铣削加工工艺基础

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5.1 铣床概述
X6132的含义如下:
X6
1 32
主参数代号(工作台宽度的1/100) 系代号(卧式铣床系) 组代号(万能升降台组) 类代号(铣床类)
5.1 铣床概述
5.1.1.1 X6132型卧式万能升降台铣床的主要组成部分 (1)床身 床身用来安装和联接其它部件。床身1固
定在底座9上,床身内部装有主轴部件、主传动装置及其 变速操纵机构等。床身正面有燕尾形的垂直导轨,用于升 降台8上下移动。床身的顶部有燕尾形水平导轨,供悬梁3 前后移动。
5.1 铣床概述
5.1.1.3 X6132型铣床的典型结构 (1)主轴部件结构 主轴部件是保证机床加工精度及
表面质量的关键部件,对主轴部件的要求有较高的回转精 度、刚性和抗震能力。如图5-3所示为主轴部件结构,主 轴采用三支承结构,以提高主轴刚度,其前支承采用P5级 精度的圆锥滚子轴承,用来承受径向力和向左的轴向力; 中间支承采用P6级的圆锥滚子轴承,用来承受径向力和向 右的轴向力;后支承用P5级的深沟球轴承,只承受径向 力。
5.1 铣床概述
5.1 铣床概述
(1)主运动传动系统 主运动传动装置的功能是使主 轴实现变速、换向和主轴制动。铣床主电机的功率是 7 . 5 kW, 转 速 为 1 4 5 0 r/min。 主 电 机 的 运 动 经 皮 带 (150/290)传至轴Ⅱ,再经轴Ⅱ-Ⅲ间三联滑移齿轮 (16/38,22/33,19/36)和轴Ⅲ-Ⅳ间三联滑移齿轮 (38/26,17/46,27/37)及轴Ⅳ-Ⅴ间双联滑移齿轮 (18/71,80/40)传至主轴。
(9)底座 底座9用来承受铣床的全部重量及盛放切 削液。
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5.1.1.2 X6132型铣床的传动系统 X6132型卧式万能升降台铣床的传动系统由主运动传
动系统、进给运动传动系统等组成,如图5-2所示。 由于在采用大直径铣刀铣削时,主轴转速要求低,但
进给量可以加大;采用小直径铣刀铣削时,主轴转速要求 高,但进给量要小,再者铣削加工时,主运动与进给运动 之间无需保持严格的传动关系,所以,主运动和进给运动 分别采用两个电机单独驱动。
5.1 铣床概述
假设孔盘变速机构开始处于图示b)状态,此时齿条 轴2对应孔盘3的无孔状态,齿条轴2′对应孔盘3的大孔状 态,滑移齿轮处于左位。退出孔盘,转动后再复位,此时 齿条轴2对应孔盘3的小孔状态,齿条轴2′对应孔盘3的小 孔状态,复位时,因为齿条轴2′的台肩m不能通过孔盘上 的小孔,孔盘推动齿条轴2′向左移动,齿轮4顺时针转动, 齿条轴2右移,台肩 n刚好通过孔盘上的小孔,拔叉1带动 滑移齿轮右移。如图 c)所示。继续重复孔盘退出、转动、 复位过程,可以使滑移齿轮处于右位,如图d)所示。
铣削加工时,根据铣刀旋转方向与工件进给运动方向 的关系,可分为顺铣和逆铣两种方式。下面以圆柱铣刀铣 平面为例进行分析。
5.1 铣床概述
如图5- 5所谓顺铣是指铣削时在铣刀与工件的接触处, 铣刀旋转方向与工件进给运动方向相同。此时铣刀作用在 工件上的水平铣削分力F纵与进给方向相同。逆铣是指铣削 时铣刀旋转方向与工件进给运动方向相反,此时水平铣削 分力F纵与进给方向相反。铣削时,工作台的纵向进给机构 的丝杠螺母传动副以一侧面为工作面,另一侧有一定的间 隙。如图5- 5 。顺铣时,进给推力Ff,使丝杠与螺母的 螺纹在一个侧面相互紧贴,而在另一侧面则出现间隙△ (见图5—5中放大图)。此时铣刀刀齿对工件的作用分力 F纵传给工作台,使其受拉力,当拉力较大时,丝杆与螺母 的紧贴面便会向存在间隙的一侧突然转移,使进给量突然 增加一个间隙量。而且作用力F纵是不稳定的,时大时小, 时有时无,这样,工作台就会在铣削加工过程中产生无规 则的窜动现象,严重时甚至会引起啃刀、打刀等事故,工 件也可能报废。
(6)回转盘 回转盘6可在床鞍7上绕垂直主轴轴线 在±45°范围内转动,可使工作台5实现斜向进给(如铣 削螺旋表面)。回转盘位置调整好后必须锁紧。
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(7)床鞍 床鞍7安装在升降台8的水平导轨上,可 沿主轴轴线方向带动工作台一起横向移动,实现横向进给。
(8)升降台 升降台8可沿床身垂直导轨上下移动, 用来调整工作台的高低位置。其内部装有进给运动的变速 传动装置、快速传动装置及其操纵机构。
5.1 铣床概述
逆铣时(图5—5 b),铣削分力F纵与进给方向相反, F纵的作用始终是使丝杠螺纹右侧面贴紧螺母,不会产生工 作台窜动现象,能够保证工作台实现平稳进给。
图5-5顺铣和逆铣受力分析
5.1 铣床概述
顺铣时,为使工作台运动平稳采用了双螺母机构(也 称为顺铣机构),如图5-6所示。顺铣机构由右旋丝杠3、 左螺母1、右螺母2、寇状齿轮4及齿条5等组成。在弹簧6 的作用下,齿条5向右移动。使寇状齿轮4沿图示箭头方向 回转,带动螺母1和2沿相反的方向回转。于是螺母1螺纹 的左侧与丝杠螺纹的右侧靠紧,螺母2螺纹的右侧与丝杠 螺纹的左侧靠紧。顺铣时,丝杠的轴向力由螺母1承受, 由于丝杠与螺母1之间摩擦力的作用,使螺母1有随丝杠转 动的趋势,并通过冠状齿轮使螺母2产生与丝杠反向旋转 的趋势,从而消除螺母2与丝杠间的间隙,不会产生轴向 -Ⅸ间, i最大=32/26,i最小=22/36, I范围= i最大/i最小=2.01, 曲回机构的I范围= i最大/i最小=24.38 但曲回机构应用齿轮多,噪音大,摩擦热大。 轴Ⅹ的运动经离合器M3、M4、M5及相应的齿轮传动, 使工作台分别获得垂向、横向和纵向三个方向的进给运 动。 工作进给量级数为21级,纵向和横向进给量的范围为 10~1000mm/min,垂向进给量的范围为3.3~333mm/min。
铣削加工工艺基础
第五章
铣削加工工艺基础
5.1 铣床概述 5.2 铣刀 5.3 平面、斜面、台阶面的铣削加工 5.4 槽的铣削加工 5.5 综合应用
铣削加工工艺基础
铣削加工是在铣床上利用铣刀加工工件的一种方式, 铣刀是多齿刀具,加工时,铣刀作旋转运动,工件相对铣 刀作纵向或横向进给运动,完成平面(斜面、台阶)、沟 槽(T型槽、燕尾槽、键槽)、成形面(圆弧、齿轮、螺 旋)、切断等加工,因此,铣削加工在机械制造行业中应 用十分广泛。
5.1 铣床概述
5.1 铣床概述
5.1.1 卧式万能升降台铣床
升降台式铣床是铣床中应用最广泛的一种。升降台式 铣床的结构特征是,安装铣刀的主轴轴线位置通常固定不 动;安装工件的工作台可在相互垂直的三个方向上调整位 置,并可在其中任一方向上实现进给运动。升降台式铣床 根据主轴的布局可分为卧式和立式两种,卧式万能升降台 铣床加工范围广,对产品的适应性强。图5-1所示为X6132 型卧式万能升降台铣床,它具有功率大、转速高、刚性好、 操作方便等特点,属于中型通用机床,多用于中小型工件 单件、小批生产。
主轴转速为18级,转速范围为30~1500r/min。主轴 旋转方向由电机的正反转来实现。主轴制动由多片式电磁 制动器M来控制。
5.1 铣床概述
(2)进给运动传动链 进给运动传动装置的功能是使 工作台实现在纵向、横向和垂直三个方向的进给运动和快 速移动。进给电机功率为1.5KW,转速为1410r/min,传动 经过17/32锥齿轮副传至轴VI,然后通过不同的离合器结 合,分两条传动路线传至ⅩI轴,当X轴上的M2结合,M1脱 开时,轴VI的运动经齿轮副40/26,44/42及离合器M2传至 轴Ⅹ,这是一条使工作台快速移动路线。当X轴上的M1结 合,M2脱开时,轴VI的运动经齿轮副20/40传至轴ⅦⅧⅨ, 再经轴Ⅶ-Ⅷ间的三联滑移齿轮(26/32,36/22,29/29) 和轴Ⅷ-Ⅸ间的三联滑移齿轮(32/26,22/36,29/29)传 至轴Ⅸ,轴Ⅸ至轴Ⅹ的传动由曲回机构实现,传动比为 40/49。使用曲回机构,可扩大传动组内的传动比范围, 试比较:
5.1 铣床概述
5.1 铣床概述
纵向丝杠4一端通过滑动轴承支承在后支架6上,另一 端通过圆锥滚子轴承、推力球轴承支承在前支架11上,推 力球轴承承受丝杠带动工作台移动时所产生的轴向力,螺 母12用于调整轴承的间隙。轴XVIII的运动通过一对锥齿 轮Z16、Z20传至Z20,Z20锥齿轮通过键带动离合器M5的左 离合子运动,离合器M5的右离合子与丝杠滑键连接,当离 合器的左右离合子啮合时,运动就传递到丝杠。由于双螺 母是固定不动的,所以丝杠既转动,又移动,并通过支架 6、11带动工作台作纵向进给运动。
5.1 铣床概述
(2)工作台 如图5-4所示,工作台部件由工作台7, 床鞍1,回转盘3三层组成。床鞍 1用其矩形导轨与升降台 导轨相配合,使工作台在升降台导轨上作横向移动。工作 台不作横向移动时,可通过手柄14经偏心轴13的作用将床 鞍夹紧在升降台上。工作台7可沿回转盘3上面的燕尾形导 轨作纵向移动,工作台还可连同回转盘一起绕锥齿轮的轴 线ⅩⅧ回转 ±45°,并利用螺栓15和两块弧形压板2紧固 在床鞍 上。
5.1 铣床概述
5.1 铣床概述
主轴的回转精度主要由前支承和中间支承来保证,后 支承只起辅助作用。回转精度还取决于轴承间隙调整。调 整前,先移开悬梁,拆下床身盖板,拧出中间轴承左侧螺 母上的紧固螺钉3,用专用勾头扳手勾住螺母11,手动使 主轴顺时针旋转,中间轴承的内圈向右移动,轴承间隙得 以消除。继续旋转主轴,使其左移,通过轴肩带动前轴承 6的内圈左移,消除前轴承间隙。调整后以一定的转速运 转1小时,轴承温升应不超过60℃。
5.1 铣床概述
进给丝杠的左端有空套手轮5,用于手动移动工作台。 操作时,将手轮向右移动,压缩弹簧,使离合器M合上, 即可转动手轮使工作台移动。而松开手轮时在弹簧的作用 于下,手轮自动与离合器脱开,保证工作台在机动进给和 快速移动时,手轮不转,以免打伤操作者。纵向丝杠右端 有带键槽的轴头,用来安装配换交换齿轮。
(2)主轴 主轴2用于铣刀或铣刀杆定心。 (3)悬梁 悬梁3安装在床身顶部的燕尾形水平导轨 上,其位置可根据加工需要调整。 (4)挂架 挂架4安装在悬梁下方,用于支承刀杆的 悬伸端,以提高刀杆刚性。
5.1 铣床概述
(5)工作台 工作台5用来安装工件或夹具,并带动 工件沿回转盘上的导轨在垂直主轴轴线方向纵向移动。台 面上有三条T型槽,以便用T形螺栓将工件、夹具或铣床附 件固定在台面上。中间T型槽的中线通过回转工作台的中 心,所以,一般将夹具或铣床附件的定向键安放在此槽内。 工作台前侧面有一条小T型槽,用来安装行程挡铁,挡铁 可以使工作台的机动进给自动停止。
5.1 铣床概述
X6132型万能升降台铣床的变速操纵机构立体示意图 如图5-8所示。该变速机构操纵了主运动传动链的二个三 联滑移齿轮和一个双联滑移齿轮,使主轴获得十八级变速, 孔盘每转20度改变一种速度。变速是由手柄1和速度盘4联 合操纵。变速时,将手柄1向外拉出,使手柄1绊绕销子3 摆动而脱开定位销2,然后逆时针转动手柄1约250度,经 操纵盘5、平键带动齿轮套筒6转动,再经齿轮9使齿条轴 10向右移动,其上拔叉11拔动孔盘12右移并脱离各组齿条 轴;接着转动速度盘4,经心轴,一对锥齿轮使孔盘12转 过相应的角度(由速度盘4的速度标记确定);最后反向 转动手柄时,通过齿条轴10,由拔叉将孔盘12向左推入, 推动各组变速齿条轴作相应的移位,改变三个滑移齿轮的 位置,实现变速,当手柄1转回原位并由销2定时,各滑移 齿轮达到正确的啮合位置。
5.1 铣床概述
飞轮9用螺钉和定位销与大齿轮紧固在一起,利用飞 轮在高速旋转中的惯性,减少铣削过程中铣刀齿断续切削 而产生的振动,使主轴运转平稳。
主轴是一空心轴,前端有7:24锥孔和定心外圆柱面, 端面上有一端面键紧固在一径向槽内。锥孔用于安装刀具 或心轴,由于7:24锥度不能自锁,所以空心轴内通过一拉 杆从尾部将刀具或心轴拉紧。前端端面键用来与刀杆上径 向槽配合来传递转距。
5.1 铣床概述
5.1 铣床概述
(3)孔盘变速 机构 X6132型铣床 的主运动变速操纵 机构采用孔盘变速 操纵机构。图5-7所 示为孔盘变速操纵 机构原理图。由孔 盘3、齿条2和2′、 齿轮4及拔叉1组成。
5.1 铣床概述
拔叉1固定在齿条2的左端,用它来拔动滑移齿轮。齿 条2和2′右端有圆形推杆,推杆上有直径不同的两段台阶 m、n,齿轮4与齿条2和2′啮合。在孔盘3的不同直径圆周 上钻有直径大小不同的两种孔,使孔盘有大孔、小孔和未 钻孔三种状态。齿条上m、n两段台阶可分别插入孔盘3的 大孔、小孔中。变速时,先将孔盘3向右移动,使其离开 齿条轴,根据变速要求,使孔盘3转动一定角度,再使孔 盘左移复位。孔盘复位时,可通过孔盘上对应齿条轴的不 同状态,使滑移齿轮获得三种不同的位置,从而达到变速 的目的。
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