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1、第二節(jié) 銑削加工的質量分析,（一）加工精度分析 就是零件在加工以后的幾何參數（尺寸、形狀和相互位置）的實際值與理想值相符合的程度。,一、銑削加工的質量分析,在實際生產過程中，是允許存在一定的偏差，但是保證零件的加工精度，也就是設法將加工誤差控制在允許的范圍內。,工藝系統(tǒng)：在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件構成一個系統(tǒng)。（4部分）,1工藝系統(tǒng)的幾何誤差,1）加工原理誤差 它是指采用了近似的加工工方法所引起的誤差。如加工列表曲線時用數學方程曲線逼近被加工曲線所產生的逼近誤差、用直線或圓弧插補方法加工非圓曲線時產生的插補誤差等，減小此類誤差的方法是提高逼近和插補精度。 2）機床的幾何誤差

2、 a.機床主軸誤差 機床主軸是安裝工件或刀具的基準，并將切削主運動和動力傳給工件或刀具。,工藝系統(tǒng)的幾何誤差是機床、夾具、刀具及工件本身存在的誤差，又稱為工藝系統(tǒng)的靜誤差。,b.機床導軌誤差機床床身導軌是確定各主要部件相對位置的基準和運動的基準。 c.傳動誤差機床的切削運動是通過某些傳動機構來實現(xiàn)的，這此機構本身的制造、裝配誤差和工作中的磨損，將引起切削運動的不準確。,3)刀具誤差、夾具誤差與工件定位誤差 a刀具誤差機械加工中的刀具分為普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具三類。普通刀具，如車刀、銑刀等。定尺寸的刀具如鉆頭、鉸刀、拉刀等。 b夾具誤差夾具誤差主要是指定位元件、對定位裝置及夾具體等零

3、件的制造、裝配誤差及工作表面磨損等。 c 工件定位誤差工件的定位誤差是指由于定位不正確所引起的誤差。 4）調整誤差 在機械加工時，工件與刀具的相對位置需要進行必要的調整（如對刀、試切）才能準確。,2工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差,工藝系統(tǒng)的剛度：剛度是物體或系統(tǒng)抵抗外力使其發(fā)生變形的能力。用變形方向上的外力與變形量的比值K來表示。 K =F/Y式中：F 靜載外力（N）Y 在外力作用方向上的靜變形量（mm） 機械加工過程中，由吃刀抗力FY引起的工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響最大，所以常用吃刀抗力測定機床的靜剛度，即 K = Fy/Y 變形量Y = Fy/K 由上式可以看出，要減小因受力而引起的

4、變形，就要提高工藝系統(tǒng)的剛度。 圓柱銑刀在加工中相當于一個懸臂梁，其長徑比就決定了其剛度的大小，加工時就要注意根據切削用量選擇合適的銑刀長徑比。,3 工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差,工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下將產生復雜的熱變形，使工件和刀具的相對位置發(fā)生變化，或因加工后工件冷卻收縮，從而引起加工誤差。數控機床大多進行精密加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差約占總誤差的40-70%。因此，許多數控機床要求工作環(huán)境保持恒溫，在加工過程中使用冷卻液等方法可以有效地減小工藝系統(tǒng)的熱變形。,4工件內應力所引起的變形,所謂內應力是指當外部的載荷去除以后，仍然殘存在工件內部的應力。 引起內應力的主要原因是

5、熱變形和冷變形。在鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工過程中，由于毛坯各部分冷卻收縮不均勻而引起的應力稱為熱應力。在進行冷軋、冷校直和切削時，由于毛坯或工件受力不均勻，產生局部變形所引起的內應力稱為塑變應力。 去除工件內應力的方法是進行時效處理，時效處理分為自然時效和人工時效兩種，自然時效是在大氣溫度變化的影響下使內應力逐漸消失的時效處理方法，一般需要二、三個月甚至半年以上的時間。人工時效是使毛坯或半成品加熱后隨加熱爐緩慢冷卻，達到加快內應力消失的時效處理方法，用時效短。大型零件、精度要求高的零件在粗加工后要經過時效處理才能進行精加工；精度要求特別高的工件要經過幾次時效處理。,（二）表面質量分析,影響表

6、面質量的因素： 1 、 影響表面粗糙度的的因素 1)刀具切削刃的幾何形狀 刀具相對工件作進給運動時，在加工表面上留下了切削層殘留面積，其形狀完全是刀具切削刃形狀在加工過程中的復映。殘留面積越大，表面粗糙度越大。在減小切削層殘留面積可以采取減小刀具主、副偏角和增大刀尖圓弧半徑等措施。 2)工件材料的性質 切削塑性材料時，切削變形大，切屑與工件分離產生的撕裂作用，加大了表面粗糙度。所以在切削中、低碳鋼時，為改善切削性能可在加工前進行調質或正火處理。一般情況下，硬度在HB170-230范圍內的材料切削性能較好。切脆性材料進，切屑呈碎粒狀，由于切屑崩碎時會在表面留下麻點，使表面粗糙。如果降低切削用量，

7、使用煤油潤滑冷卻，則可減輕切屑崩碎現(xiàn)象，減小表面粗糙度。,3)切削用量 在一定的切削速度范圍內，加工塑性材料容易產生積屑瘤或鱗刺，應避開這個切削速度范圍（一般為小于80m/min時）。適當減小進給量可減小殘留面積，減小粗糙度值。一般背吃刀量對表面粗糙度值影響不大。 4) 工藝系統(tǒng)的振動 工藝系統(tǒng)的振動分為強迫振動和自激振動兩類。強迫振動是由外界周期性干擾力的作用而引起的，如斷續(xù)切削，旋轉零、部件不平衡，以及傳動系統(tǒng)的制造和裝配誤差等引起的振動是強迫振動。自激振動是在切削過程中，由工藝系統(tǒng)本身激發(fā)的，自激振動伴隨整個切削過程。 減小強迫振動的主要途徑是消除振源，采取隔振措施和提高系統(tǒng)剛度等。抑制

8、自激振動的主要措施是合理地確定切削用量和刀具的幾何角度，提高工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的抗振性（如增加接觸剛度，加工時增加工件的輔助支承）以及采用減振器等措施。,2、影響表面冷硬、殘余應力的因素 1)影響表面冷硬的因素 影響表面冷硬的主要因素是刀具的幾何形狀和切削用量。刀具的刃口圓弧半徑大，對表面層的擠壓作用大，使冷作硬化現(xiàn)象嚴重。增大刀具前角，可減小切削層塑性變形程度，冷硬現(xiàn)象減小。切削速度適當增大，切削層塑性變形增大，冷硬嚴重，此外，工件材料塑性大，冷硬也嚴重。 2) 影響表面殘余應力的因素 如切削溫度不高，表面層以冷塑變形為主，將產生殘余壓應力；如切削溫度高，表面層產生熱塑變形，將產生殘余拉應力，

9、表面殘余應力將引起工件變形，尤其是表面拉應力將會降低其疲勞強度。 表面殘余應力可通過光整加工、表面強化、表面熱處理和時效處理等方法消除。,第二節(jié) 工件的裝夾與定位基準的選擇,一、常用的工件裝夾方法 銑削件在機床上的安裝大多采用一面兩銷定位，直接在工件上找正，有夾具則在夾具上找正。所謂找正，是指把千分表或百分表固定在機床床身某個位置，表針壓在工件或夾具的定位基準面上，然后使機床工作臺沿垂直于表針的方向移動，調整工件或夾具的位置使指針基本保持不動，則說明工件的定位基準面與機床該方向的導軌平行。如圖2-1所示。,圖2-1 在工作臺上找正工件,對加工內容多的零件應利用夾具采用一面兩銷的方式裝夾，

10、對夾具的基本要求是： 1)夾緊機構或其他元件不能影響進給，加工部位要開敞。為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要盡可能開敞，因此要求夾持工件后夾具上一些組成件（如定位塊、壓塊和螺栓等）不能與刀具運動軌跡發(fā)生干涉。夾緊機構元件與加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構元件能低則低，以防止夾具與機床主軸套筒或刀套、刀具在加工過程中發(fā)生碰撞。 2)為保持零件安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝，還要求能使零件定位面與機床之間保持一定的坐標聯(lián)系。 3) 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好。 夾緊力應盡量靠近主要支撐點，盡量不采用在

11、加工過程中更換夾緊點的設計。,二、定位基準的選擇 選擇定位基準的基本要求：遵循六點定位原則： 1)盡量選擇零件上的設計基準作為定位基準。這樣不僅可以避免因基準不重合引起的定位誤差，保證加工精度，而且可以簡化程序編制。 2)當零件的定位基準與設計基準不能重合且加工面與基設計基準又不能在一次安裝內同時加工時，應認真分析裝配圖紙，確定該零件設計基準的設計功能，通過尺寸鏈的計算，嚴格規(guī)定定位基準與設計基準間的公差范圍，確保加工精度。 3) 當無法同時完成包括設計基準在內的全部表面加工時，要考慮用所選基準定位后，一次裝夾能夠完成全部關鍵精度部位的加工。 4) 定位基準的選擇要保證完成盡可能多的加

12、工內容，為此，要考慮便于各個表面都能被加工的定位方式。 5) 批量加工時，零件定位基準應盡可能與建立工件坐標系的對刀基準重合。可直接按定位基準對刀，減少對刀誤差。但在單件加工（每加工一件對一次刀）時，工件坐標系原點和對刀基準的選擇主要考慮便于編程和測量，可不與定位基準重合。 6) 必須多次安裝時應遵從基準統(tǒng)一原則。,一、走刀路線和加工順序的確定,第二節(jié) 工藝規(guī)程,走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，而且也反映出工步加工的順序。工步順序是指同一道工序中，各個表面加工的先后順序。它對零件的加工質量、加工效率和數控加工中的走刀路線有直接影響，應根據零件

13、的結構特點和工序的加工要求等合理安排。,在確定走刀路線時，主要考慮以下幾點： 1、對點位加工的數控機床，如鉆、鏜床要考慮盡可能縮短走刀路線，以減少空程時間，提高加工效率。 2、為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排最后一次走刀連續(xù)加工。 3、刀具的進退刀路線必須認真考慮，要盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。在銑削零件外輪廓時，銑刀應從輪廓的延長線上切入切出，或從輪廓的切向切入切出。在銑削內輪廓時，應從輪廓的切向切入切出，如圖22。應盡量避免如圖23所示的徑向直進刀，以避免在工件表面上留下刀痕。 4、銑削輪廓的加工路線要合理，一般采用雙向切削、單向切削和環(huán)形

14、的走刀方式如圖2-4所示。在銑削封閉的內輪廓時，刀具的切入或切出不允許外延，最好選在兩面的交界處，否則，會產生刀痕。為保證表面質量，一般選擇圖2-5所示的走刀路線。 5、在鏜孔加工中,若孔的位置精度要求高時,加工路線和定位方向應保持一致。 如圖2-6所示鏜4個孔。若按路線最短，加工順序為1-2-3-4。若按加工路線與定位方向一致，加工順序為1-2-4-3。,(a) (b) (c) 圖2-4 輪廓加工的常用走刀方式 (a)雙向切削(b)單向切削(c)環(huán)形切削,(a) (b) (c) 圖2-5 封閉內輪廓常用走刀方式 雙向切削 (b)環(huán)形切削 (c)雙向+環(huán)形切削,圖2-6

15、單向定位的加工路線圖,二、刀具的選擇 1、常用的銑刀類型 常用的有圓柱銑刀、立銑刀、硬質合金面銑刀、鍵槽銑刀、三面刃銑刀、半圓鍵槽銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀和球頭銑刀等，如圖2-7所示。,三 、銑削方式的選擇 用銑刀圓周上的切削刃來銑削工件的平面，叫做周銑法。它有兩種銑削方式：,1、逆銑法：銑刀的旋轉切入方向和工件的進給方向相反(逆向),如圖2-12（a）。 2、順銑法：銑刀的旋轉切入方向和工件的進給方向相同(順向)，如圖2-12（b）。,圖2-12兩種銑削方式 （a）逆銑 （b）順銑,順銑法切入時的切削厚度最大，然后逐漸減小到零，避免了在已加工表面的冷硬層上滑走過程。實踐表明，順銑法可以提

16、高銑刀耐用度23倍，工件的表面粗糙度值可以降低些，尤其在銑削難加工材料時，效果更為顯著。 逆銑時，每齒所產生的水平分力均與進給方向相反，使銑刀工作臺的絲杠與螺母在左側始終接觸。順銑時，水平分力與進給方向相同，銑削過程中切削面積也是變化的，因此，水平分力也是忽大忽小的，由于進給絲桿和螺母之間不可避免地有一一定間隙，故當水平分力超過銑床工作臺摩擦力時，使工作臺帶動絲桿向左竄動，絲桿與螺母傳動右側出現(xiàn)間隙，造成工作臺顫動和進給不均勻，嚴重時會使銑刀崩刃。 順銑時，遇到加工表面有硬皮，也會加速刀齒磨損。逆銑時工作臺不會發(fā)生竄動現(xiàn)象，銑削較平穩(wěn)，但在逆銑時，刀齒在加工表面上擠壓、滑行，切不下切屑，使已加工表面產生嚴重冷硬層。 一般情況下，尤其是粗加工或是加工有硬皮的毛坯時，多采用逆銑。精加工時，加工余量小，銑削力小，不易引起工作臺竄動，可采用順銑。在逆銑中刀具壽命比在順銑中短，在逆銑中刀具壽命比在順銑中短，這是因為在逆銑中產生的熱量比在順銑中明顯地高。,思考練習題 1機械加工工藝系統(tǒng)由哪幾個部份組成？ 2影響工件表面粗糙度的因素有哪些？ 3選擇基準的原則是什么？,