一段距离内没有发生铣削,而是刀齿的刃口钝圆部分在工件的被切削表面上挤压、滑擦和啃刮。
值得一提的是,这一挤压、滑擦现象是发生在前一刀齿所形成的硬化层内,致使刀具磨损加剧,易产生周期性振动,工件已加工表面粗糙度值增大。
2.周铣时的顺铣
1)受力分析
顺铣时,铣刀对工件的作用力FC在垂直方向上的分力FN始终向下,对工件起压紧作用,如图2-6(b)所示。
因此,铣削平稳,对铣削不易夹紧或细长的薄板形工件尤为适宜。
顺铣时,FC的水平方向分力Ff与工作台进给方向相同。
当工作台进给丝杠与螺母间隙较大时, Ff会拉动工作台,使工
作台产生间隙性窜动,导致刀齿折断,刀轴弯曲,工件与夹具产生位移,甚至机床损坏等严重后果。
2)顺铣的特点
顺铣时,铣刀齿刚开始切入工件时的切削厚度最大,而后逐渐减小,避免了逆铣切入时的挤压、滑擦和啃刮现象。
而且刀齿的切削距离较短,铣刀磨损较小,寿命比逆铣时高2~3倍,已加工表面质量也较好。
特别是铣削硬化趋势强的难加工材料时效果更明显,前刀面作用于切削层的垂直分力FN始终向下,因而整个铣刀作用于工件的垂直分力较大,将工件压紧在夹具上,安全可靠。
顺铣虽然有明显的优点,但不是在任何情况下都可以采用的。
铣刀作用于工件上进给方向的分力Ff与工件进给方向相同,同时分力Ff又是变化的。
当分力Ff大过工作台与导轨间的摩擦力时,可能推动工件“自动”进给;而当Ff小时又“停止”进给,仍靠螺母回转推动丝杠(丝杠与工作台相连)前进,这样丝杠时而靠紧螺母齿面的左侧,时而靠紧螺母齿面的右侧,如图2-7所示。
在丝杠、螺母机构间隙范围内形成窜动的现象称为爬行现象,不但会降低已加工表面的质量,甚至会引起打刀。
因此采用顺铣时,首先必须消除进给机构的间隙。
采用顺铣的
第二个限制条件是工件待加工表面无硬皮,否则刀齿易崩刃损坏。
图2-6 周铣时铣削力及分析
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意事项完成。
3.确定铣削用量
1)端铣时的背吃刀量ap和周铣时的侧吃刀量ac
在粗加工时,若加工余量不大,可一次切除;精铣时,每次的吃刀量要小一些。
2)端铣时的侧吃刀量ac和周铣时的背吃刀量ap端铣时的侧吃刀量和周铣时的背吃刀量一般与工件加工面的宽度相等。
3)每齿进给量fz
通常取每齿进给量fz=0.02~0.3 mm/z,粗铣时,每齿进给量要取大一些,精铣时,每齿进给量则应取小一些。
4)铣削速度vc
根据工件材料及铣刀切削刃材料等的不同,所采用的铣削速度也不同。
4.对刀
在铣床上,移动工作台有手动和机动两种方法。
手动移动工作台一般用于切削位置的调整和工件趋近铣刀的运动,机动移动工作台用于连续进给实现铣削。
在调整工件或对刀时,如果不小心将手柄摇过位置,则应将手柄倒转一些后(一般转1/2~1周),再重新摇动手柄到规定位置上,从而消除了螺母丝杠副的轴向间隙,避免尺寸出现错误。
3平面的铣削质量分析
判定加工平面的表面质量主要有平面度和表面粗糙度这两个指标。
平面铣削质量与铣床的精度、工件的装夹、铣刀的选用、进给速度和转速的合理选用等诸多因素有关。
1.表面粗糙度的影响因素
(1)铣削时,切削液选用不合理。
(2)由于某些原因(如进给量大,切削深度大,工件松动等)使铣削产生振动
(3)铣刀磨损,切削刃刃口变钝。
(4)铣刀的几何参数选择不合理。
(5)铣削时产生积屑瘤或切屑粘刀。
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第周星期第节年月日课题垂直面、平行面的铣削
教学目标1. 垂直面加工注意问题
2.平行面加工注意问题
3. 垂直平面、平行面,卧式、立式铣床不同的加工
教材分析重点
垂直面、平行面卧式、立式铣床不同的加工难点垂直平面、平行面加工的注意问题
教法讲授、练习、观摩教具
教学一、任务布置观看视频引入(平面铣削)
二、引入新课
三、新课教学
1、周铣加工垂直面和平行面
1.周铣加工垂直面
铣削基准面比较宽而加工面比较窄的工件时,在卧式铣床上用角铁装夹铣削垂直面。
在立式铣床上用立铣刀加工垂直面,如图2-10所示。
与基准面垂直的面称为垂直面。
在卧式铣床上加工垂直面(用机用虎钳装夹),产生垂直度误差的原因及保证垂直度的方法如下。
必要时,需检查导轨面与工作台台面的平行度。
3)铣刀圆柱度不准
在铣平面时,无论机用虎钳装夹的方向是与主轴平行还是垂直,若铣刀的圆柱度不准,都会影响平行面的平行度,所以周铣平面时要选择圆柱度较高的铣刀。
3.加工大型矩形工件的注意事项
加工大型矩形工件时,不采用机用虎钳装夹,而是利用工件自重并用压板夹紧的方式装夹加工。
保证大型矩形工件平行度、垂直度的措施是一般采用垫等高垫铁并用百分表找正。
1.端铣加工垂直面
1)在立式铣床上端铣垂直面
在立式铣床上端铣垂直面(用机用虎钳装夹)与在卧式铣床上周铣垂直面的方法基本相同,不同之处如下:
(1)用端铣刀端铣垂直面时,影响加工面与基准面之间垂直度的主要原因是铣床主轴轴线与进给方向的垂直度误差。
(2)如果立铣头的“零位”不准确,加工平面会出现倾斜的现象;如果在不对称端铣纵向进给时,加工的平面会出现略带凹且不对称的现象。
2)在卧式铣床上端铣垂直面
在卧式铣床上端铣垂直面(用压板装夹)的方法适用于铣削较大尺寸的垂直面,如图2-11所示。
当采用升降台作垂直方向进给时,由于不受工作台“零位”准确性的影响,因此精度很高。
2.端铣加工平行面
图2-11 在卧式铣床上用端铣刀铣垂直面
1)在立式铣床上端铣平行面
如果端铣中、小型工件上的平行面,可选用机用虎钳装夹,需将工件基准面紧贴机用虎钳钳体导轨面或平行垫铁上;如果端铣的平行面尺寸较大或在工件上有台阶,可选用直接用压板装夹,需将其基准面与工作台台面贴合,如图2-12所示。
2)在卧式铣床上端铣平行面
在卧式铣床上端铣平行面适用于加工尺寸较大、两侧面有较高平行度要求的工件。
这样的工件应先以加工后的底面为基准,铣削工件的一侧面(与底面垂直),然后再以这一侧面作为平行面的基准。
最后,在工作台T 形槽里装上定位键,使工件基准面靠向定位键侧面后夹紧,再用端铣刀加工侧面的平行面,如图2-13所示。
图2-12 在立式铣床上端铣较大平行面时工
图2-13 在卧式铣床上用端铣刀加工平行面
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过
所示,其斜面和基准面的夹角= 20°。
程
2.斜度S的比值表示法
倾斜程度小的斜面用斜度S的比值方法表示。
如图4-14(b)所示,在
70 mm的长度上,斜面两端至基准面的距离相差10 mm,斜度用“∠1︰7”
表示。
斜度的符号“∠”的下横线与基准面平行,上斜线的倾斜方向应与斜面的倾斜方向一致(即斜度符号“∠”的尖端必须与图样上倾斜角的尖端相对应),不能画反。
与S之间的换算关系为
S = tan (4-1)
式中,S为斜度,用符号“∠”和比值表示;为斜面与基准面间的夹角(°)。
2 斜面的铣削方法
斜面的铣削方法有工件倾斜铣斜面、铣刀倾斜铣斜面和用角度铣刀铣斜面三种。
1.工件倾斜铣斜面
在立式或卧式铣床上,铣刀无法实现转动角度的情况下,可以将工件倾斜所需角度安装进行铣削斜面。
常用的方法有以下几种:
(1)在单件生产中,常采用划线校正工件的装夹方法来实现斜面的铣削,如图4-15所示
(2)利用机用钳钳体调转所夹工件的角度也可实现斜面的铣削。
安装机用虎钳时必须要校正固定钳口与主轴轴线的垂直度与平行度(卧式铣床),或与工作台纵向进给方向的垂直度与平行度,然后再按角度要求将钳体转到刻度盘上的相应位置,就可以铣削所要的斜面了,如图4-16所示。
(3)利用倾斜垫铁装夹工件加工斜面如图4-17、4-18所示。
2.铣刀倾斜铣斜面
在立铣头可偏转的立式铣床、装有立铣头的卧式铣床、万能工具铣床上均可将端铣刀、立铣刀按要求偏转一定角度进行斜面的铣削,分别如图4-19至图4-22所示,(a)图为铣床生产实例图,(b)为简图,图中α角为工件斜面的倾斜角。
3.角度铣刀铣斜面
切削刃与轴线倾斜成某一角度的铣刀称为角度铣刀,斜面的倾斜角度由角度铣刀保证。
受铣刀刀刃宽度的限制,用角度铣刀铣削斜面只适用于宽度不大的斜面,如图4-23所示。
综上所述,铣削斜面时,工件、铣床及铣刀
三者之间必须满足以下几个条件:
(1)工件的斜面应平行于铣削时铣床工作台的
进给方向。
(2)工件的斜面应与铣刀的切削位置相吻合,
即用圆周刃铣刀铣削时,斜面与铣刀的外圆柱面
相切。
(3)用端面刃铣刀铣削时,斜面与铣刀的端面
相重合。
3 .保证斜面加工质量的注意事项
影响斜面铣削质量的主要因素有斜面倾斜的角度、斜面尺寸和表面粗糙度。
1.保证斜面倾斜角度
保证斜面倾斜角度的注意事项如下:
(1)周铣时,要注意铣刀本身的形状误差。
(2)采用角度铣刀加工斜面时,要注意铣刀角度的准确性。
(3)在装夹工件时,要注意钳口、钳体导轨和工件表面的清洁。
(4)扳转立铣头时,要注意扳转角度的准确。
(5)采用划线装夹工件铣斜面时,要注意划线的准确性或在加工过程中工件是否发生位移。
2.保证斜面尺寸
保证斜面尺寸的注意事项如下:
(1)在扳转角度值、操作手柄和测量工件时,一定要仔细,保证其准确性。
(2)在加工过程中要注意工件是否有松动。
3.保证表面粗糙度
保证表面粗糙度的注意事项如下:
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过
程
如图3-3所示。
(2)校正机用虎钳。
机用虎钳的固定钳口一定要校正到与进给方向平行或垂直,否则,钳口歪斜将加工出与工件侧面不垂直的台阶来。
如图3-4(a)所示,工件安装校正后,摇动各进给手柄,使铣刀擦着台阶侧面的贴纸。
然后降落垂直工作台,如图3-4(b)所示。
如图
3-4(c)所示,把横向工作台移动一个台阶宽度的距离,并将其紧固。
上升工作台,使铣刀周刃擦着工件上表面贴纸。
摇动纵向工作台手柄,使铣刀退出工件。
上升一个台阶深度,摇动纵向工作台手柄,根据图纸要求,进行所需台阶的铣削。
如图3-4(d)。
所示铣出台阶后,使工件与刀具完全分离。
用三面刃铣刀铣台阶,三面刃铣刀的周刃起主要切削作用,而侧刃起修光作用。
由于三面刃铣刀的直径较大,刀齿强度较高,便于排屑和冷却,能选择较大的切削用量,效率高,精度好,因此通常采用三面刃铣刀铣台阶。
2.组合铣刀铣台阶
成批铣削双面台阶零件时,可用组合的三面刃铣刀,如图5-5所示。
铣削时,选择两把直径相同的三面刃铣刀,用薄垫圈适当调整两把三面刃铣刀内侧刃间距,并使间距比图样要求的尺寸略大些,以避免因铣刀侧刃摆差使铣出的尺寸小于图样要求。
静态调好之后,还应进行动态试铣,即在废料上试铣并检测凸台尺寸,直至符合图样尺寸要求。
加工中还需经常抽检该尺寸,避免造成过多的废品。
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第周星期第节年月日课题直角沟槽的铣削
教学目标1、认识直角沟槽的种类。
2、掌握直角沟槽的铣削方法。
教材分析重点直角沟槽的铣削方法。
难点
直角沟槽的铣削方法。
教法讲授、练习、观摩教具
教学一、直角沟槽的种类。
直角沟槽的铣削。
如图3-7所示,直角沟槽有敞开式、半封闭式和封闭式三种。
敞开式直角沟槽通常用三面刃铣刀加工;封闭式直角沟槽一般采用立铣刀或键槽铣刀加工;半封闭直角沟槽则须根据封闭端的形式,采用不同的铣刀进行加工。
二、直角沟槽的铣削。
1.敞开式、半封闭式直角沟槽的铣削
敞开式、半封闭式直角沟槽的铣削方法与铣削台阶基本相同。
三面刃铣
过程刀特别适宜加工较窄和较深的敞开式或半封闭式直角沟槽。
对于槽宽尺寸精度较高的沟槽,通常选择小于槽宽的铣刀,采用扩大法,分两次或两次以上铣削至尺寸要求。
由于直角沟槽的尺寸精度和位置精度要求一般都比较高,因此在铣削过程中应注意以下几点:
(1)要注意铣刀的轴向摆差,以免造成沟槽宽度尺寸超差。
(2)在槽宽需分几刀铣至尺寸时,要注意铣刀单面切削时的让刀现象。
(3)若工作台零位不准,铣出的直角沟槽会出现上宽下窄的现象,并使两侧面呈弧形凹面,如图3-8所示。
(4)在铣削过程中,不能中途停止进给,也不能退回工件。
因为在铣削中,整个工艺系统的受力是有规律和方向性的,一旦停止进给,铣刀原来受到的铣削力发生变化,必然使铣刀在槽中的位置发生变化,从而使沟槽的尺寸发生变化。
(5)铣削与基准面呈倾斜角度的直角沟槽时,应将沟槽校正到与进给方向平行的位置再加工。
2.封闭式直角沟槽的铣削
封闭式直角沟槽一般都采用立铣刀或键槽铣刀来加工。
加工时应注意以下几点:
(1)校正后的沟槽方向应与进给方向一致。
(2)立铣刀适宜加工两端封闭、底部穿通及槽宽精度要求较低的直角沟槽,如各种压板上的穿通槽等。
由于立铣刀的端面切削刃不通过中心,因此,加工封闭式直角沟槽时,要在起刀位置预钻落刀孔。
立铣刀的强度及铣削刚度较差,容易产生“让刀”现象或折断,使槽壁在深度方向出现斜度,所以,加工较深的槽时应分层铣削,进给量要比三面刃铣刀小一些。
(3)对于尺寸较小、槽宽要求较高及深度较浅的封闭式直角沟槽,可采用键槽铣刀加工。
铣刀的强度、刚度都较差时,应考虑分层铣削。
分层铣削时应在槽的一端吃刀,以减小接刀痕迹。
(4)当采用自动进给功能进行铣削时,不能一直铣到头,必须预先停止,改用手动进给方式走刀,以免铣过有效尺寸,造成报废。
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第周星期第节年月日
过
程
键槽的对称度和深度尺寸。
但装夹简便、稳固,适用于单件生产。
若轴的外圆已精加工过,也可用此装夹方法进行批量生产。
2)用V形铁装夹
如图3-10所示为V形铁的装夹情况。
V形铁装夹适用于长粗轴上的键槽铣削,采用V形铁定位支撑的优点为夹持刚度好,操作方便,铣刀容易对中。
其特点是工件中心只在V形铁的角平分线上,随直径的变化而上下变动。
因此,当铣刀的中心对准V形铁的角平分线时,能保证键槽的对称度。
如图3-10(b)所示,在铣削一批直径有偏差的工件时,虽对铣削深度有影响,但变化量一般不会超过槽深的尺寸公差。
如图3-10(c)所示,在卧式铣床上用键槽铣刀加工,当工件的直径变化时,键槽的对称度会受影响。
3)工作台上T形槽装夹
如图3-11所示为将轴件直接安装在铣床工作台T形槽上并使用压板将轴件夹紧的情况,T形槽槽口处的倒角相当于V形铁上的V形槽,能起到定位作用。
当加工直径在20~60 mm范围内的长轴时,可直接装夹在工作台的T形槽口上,而阶梯轴件和大直径轴件不适合采用这种方法。
4)用分度头装夹
如图3-12所示,如果是对称键与多槽工件的安装,为了使轴上的键槽位
置分布准确,大都采用分度头或者是带有分度装置的夹具装夹。
利用分度头的三爪自动定心卡盘和后顶尖装夹工件时,工件轴线必定在三爪自定心卡盘和顶尖的轴心线上,工件轴线位置不会因直径变化而变化,因此,轴上键槽的对称性不会受工件直径变化的影响。
三、工件的校正
如图3-14所示,要保证键槽两侧面和底面都平行于工件轴线,就必须使工件轴线既平行于工作台的纵向进给方向,又平行于工作台台面。
用机用虎钳装夹工件时,用百分表校正固定钳口与纵向进给方向平行,再校正工件上母线与工作台台面平行;用V形铁和分度头装夹工件时,要校正工件母线与纵向进给方向平行,又要校正工件上母线与工作台台面平行。
在装夹长轴时,最好用一对尺寸相等且底面有键的V形铁,以节省校正时间。
四、小结:三种装夹方法的优缺点。
布
置
作
业
板
书
设
计
一、轴上键槽的技术要求。
二、工件的装夹
三、工件的校正
教
学
后
记。