平面加工的方法与方案

平面加工方法和平面加工方案

平面加工方法有刨、铣、拉、磨等，刨削和铣削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削则用作平面的精加工。此外还有刮研、研磨、超精加工、抛光等光整加工方法。采用哪种加工方法较合理，需根据零件的形状、尺寸、材料、技术要求、生产类型及工厂现有设备来决定。

一、刨削

刨削是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可达IT9~IT7级，表面粗糙值为Ra12.5~1.6μm。刨削可以在牛头刨床或龙门刨床上进行，如图8-3所示。刨削的主运动是变速往复直线运动。因为在变速时有惯性，限制了切削速度的提高，并且在回程时不切削，所以刨削加工生产效率低。但刨削所需的机床、刀具结构简单，制造安装方便，调整容易，通用性强。因此在单件、小批生产中特别是加工狭长平面时被广泛应用。

当前，普遍采用宽刃刀精刨代替刮研，能取得良好的效果。采用宽刃刀精刨，切削速度较低

(2~5m/min)，加工余量小（预刨余量0.08~0.l2mm，终刨余量0.03~0.05mm），工件发热变形小，可获得较小的表面粗糙度值（Ra0.8~0.25μm）和较高的加工精度（直线度为0.02/1000），且生产率也较高。图8－4为宽刃精刨刀，前角为-10?~-15?，有挤光作用；后角为5?，可增加后面支承，防止振动；刃倾角为3?~5?。加工时用煤油作切削液。

二、铣削

铣削是平面加工中应用最普遍的一种方法，利用各种铣床、铣刀和附件，可以铣削平面、沟槽、弧形面、螺旋槽、齿轮、凸轮和特形面，如图8-5所示。一般经粗铣、精铣后，尺寸精度可达lT9~1T7，表面粗糙度可达Ra12.5~0.63μm。

铣削的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线运动。图8-6为圆柱铣刀和面铣刀的切削运动。

（一）铣削的工艺特征及应用范围

铣刀由多个刀齿组成，各刀齿依次切削，没有空行程，而且铣刀高速回转，因此与刨削相比，铣削生产率高于刨削，在中批以上生产中多用铣削加工平面。

当加工尺寸较大的平面时，可在龙门铣床上，用几把铣刀同时加工各有关平面，这样，既可保证平面之间的相互位置精度，也可获得较高的生产率。

铣削工艺特点：

1.生产效率高但不稳定

由于铣削属于多刃切削，且可选用较大的切削速度，所以铣削效率较高。但由于各种原因易导致刀齿负荷不均匀，磨损不一致，从而引起机床的振动，造成切削不稳，直接影响工件的表面粗糙度。

2.断续切削

铣刀刀齿切入或切出时产生冲击，一方面使刀具的寿命下降，另一方面引起周期性的冲击和振动。但由于刀齿间断切削，工作时间短，在空气中冷却时间长，故散热条件好，有利于提高铣刀的耐用度。

3.半封闭切削

由于铣刀是多齿刀具，刀齿之间的空间有限，若切屑不能顺利排出或有足够的容屑槽，则会影响铣削质最或造成铣刀的破损，所以选择铣刀时要把容屑槽当作一个重要因素考虑。

（二）铣削用量四要素

如图8-7所示，铣削用量四要素如下：

l、铣削速度铣刀旋转时的切削速度。

式中vc——铣削速度 (m/min)；

d0——铣刀直径 (mm)；

n——铣刀转速 (r/min)。

2、进给量指工件相对铣刀移动的距离，分别用三种方法表示：f、fz、vf。

(1) 每转进给量f 指铣刀每转动一周，工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/r；

(2) 每齿进给量fz指铣刀每转过一个刀齿，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z；

(3) 进给速度vf指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/min。通常情况下，铣床加工时的进给量均指进给速度vf。

三者之间的关系为：

式中z——铣刀齿数；

n——铣刀转数 (r/min)。

3、铣削深度ap指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。

4、铣削宽度ac指垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向度量的切削层尺寸。

（三）铣削方式及其合理选用

1.铣削方式的选用

铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动关系。

(1) 周铣法（圆周铣削方式）

周铣法铣削工件时有两种方式，即逆铣与顺铣。铣削时若铣刀旋转切入工件的切削速度方向与工件的进给方向相反称为逆铣，反之则称为顺铣。

①逆铣如图8-8a所示，切削厚度从零开始逐渐增大，当实际前角出现负值时，刀齿在加工表面上挤压、滑行，不能切除切屑，既增大了后刀面的磨损，又使工件表面产生较严重的冷硬层。当下一个刀齿切入时，又在冷硬层表面上挤压、滑行，更加剧了铣刀的磨损，同时工件加工后的表面粗糙度值也较大。逆铣时，铣刀作用于工件上的纵向分力Ff，总是与工作台的进给方向相反，使得工作台丝杠与螺母之间没有间隙，始终保持良好的接触，从而使进给运动平稳；但是，垂直分力FfN的方向和大小是变化的，并且当切削齿切离工件时，FfN向上，有挑起工件的趋势，引起工作台的振动，影响工件表面的粗糙度。

②顺铣如图8-8b所示，刀齿的切削厚度从最大开始，避免了挤压、滑行现象；并且垂直分力FfN始终压向工作台，从而使切削平稳，提高铣刀耐用度和加工表面质量;但纵向分力Ff与进给运动方向相同，若铣床工作台丝杠与螺母之间有间隙，则会造成工作台窜动，使铣削进给量不匀，严重时会打刀。因此，若铣床进给机构中没有丝杠和螺母消除间隙机构，则不能采用顺铣。

(2)端铣削方式

端铣有对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣三种方式。

①对称铣削如图8-9a所示，铣刀轴线始终位于工件的对称面内，它切入、切出时切削厚度相同，有较大的平均切削厚度。一般端铣多用此种铣削方式，尤其适用于铣削淬硬钢。

②不对称逆铣如图8-9b所示，铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切入时切削厚度最小，切出时切削厚度最大。这种加工方法，切入冲击较小，切削力变化小，切削过程平稳，适用于铣削普通碳钢和高强度低合金钢，并且加工表面粗糙度值小，刀具耐用度较高。

③不对称顺铣如图8-9c所示，铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切出时切削厚度最小，这种铣削方法适用于加工不锈钢等中等强度和高塑性的材料。