1、第 9 章 铣削加工【学习目的及要求】(1)了解铣削加工的基本知识。(2)了解铣床的种类、组成、 应用范 围及加工特点。(3)掌握常用铣床附件(平口钳、分度头、回转工作台)的功能及应用。(4)了解常用的铣削方法。掌握平面铣削操作方法。【铣工安全文明生产】(1)实训时应穿好工作服袖口要扎紧或戴袖套。戴工作帽，畄长发者将 头发全部塞入帽内，防止衣角或头发被铣床转动部分卷入发生安全事故。(2)严禁戴手套操作操作铣床，以免 发生事故。(3)铣床机构比较复杂，操作前必 须熟悉铣床性能及其调整方法。(4)操作时，头不能过分靠近铣 削部位，防止切屑烫伤眼睛或皮肤。高速铣削时要戴好防护镜防止高速切削飞出的铁屑
2、损伤眼睛。若有切屑飞入眼睛，千万不要用手揉擦，应及时请医生治疗。(5)装拆铣刀时要用揩布衬垫，不要用手直接接触 铣刀。(6)使用扳手时，用力方向尽量避开铣刀，以免扳手打滑时造成不必要的损伤。(7)合理使用铣床 合理选用铣削用量、 铣削刀具及铣削方法，正确使用各种工夹具，熟悉所操作铣床的性能。不能超负 荷工作，工件和 夹具的重量不能超 过机床的载重量。(8)铣削操作过程中应严格遵守安全操作规程，必 须做到以下几点：1)开机前开机前必须将导轨、丝杆等部件的表面 进行清洁并加上润滑油；工作 时不要把工夹量具置放在导轨面或工作台表面上，以防不测。检查自动手柄是否处在“停止” 的位置，其他手柄是否处在所
3、需位置。工件、刀具要夹 牢，限位 挡铁要 锁紧。2)开机时不准变速或做其他调整工作，不准用手摸 铣刀及其他旋转的部件。不得度量尺寸。不准离开机床做其他工作或看书报，并应站在适当的位置。发现异常现象应立即停车，报告指 导老师。在切削过程中，不能用手触摸工件和清理切屑，以免被铣刀损伤手指。铣削完毕，要用毛刷清除屑不要用手抓或用嘴吹。(8)工作完毕后，一定要清除铁屑和油 污，擦干净机床，并在各运动部位适当加油，以防生 锈。(9) 做好机床交接班工作等。9.1 概述铣削是在铣床上用旋转的铣刀对移动的工件进行切削加工的方法。它可以加工平面、沟槽、螺旋槽、凸轮、离合器、切断等(见表 9.1)。还可以加工成
4、形表面及齿轮等(见图9.1)。铣削是以铣刀的旋转运动为主运动，以工件的移动为进给运动的一种切削加工方法。铣削切削运动是由铣刀实现的。根据结构、用途及运动方式不同，铣床可分为不同的种类，主要有卧式升降台铣床、立式升降台铣床、工具铣床、龙门铣床、摇臂铣床、转塔铣床、仿形铣床、钻铣床、滑枕铣床、刻字铣床、键槽铣床、螺纹铣床，以及数控铣床和镗铣加工中心等。铣削使用旋转的多刃刀具，不但可以提高生产率，而且还可以使工件的表面获得较小的粗糙度。因此，在机器制造业中，铣削加工占有相当的比重。图 9.1 铣削加工的方法9.2 铣床9.2.1 常用铣床的种类常用的铣床有升降台式铣床和龙门铣床两类。1. 升降台式铣
5、床(1)卧式铣床 其主要特征是主轴与工作台台面平行，呈水平位置。外观图如图 9.2a)所示：(2)立式铣床 其主要特征是主轴与工作台台面垂直，呈垂直状态。外观图如图 9.2b)所示。a) 卧式铣床 b) 立式铣床图 9.2 升降台式铣床外观照片图2.龙门铣床龙门铣床是大型铣床，铣削动力安装在龙门导轨上，可作横向和升降运动。外观图如图 9.3 所示。9.1.2 铣床型号及组成现以图 9.4 所示的型号 X6132 卧式升降台铣床为例，简介升降台式铣床型号意义及组成。1.铣床的型号及其意义铣床型号是铣床的代号，它是金属切削机床型号中的一部分。按照 GB/T 15375-1994规定，型号为 X61
6、32 铣床中各符号和数字的意义如下： X-铣床（类代号） ；61-卧式万能升降台铣床（组.系代号） ； 32-工作台面宽度的 1/10，即工作台面宽度为 320mm（主参数） 。图 9.3 龙门铣床 照片图 图 9. 4 X6132 型卧式升降台铣床照片图2. X6132 型万能卧式铣床的主要组成及其作用铣床由下列几部分组成。(1)床身 床身用来支撑和固定铣床各部件。(2)底座 用以支承、安装、固定铣床的各个部件，底座还是一个油箱，其内部装有切削液。(3)横梁 横梁上装有安装吊架，用以支撑刀杆的外端，减小刀杆的弯曲和振动。(4)主轴 主轴用来安装刀杆并带动它旋转。主轴做成空心轴，前端有锥孔，以
7、便安装刀杆。(5)升降台 升降台位于工作台、转台、横向溜板的下方，并带动它们沿床身的垂直导轨作上下移动，以调整台面与铣刀间的距离。升降台内装有进给运动的电动机及传动系统。(6)横向溜板 横向溜板用来带动工作台在升降台的水平导轨上作横向移动。(7)转台 上端有水平导轨，下面与横向工作台连接，可供纵向工作台移动、转动。(8)挂架 用以加强铣刀杆的刚性。9.3 铣刀9.3.1 铣刀切削部分材料的基本要求在切削过程中，刀具切削部分会由于受切削力、切削热和摩擦力而磨损，所以刀具不仅要锋利而且要耐用，不易磨损变钝。因此刀具材料必须具备以下几个基本要求：高硬度和耐磨性；良好的耐热性； 高的强度和好的韧性。9
8、.3.2 铣刀的种类和用途铣刀的种类很多，用途也各不相同。按材料不同，铣刀分为高速钢和硬质合金两大类；按刀齿与刀体是否为一体又分为整体式和镶齿式两类；按铣刀的安装方法不同分为带孔铣刀和带柄铣刀。常用铣刀的种类及用途见表 9.1。9.3.3 铣刀的安装铣刀的结构不同，在铣床上的安装方法也不一样。带孔的圆柱铣刀安装在刀杆上，刀杆与主轴的连接方法如图 9.5 所示。安装铣刀的步骤如下：1)在刀杆上先套上几个垫圈，装上键，再套上铣刀，并注意旋转方向(见图 9.6a) ；2)在铣刀外边的刀杆上再套上几个垫圈，拧紧左旋螺母(见图 9.6b) 3)装上支架，拧紧支架紧固螺钉，在轴承孔内加润滑油(见图 9.6
9、c)；4)初步拧紧螺母，开车观察铣刀是否装正，然后用力拧紧螺母(见图 9.5d)。装刀前应将刀杆、铣刀及垫圈擦干净，以保证铣刀的正确安装。同是加工平面，可以用端铣也可以用周铣的方法；同是用圆柱铣刀加工平面又有顺铣与逆铣之分。在选择铣削方法时，应充分注意到它们各自的特点，选取合理的铣削方式，以保证加工质量和提高生产效率。表 9.1 常用铣刀的种类及用途 图 9.5 刀杆与主轴的连接方法l-拉杆 2-主轴 3-刀杆a) b) c) d)图 9.6 安装铣刀的步骤a)套上垫圈和铣刀 b)再套上垫圈，拧紧螺母 c)装上支架，加润滑油 d)校正铣刀，拧紧螺母1-垫圈 2-键 3-铣刀 4-压紧螺母 5-
10、紧固螺钉93 铣床主要附件各种不同类型和形状的铣刀加上附件，可以使铣削范围更广。铣床的主要附件有机用平口钳、回转工作台、万能分度头等。9.4.1 机用平口钳机用平口钳是一种通用夹具，常用平口钳有回转式和非回转式两种。图 9. 7 所示是回转式平口钳，主要是由固定钳口、活动钳口、底座等组成。钳身能在底座上任意扳转角度平口钳由于其钳口结构和尺寸的关系，所以多用于安装尺寸较小、形状较规则的零件。使用时应先校正其在工作台上的位置，然后再夹紧工件。平口钳的校正方法有三种图 9. 8)，即 用百分表校正固定钳口与铣床主轴轴心线垂直或平行。校正精度较高，一般用于精校正。 用划针校正固定钳口与铣床主轴轴心线垂
11、直。校正精度较低，一般只做粗校正。 用角度校正固定钳口与铣床主轴轴心线平行。校正精度一般，一般只做粗校正。图 9. 7 机用平口钳 图 9. 8 平口钳的校正1. 固定钳口 2-钳口铁 3-活动钳口 a)百分表校正平口钳 b)按划线找正工件4-螺杆 5. -底座 6-钳身9.4.2 回转工作台 回转工作台又称圆形工作台，卧式万能升降台铣床特有的附件。其外形如图 9.9 所示，其结构如图 9.10 a)所示。主要用于装夹中小型工件，进行圆周分度及作圆周进给，如对有角度、分度要求的孔或槽、工件上的圆弧槽。转台周围有刻度用来观察和确定转台位置，手轮上的刻度盘也可读出转台的准确位置。图 9.10b)所
12、示为在回转工作台上铣圆弧槽的情况，即利用螺栓压板把工件夹紧在转台上，铣刀旋转后，摇动手轮使转台带动工件进行圆周进给，铣削由于能够回转角度，因此扩大了加工范围。图 9.9 回转工作台的外形照片图 图 9.10 回转工作台结构及其工作a)结构； b) 工作应用示例-铣圆弧槽9.4.3 分度头1.分度头的结构和功用铣多边形零件、齿轮轮齿面或花键轴时，每铣完一个面或一个槽后，便需转个角度，再铣第二个面或槽，这种转角度的工作叫分度。分度头是分度机构，是铣床的精密附件之一，它主要用于加工多面体零件(如四方头螺栓、六角头螺钉、螺母)、花键轴、离合器、齿轮等。分度头有多种类型，其中万能分度头应用较广泛。万能分
13、度头的结构如图 9.11 所示，由底座、壳体、回转体、主轴（卡盘）刻度叉、分度盘、定位销、挂轮轴等组成。2.万能分度头的分度方法分度方法较多，常用的有简单分度和差动分度两种。(1)简单分度 简单分度直接利用分度盘进行(见图 9.12a)。分度时，用锁紧螺钉将分度盘固定，旋转手柄，通过蜗杆、蜗轮使主轴转动。手柄转一转，主轴及工件转 140转(转过 90)。若工件需分 z 等分，则每铣完一等分后，主轴应转过 1/z 转，手柄便应转 n转，即：式中： a 一每次分度时，手柄应转的整数转(当 z40 时， a=O)；g分度盘上所适用孔圈的孔数；P手柄在适用的孔圈上转过的孔数。图 9.11 万能分度头结
14、构图 1.定位销 2.分度盘 3.顶尖 4.主轴 5.壳体 6. 底座 7.分度叉 8.挂轮轴 a) b)图 9.12 万能分度头应用 a)万能分度头传动系统图 b) 手柄与分度盘的转数关系例如，铣 35 个齿的齿轮，每分一个齿时(即工件应转过 135 转)，手柄便应转28、42、49 均为分度盘上具有的孔圈孔数。如选 28 个孔的孔圈，则每分一个齿，手柄应转一整转，再在 28 孔的孔圈上转过 4 个孔。为便于记录所转过的孔数，可使用分度叉，分度叉的两个脚可调整为任意角度。简单分度只适用于分度数 Z 与分度盘上孔圈孔数相同，或 40 Z 约分后，其分母为分度盘上某道孔圈孔数的因数。 (2)差动
15、分度 差动分度时按转动的分度盘计算手柄的转数。为此，应在分度头主轴后锥孔内装入心轴，在心轴和挂轮轴之间装上挂轮 Z1、 Z2、 Z3、 Z4(见图 9.12 a)。这样手柄转动时(弹簧销应从分度盘上拔出)，主轴回转，经挂轮带动分度盘回转(分度盘紧固螺钉要松开)。手柄实际转数等于手柄相对分度盘的转数与分度盘本身转数的代数和。分度盘转向，可和手柄转向相同，也可相反，这要视具体情况，通过加与不加介轮来调整。差动分度时，挂轮计算如下。若把工件分为 Z 等分，而 Z 为质数时，且 Z 40，分度头主轴每次分度应转 40 Z 转(见图 9.12b)，即手柄由 A 转到 B，但 B 处无相应的孔，故不能用简
16、单分度法。此时应先假设一个接近于所需等分数，且能用简单分度法进行分度的等分数 Z0，若按细计算手柄转数，则应转 40 Zo转，即由 A 转至 C 处。但这样分度会产生误差(即确)。若能在分度过程中将 C 处孔转到 B 处(即分度盘相对转过确)，就不会产生误差。分度盘的这一转动可通过挂轮实现。可见，每次分度手柄实际转数 40z 应等于手柄相对于分度盘移项后 正值，说明分度盘与手柄的转向相同，分度头不加介轮；如 ZoZ，则传动比为负值，说明两者转向相反，需加介轮。万能分度头适用于单件小批生产及维修工作。铣削加工时，铣刀的旋转是主运动，工件作直线或曲线的进给运动。9.5 铣削基本工艺9.5.1 铣平
17、面 根据设备、刀具条件不同，可用圆柱铣刀对工件进行周铣或用端铣刀对工件进行端铣，如图 9.13 所示。前者是利用铣刀的圆周刀齿进行切削，后者是利用铣刀的端部刀齿进行切削。与周铣比较，端铣时同时参加工作的刀齿数目较多，切削厚度变化较小，刀具与工件加工部位的接触面较大，切削过程较平稳，且端铣刀上有修光刀齿可对已加工表面起修光作用，因而其加工质量较好。另外，端铣刀刀杆刚性大，切削部分大多采用硬质合金刀片，可采用较大的切削用量，通常可在一次走刀中加工出整个工件表面，所以生产率较高。但端铣主要用于铣平面，而周铣则可通过选用不同类型的铣刀，进行平面、台阶、沟槽及成形面等的加工，因此，周铣的应用范围较广。a
18、) b)图 9.13 铣平面 图 9.14 顺铣与逆铣a)端铣 ； b) 周铣(逆铣) a)顺铣； b)逆铣使用圆柱铣刀铣平面时，根据铣刀旋转方向与工件进给方向不同，有顺铣和逆铣之分。顺铣时，铣刀旋转方向与工件进给方向相同；逆铣时，铣刀旋转方向与工件进给方向相反，如图 9.14 所示。顺铣时，铣刀可能突然切入工件表面而发生深啃(由丝杠与螺母的间隙引起)，使传动机构和刀轴受到冲击，甚至折断刀齿或使刀轴弯曲，故通常用逆铣而少用顺铣。但顺铣时切削厚度由大变小，易于切削，刀具耐用度高。此外，顺铣时铣削力将工件压在工作台上，工作平稳。因此，若能消除间隙(例如 X6132 型铣床上设有丝杠螺母间隙调整机构
19、)也可采用顺铣。在卧式铣床上用圆柱铣刀铣平面的步骤如下：a)启动机床使铣刀旋转，升高工作台使工件与铣刀轻微接触，停车，将竖直丝杠刻度盘对零(见图 9.14a)；b)纵向退出工件(见图9.14b)；c)利用刻度盘将工作台升高至规定的铣削深度位置，紧固升降台和横向工作台后，开车启动机床(见图 9.14c)；d)先用手作纵向进给，稍微切人后改变为自动进给(见图9.14d)；e)铣完一遍后，停车，下降工作台(见图 9.14e)；f)退回工作台，测量工件尺寸，观察表面粗糙度，重复铣削直至合格(见图 9.14f)。图 9.14 铣平面的步骤 图 9.15 常用铣斜面方法a)刻度盘对零；b)退出工件；c)确
20、定铣削深度，开车 a)工件斜压在工作台上； b)利用分度头；进入自动进给；e)铣削一遍后停车；f)检查工件，重复铣削 c)旋转立铣头； d)用角度铣刀l，3-工件 2-卡盘 4-铣刀铣削时应尽量避免中途停车或停止进给，否则将会因为切削力突然变化而影响加工质量。 9.5.2 铣斜面铣斜面是铣平面的特例，常用的铣斜面方法如图 9.15 所示。此外，在批量较大时，可利用专用夹具进行斜面铣削。9.5.3 铣沟槽在铣床上可加工多种沟槽(参见表 9.1)。因沟槽尺寸的限制，使得铣削时排屑、散热困难，特别是对薄型和深槽工件，铣削时还极易变形。因此，铣沟槽应取较小的进给量，并应注意对好刀，以保证沟槽位置的正确
21、。9.5.4 铣成形面和曲面1.铣成形面铣成形面一般用成形铣刀在卧式升降台铣床上加工，如图 9.1 a)和图 9.1 b)所示。成形铣刀的形状应与成形面的形状吻合。 2.铣曲面铣曲面一般用立铣刀在立式升降台铣床上加工，其方法有以下三种。(1)按划线铣曲面 对于质量要求不高的曲面，可以在工件上划线，按照划线痕迹，由操作者手动移动工作台进行加工。(2)回转工作台铣曲面 对于圆弧曲面，可以将工件装夹于回转工作台上的回转台中心，转动回转工作台手轮进行铣削加工，一般采用逆铣方式，如图 9.16 所示。图 9.16 回转工作台铣曲面(3)靠模法铣曲面 对于大批大量生产，可用靠模法铣曲面。靠模安装于工件的上
22、方，将铣床工作台的纵向(或横向)进给丝杠副拆卸掉，铣削时，依靠弹簧或重锤的恒定压力，迫使立铣刀上端圆柱部分始终与靠模接触，从而铣削出与靠模形状相同的曲面。9.5.5 齿形铣削齿形加工的方法很多，按照齿形(一般为渐开线齿形)成形原理，可以分为成形法和展威法两大类。用与被加工齿轮齿槽形状相符的成形铣刀来加工齿形的方法称为成型法；展姣法是利用齿轮刀具与被加工齿轮的互相啮合运动而加工出齿形的方法，例如插齿和滚齿。在这里简单介绍成形法加工齿轮的方法。在铣床上铣齿形是属于成形法加工，与铣成形面的加工方法相同，即用与被切齿形(如齿轮齿槽)形状相符的成形铣刀加工。所用铣刀为模数铣刀，用于卧式铣床的是盘状(模数
23、)铣刀，用于立式铣床的是指状(模数)铣刀(图 9.17)。铣齿形的基本操作步骤如下。a)盘状铣刀铣削齿轮 b)指状铣刀铣削齿轮图 9.17 成形法铣削齿轮9.6 冷却润滑液冷却润滑液主要用来降低温度，减少摩擦，从而提高刀具耐用度和零件表面质量，所以必须正确地选择和使用冷却润滑液。良好的冷却润滑液应当是无损于工人健康，不腐蚀机床，不易燃，不变质，并且价格低廉。冷却润滑液分为两大类：（1）以冷却为主的水溶液冷却润滑液（2）以润滑为主的油类冷却润滑液9.6 铣削加工的特点和应用9.6.1 铣削的特点(1)生产率较高 铣刀是典型的多刃刀具，铣削时有几个刀刃同时参加工作，总的切削宽度较大。铣削的主运动是
24、铣刀的旋转，有利于采用高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高。(2)容易产生振动 铣刀的刀刃切入和切出时会产生冲击，并引起同时工作的刀刃数的变化；每个刀刃的切削厚度是变化的，这将使切削力发生变化。因此，铣削过程不平稳，容易产生振动。铣削过程的不平稳性，限制了铣削加工质量与生产率的进一步提高。(3)散热条件较好 铣削时铣刀刃间歇切削，可以得到一定程度的冷却，因而散热条件较好。但是，切入、切出时热的变化、力的冲击，将加速刀具的磨损，甚至可能造成刀具损坏。9.6.2 铣削加工的应用铣削加工的范围很广(参见表 9.1)，主要用来加工各类平面（水平面、垂直面、斜面、台阶面） 、沟槽（直槽、键槽、角度槽、
25、T 型槽、燕尾槽、V 型槽、圆弧槽、螺旋槽）和成形面等，也可进行孔的钻、铰、镗的加工以及齿轮、链轮、凸轮、曲面等复杂工件的铣削加工。一般情况下，铣削加工的尺寸精度为 IT7IT9，表面粗糙度值为 Ra1.66.3um。9.7 铣削加工示例9.7.1 工件图(见图 9.18a) 铣削加工斜面a) 工件图 a) 单角铣刀和工件图图 9.18 铣削加工示例9.7.2 铣削斜面的步骤：1.确定斜面的铣削方法：因工件斜面宽度较小，且倾斜角为 45，所以可直接用角铣刀来加工较合理。2.选择铣刀：如工件图要求，可选用 45单角度铣刀，且刀刃宽度应大于工件斜面宽度。3.装加工件：可用机用平口钳加紧工件的两个侧
26、面。4.选取铣削加工用量：可分别用粗铣和精铣来完成加工。5.操作方法：可采用一把单角度铣刀铣削，铣完一个斜面后将刀拆卸下来翻转 180，再铣另外一个斜面。也可采用两把 45单角铣刀同时进行铣削。6.铣削结束后检查工件。9.8 铣削操作实训实训开始首先认真阅读【铣工安全文明操作规程】，做到安全文明实训。实训项目1 典型的面铣削操作(1)题目 图体实训 1 刀架体实训 1 图的铣削制做实训 1 图刀架体(2)实训要求1)按 实训1图刀架体零件， 达 到 刀架体零件的技术。2)通 过 铣削作 业 ， 要 求 能 掌 握 铣削 平 面加 工 工 艺 和 检 测 方 法 ， 熟 悉 铣削 操作技能。(3
27、)材料及工量具1)毛坯材料)：为(40号钢，坯料为锻件。105mm105mm mm74mm。2)具 ： 铣刀 、 平 口 夹 钳 、 锤 子 、 击 打 用 铜 捧 。 游 标 卡 尺 、 900角 尺 、 刀 口 尺 、 钢 直 尺 等。(4)操作步骤分析：刀架体是一个典型的六面体工件，它有面与面之间平行、垂直等要求。为了满足这些要求，必须选好加工基准，使夹具定位准确，其铣削步骤见实训表 1 实训表 1 刀架体的铣削步骤实训项目2 铣削V形状操作(1)题目 铣削如实训 2 图所示 V 形铁实训 2 图 V 形状体的铣削(2)实训要求1)按 实训2图V形状体零件， 达 到 零件的技术。2)通
28、过 铣削作 业 ， 要 求 能 掌 握 铣削 平 面加 工 工 艺 和 检 测 方 法 ， 熟 悉 铣削 操作技能。(3)材料及工量具1)毛坯材料：为中碳钢，坯料为锻件。毛坯选用长105mm、宽74mm、厚64mm的长方形。2)工 量 具 ： 铣刀 、 平 口 夹 钳 、 锤 子 、 击 打 用 铜 捧 。 游 标 卡 尺 、 900角 尺 、 钢 直 尺 等。(4)操作步骤分析：实训 2 图所示 V 形状体和尺寸及精度要求。在铣床上可完成全部加工过程。加工这样的零件，在单件小批生产中，宜用台虎钳装夹，采用通用铣刀进行加工。实训 2 表为 V 形状体加工步骤示例。按教师要求，整理完成报告。复习
29、习思考题9.1.什么是铣削加工?铣削加工主要适合加工哪些类型的零件?9.2.铣削斜面的加工方法有那几种？9.3.常用的铣刀有哪些类型?各包括哪些典型的刀具?9.4.铣削与车削相比有哪些不同?有何特点?9.5.以 6132 型万能卧式铣床为例，试述铣床基本部件的名称及作用。9.6 卧式和立式铣床的主要区别是什么?铣床的主运动是什么?进给运动是什么?9.7 铣床的主要附件有哪几种?其主要作用是什么?9.8 铣床上工件的主要安装方法有哪几种?9.9 安装带孔铣刀应注意什么?9.10.何谓逆铣和顺铣?为什么通常采用逆铣?9.11.提出【铣工安全操作规程】有何意义？9.12 课堂讨论 6刨削适于加工哪些表面类型?其应用有何特点?7刨削运动有什么特点?8插削适合加工哪些表面?适于何种加工场合?9拉削适于加工哪些表面?适于何种加工场合?10磨削加工有何特点?
