机械制造工程训练金工实习-第四讲 刨削加工

液压牛头刨床
液压牛头刨床工作原理
液压牛头刨床，由床身、滑枕、进给箱、 刀架、工作台与横梁等主要部件组成。其滑枕 的往复运动依靠液压系统来驱动，工作台的进 给是依靠进给箱来完成的。一般的完整的液压 系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、 控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换 成液体的压力能，液压系统中的油泵，它向整 个液压系统提供动力。
加工阶段与加工精度
超精密加工当前是指被加工零件的尺寸 精度高于 0.1 μm，表面粗糙度 Ra 小于 0.025 μm，以及所用机床定位精度的分辨率 和重复性高于 0.01 μm 的加工技术，亦称之 为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工 技术发展。
加工阶段与加工精度
超精密加工技术主要包括：
超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技 术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技 术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术机械学 院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有 较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是 英国超精密加工技术水平的独特代表。如 CUPE 生产的 Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带 有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达 0.1 μm ，表面粗糙度 Ra<10 nm。
机械加工技术发展趋势
超精密加工技术发展趋势是： （1）向更高精度、更高效率方向发展； （2）向大型化、微型化方向发展； （3）向加工检测一体化方向发展； （4）机床向多功能模块化方向发展； （5）不断探讨适合于超精密加工的新原理、新 方法、新材料。
机械加工技术总的发展趋势是高速、 高效、环保。
刨削加工范围
牛头创床基本结构
调整滑枕速度时，必须在停车之后进行，否则将 打坏齿轮，如图2 所示，可以通过变速机构6 来改变 变速齿轮的位置，使牛头刨床获得不同的转速。 (2) 工作台横向进给量的大小、方向的调整 工作 台的进给运动既要满足间歇运动的要求，又要与滑枕 的工作行程协调一致，即在刨刀返回行程将结束时， 工作台连同零件一起横向移动一个进给量。牛头刨床 的进给运动是由棘轮机构实现的。
牛头创床基本结构
如图5所示，棘爪架空套在横梁丝杠轴上，棘轮用键与丝杠 轴相连。工作台横向进给量的大小，可通过改变棘轮罩的位置， 从而改变棘爪每次拨过棘轮的有效齿数来调整。 棘爪拨过棘轮的齿数较多时，进给量大；反之则小。此外， 还可通过改变偏心销7 的偏心距来调整，偏心距小，棘爪架摆 动的角度就小，棘爪拨过的棘轮齿数少，进给量就小；反之， 进给量则大。 若将棘爪提起后转动180°，可使工作台反向进给。当把棘 爪提起后转动90°时，棘轮便与棘爪脱离接触，此时可手动进 给。
刨床基本结构
(2) 棘轮机构 其作用是使工作台在滑枕完成 回程与刨刀再次切入零件之前的瞬间，作间歇 横向进给，横向进给机构如图5 (a)所示，棘轮 机构的结构如图5 (b)所示。
刨床基本结构
1—丝杠 2—螺母 3—摆杆齿轮 4—小齿轮 5—支架 6—偏心滑块 7—摆杆
图4 摆杆机构
摆杆机构工作视频
刨床基本结构
(1)床身 用以支撑和连接刨床各部件。其顶 面水平导轨供滑枕带动刀架进行往复直线运 动，侧面的垂直导轨供横梁带动工作台升降。 床身内部有主运动变速机构和摆杆机构。 (2)滑枕 用以带动刀架沿床身水平导轨作往 复直线运动。滑枕往复直线运动的快慢、行 程的长度和位置，均可根据加工需要调整。
刀具及安装方法
图8
刨刀
Βιβλιοθήκη Baidu图9
刨刀安装

刨刀的几何形状与车刀相似，但刀杆的截面积 比车刀大1.25～1.5 倍，以承受较大的冲击力。 刨刀的前角γo 比车刀稍小，刃倾角取较大的 负值，以增加刀头的强度。刨刀的一个显著特 点是刨刀的刀头往往做成弯头，如图8所示为 弯、直头刨刀比较示意图。做成弯头的目的是 为了当刀具碰到零件表面上的硬点时，刀头能 绕O 点向后上方弹起，使切削刃离开零件表面， 不会啃入零件已加工表面或损坏切削刃，因此， 弯头刨刀比直头刨刀应用更广泛。
刨床基本结构
齿轮5 与摆杆齿轮为一体，摆杆齿轮逆时针 旋转时，齿轮5 带动齿轮6 转动，使连杆4 带 动棘爪3 逆时针摆动。棘爪3 逆时针摆动时， 其上的垂直面拨动棘轮2 转过若干齿，使丝杠 8 转过相应的角度，从而实现工作台的横向进 给。而当棘轮顺时针摆动时，由于棘爪后面为 一斜面，只能从棘轮齿顶滑过，不能拨动棘轮， 所以工作台静止不动，这样就实现了工作台的 横向间歇进给。
牛头刨床的传动系统 B6065 型牛头刨床的传动系统主要包括摆杆机构和棘 轮机构。 (1) 摆杆机构 其作用是将电动机传来的旋转运动变为滑 枕的往复直线运动，结构如图4 所示。摆杆7 上端与滑 枕内的螺母2 相连，下端与支架5 相连。摆杆齿轮3 上 的偏心滑块6 与摆杆7 上的导槽相连。当摆杆齿轮3 由 小齿轮4 带动旋转时，偏心滑块就在摆杆7 的导槽内上 下滑动，从而带动摆杆7 绕支架5 中心左右摆动，于是 滑枕便作往复直线运动。摆杆齿轮转动一周，滑枕带 动刨刀往复运动一次。
加工阶段与加工精度
3．精加工阶段 精加工阶段的目的是保证加工零件达到设计图纸所 规定的尺寸精度、技术要求和表面质量要求。零件精 加工的余量都较小，主要考虑的问题是如何达到最高 的加工精度和表面质量。（IT6～IT7，Ra为 0.1~1.6µm） 4．光整加工阶段 当零件的加工精度要求较高，如尺寸精度要求为 IT6级以上，以及表面粗糙度要求较小（Ra<=0.1µm） 时，在精加工阶段之后就必须安排光整加工，以达到 最终的设计要求。
刀具及安装方法
(2）工件的安装 安装工件应根据工件的形状和大小，采用不 同的安装方式。常用安装方法有下列几种： ①机用虎钳安装虎钳上适合于安装小型工件 和形状规则的工件（图9)。虎钳底座上有刻度盘， 能把虎钳转至任一角度。 ②螺栓压板安装用螺栓压板安装如图10所示。 此时应分几次按一定的顺序拧紧各螺栓，以减 少夹紧变形。为了使工件在刨削时不致被推动， 须在工件前端加挡铁。
刨床基本结构
(3)刀架 用以夹持刨刀，其结构如图2 所示。 当转动刀架手柄2 时，滑板3 带着刨刀沿 刻度转盘7 上的导轨上、下移动，以调整 背吃刀量或加工垂直面时作进给运动。
(4)工作台 用以安装零件，可随横梁作上下调整， 也可沿横梁导轨作水平移动或间歇进给运动。
牛头创床基本结构
图3 刀架
刨床基本结构
液压牛头刨床工作原理视频
机械式牛头创床基本结构
1-工作台 2-刀架 3-滑枕 4-床身 5-摆杆机构 6-变速手柄 7-进刀机构 8-横梁 9-行程位置调整手柄 10-行程长度调整方榫 11-滑枕锁紧手柄
图2 B6065牛头刨床外形图 牛头刨床结构视频
机械式牛头创床基本结构
如图所示为B6065 型牛头刨床的外形。型 号B6065 中，B 为机床类别代号，表示刨床， 读作“刨”；6 和0 分别为机床组别和系别代， 表示牛头刨床；65 为主参数最大刨削长度的 1/10，即最大刨削长度为650 mm。
第四讲 刨削加工
主讲老师： 黄开有
刨削加工教学主要内容

目的及要求 概述 刨床 刨刀及其装夹 工件的装夹 基本刨削工作
目的及要求

了解刨床种类 学会刨床的基本操作 掌握刨刀的种类及装夹 熟悉各种工件的装夹操作
一、刨削的概述
滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端 的刀架形似牛头而得名。 刨床是使刀具和工件之间产生相对的直线往复运动来达 到刨削工件表面的目的。 刨削加工生产效率低，加工精度低，只适合粗加工和半 精加工。 刨削(planing）是在刨床上用刨刀进行切削加工。刨削 可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽（直槽、T形 槽、V形槽、燕尾槽）及成形面等。刨削加工的尺寸公差等 级一般可IT9～IT8，表面粗糙度Ra值为3.2一1. 6µm 。 在牛头刨床上刨削时，刨刀的直线往复运动是主运动， 工件在刨刀返回行程将结束时作横向进给运动（图1)。在 龙门刨床上加工时，工件的直线往复运动是主运动，而刀 具在工件返回行程将结束时作横向进给运动。
龙门刨床
刨削主要用于各种平面、直线曲面以及沟 槽的加工。刨削时一般先粗刨，后精刨。刨削 加工的尺寸精度一般可达IT9～IT8，表面粗糙 度为Ra 6.3一1. 6µm 。 牛头刨床是零件固定在工作台上不动，滑枕 带动刀具运动加工，只可以加工小的零件。龙 门刨床是零件固定在滑枕台上来回运动，刀具 不动加工，可以加工大型的零件。
1．牛头创床基本结构
(a) 横向进给机构
(b) 棘轮机构
1—棘爪架 2—棘轮 3—棘爪 4—连杆 5、6—齿轮 7—偏心销 8—横向丝杠 9—棘轮罩
图5 牛头刨床横向进给机构
牛头创床基本结构
3、牛头刨床的调整 (1) 滑枕行程长度、起始位置、速度的调整 刨削时，滑枕行程的长度一般应比零件刨削表面 的长度为30 mm～40 mm，如图2 所示，滑枕的行程 长度调整方法是通过改变摆杆齿轮上偏心滑块的偏心 距离，其偏心距越大，摆杆摆动的角度就越大，滑枕 的行程长度也就越长；反之，则越短。 松开滑枕内的锁紧手柄，转动丝杠，即可改变滑 枕行程的起始点，使滑枕移到所需要的位置。
加工阶段与加工精度
当零件的加工质量要求较高时，应把整个 加工过程划分为几个阶段，通常划分为粗加工、 半精加工和精加工三个阶段。 如果零件的精度要求很高，还需要安排专 门的光整加工阶段。必要时，如果毛坯表面比 较粗糙，余量也较大，还需要安排先进行荒车 加工和初始基准加工。
加工阶段与加工精度
1．粗加工阶段 粗加工阶段是为了去除毛料或毛坯上大部分的余 量，使毛料或毛坯在形状和尺寸上基本接近零件的成 品状态，这个阶段最主要的问题是如何获得较高的生 产效率。（IT12，Ra为12µm） 2．半精加工阶段 半精加工阶段是使零件的主要表面达到工艺规定 的加工精度，并保留一定的精加工余量，为精加工做 好准备。半精加工阶段一般安排在热处理之前进行， 在这个阶段，可以将不影响零件使用性能和设计精度 的零件次要表面加工完毕。（IT7～IT8，Ra为 1.6~3.2µm）
牛头创床基本结构
图6
滑枕行程位置的调整
2、龙门刨床（doub-lecolumn planer)

图7
龙门刨床
龙门刨床工作视频
2、龙门刨床基本结构
龙门刨床如图7所示。型号：B2016A/ B20代表龙 门刨床，16代表宽为1.6米， 6M代表工件长：6米 主要由床身、立柱、横梁、工作台、垂直刀架和侧 刀架等组成。加工时，工件装在工作台上，龙门刨床的 主运动是工作台带动工件沿床身导轨作直线往复运动。 横梁上的垂直刀架和立柱上的侧刀架都可作水平或垂直 进给运动。刨削斜面时，可以将垂直刀架转动一定角度。 当刨削高度不同的工件时，可调整横梁在立柱上的高低 位置。 龙门刨床主要用于加工大型零件上的水平面、垂直 面、沟槽等，也常用于中小型零件的加工。
液压牛头刨床工作原理
主切削运动和进给运动均为液压传动，可无 级调速，具有液压过载保险装置，转动平稳、 超程量小、启动和停止灵活可靠、机床刚性好、 切削力大、换向精度高、油温低、热变形小、 精度稳定、能适用强力切削和连续工作的需要。 机床工作台能实现快速水平和垂直移动，刀架 具有自动抬刀机构，机床手柄集中，操作方便， 自动化程度高。
刨床加工视
刨削加工范围
刨削加工范围
刨削加工范围
刨削加工范围
T形槽工件的划线
T形槽刨削步骤
二、刨削加工常用刀具
刨削加工常用刀具
三、刨床基本结构
常用床（planing machine）有牛头刨床和龙门刨床两种。 1、牛头刨床（shaper) 牛头刨床又分为机械式牛头刨床 和液压式牛头刨床。 机械式牛头刨床是由床身、滑枕、摇杆、变速箱、进给箱、 横梁、工作台及润滑系统、电气箱等组成。 中小型牛头刨床的主运动(见机床)大多采用曲柄摇杆机 构(见曲柄滑块机构)传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。 大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。 滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀 加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。液 压牛头刨床具有机床具有设计先进，造型美观，性能可靠， 精度稳定，操作简洁，维护方便等特点。