4.3 4.3 平面、齿轮及复杂曲平面、齿轮及复杂曲面加工面加工一、平面加工的技术要求一、平面加工的技术要求1.1.粗糙度粗糙度 2.2.平面的形状精度平面的形状精度 t一、平面加工的技术要求一、平面加工的技术要求1.1.粗糙度粗糙度2.2.平面的形状精度平面的形状精度3.3.平面的位置精度平面的位置精度 tBtA A B二、平面加工方法的选择（二、平面加工方法的选择（重点重点）选择平面加工方法的依据：选择平面加工方法的依据：1 1）表面粗糙度；）表面粗糙度；2 2）表面的形状、位置精度）表面的形状、位置精度3 3）工件材料的切削加工性能；）工件材料的切削加工性能；4 4）工件的形状结构特点；）工件的形状结构特点；5 5）工厂现有设备情况。）工厂现有设备情况。二、平面加工方法的选择（二、平面加工方法的选择（重点重点）车平面；车平面；铣平面；铣平面；刨平面；刨平面；拉平面；拉平面；磨平面；磨平面；刮研平面；刮研平面；研磨平面。研磨平面。 常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法平面的加工方法及顺序三、平面铣削三、平面铣削（一）铣床（一）铣床n圆台铣床圆台铣床n龙门铣床龙门铣床（二）（二） 铣刀铣刀1 1）加工平面的铣刀）加工平面的铣刀 圆柱铣刀加工面铣刀加工2 2）加工沟槽的铣刀）加工沟槽的铣刀加工沟槽的铣刀角度铣刀键槽铣刀立铣刀三面刃铣刀3 3）其他类型的铣刀）其他类型的铣刀 成形铣刀及锯片铣刀（三）（三） 铣削用量铣削用量1 1）背吃刀量）背吃刀量a aspsp 图5-8 铣削用量要素2 2）侧吃刀量）侧吃刀量a asese 图5-8 铣削用量要素3 3）铣削速度）铣削速度V VC C （m / minm / min） (5-1)(5-1)式中，式中，dodo铣刀直径，单位：铣刀直径，单位：mmmm； nono铣刀转速，单位：铣刀转速，单位：r/minr/min。4 4）进给运动速度与进给量）进给运动速度与进给量 a.a.每齿进给量每齿进给量f fZ Z图5-8 铣削用量要素4 4）进给运动速度与进给量）进给运动速度与进给量 a.a.每齿进给量每齿进给量f fZ Z （mm/zmm/z）b.b.每转进给量每转进给量f f（mm/rmm/r）c.c.进给运动速度进给运动速度（mm/minmm/min）Vf=nf=n0zfz 铣削用量要素（四）（四） 铣削方式铣削方式 1 1）周铣法（）周铣法（用分布在铣刀圆柱面上的刀齿用分布在铣刀圆柱面上的刀齿进行铣削的方法。用圆柱铣刀加工平面进行铣削的方法。用圆柱铣刀加工平面） a.a.逆铣逆铣b.b.顺铣顺铣n(1)(1)从切屑截面形状分析从切屑截面形状分析 逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐渐逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐渐增加，刀齿切入工件时切削厚度为零，由于切削刃钝圆半径的影增加，刀齿切入工件时切削厚度为零，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在巳加工表面上滑移一段距离后才能真正切入工件，因响，刀齿在巳加工表面上滑移一段距离后才能真正切入工件，因而刀齿磨损快。加工表面质量较差。顺铣时则无此现象。但顺铣而刀齿磨损快。加工表面质量较差。顺铣时则无此现象。但顺铣不宜铣带硬皮的工件。不宜铣带硬皮的工件。n(2)(2)从工件装夹可靠性分析从工件装夹可靠性分析 逆铣时，刀齿对工件的垂直作用逆铣时，刀齿对工件的垂直作用力力FvFv向上，容易使工件的装夹松动：顺铣时，刀齿对工件的垂直向上，容易使工件的装夹松动：顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。作用力向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。n(3)(3)从工作台丝杠、螺母间隙分析从工作台丝杠、螺母间隙分析 逆铣时，工件承受的水平逆铣时，工件承受的水平铣削力与进给速度铣削力与进给速度vfvf的方向相反，铣床工作台丝杠始终与螺母接的方向相反，铣床工作台丝杠始终与螺母接触。顺铣时，工件承受的水平铣削力与进给速度相同，由于丝杠触。顺铣时，工件承受的水平铣削力与进给速度相同，由于丝杠螺母间有间隙，铣刀会带动工件和工作台窜动，使铣削进给量不螺母间有间隙，铣刀会带动工件和工作台窜动，使铣削进给量不均匀，容易打刀。均匀，容易打刀。2 2）端铣法（分布在铣刀端面上的刀齿进行）端铣法（分布在铣刀端面上的刀齿进行铣削。铣削。用面铣刀加工平面用面铣刀加工平面） a.a.对称铣削对称铣削b.b.不对称铣不对称铣n端铣时，铣刀刀齿切入切出工件阶段会受到很大端铣时，铣刀刀齿切入切出工件阶段会受到很大的冲击。在刀齿切入阶段，刀齿完全切入工件的的冲击。在刀齿切入阶段，刀齿完全切入工件的过渡时间越短，刀齿受到的冲击越大。过渡时间越短，刀齿受到的冲击越大。n刀齿完全切入工件时间的长短与刀具的切入角刀齿完全切入工件时间的长短与刀具的切入角有关，切入角越小，刀齿全部切入工件的过渡时有关，切入角越小，刀齿全部切入工件的过渡时间越短，刀齿受到的冲击就越大，间越短，刀齿受到的冲击就越大，趋于趋于0 0时是最时是最不利的情况。不利的情况。n从减小刀齿切人工件时受到的冲击考虑，不对称从减小刀齿切人工件时受到的冲击考虑，不对称铣比对称铣较为有利铣比对称铣较为有利 . .（五）（五） 铣削特点铣削特点 1 1）断续切削，冲击、振动大；）断续切削，冲击、振动大；2 2）多刃切削；）多刃切削； 铣平面的生产效率一般都比刨平面高。其加工质量与刨平面铣平面的生产效率一般都比刨平面高。其加工质量与刨平面相当相当, ,经粗铣一精铣后，尺寸精度可达经粗铣一精铣后，尺寸精度可达IT9-IT7IT9-IT7级，表面粗糙度级，表面粗糙度RaRa可达可达6.36.3一一1.6um1.6um。 由于铣平面的生产率高，在由于铣平面的生产率高，在大批大量大批大量生产中铣平面已逐渐取生产中铣平面已逐渐取代了刨平面代了刨平面。 在成批生产中，在成批生产中，中小件加工大多采用铣削中小件加工大多采用铣削，大件加工则铣刨大件加工则铣刨兼用，兼用，一般都是粗铣、精刨。一般都是粗铣、精刨。 在单件小批生产中，特别是在一些重型机器制造厂中，刨平在单件小批生产中，特别是在一些重型机器制造厂中，刨平面仍被广泛采用。面仍被广泛采用。 因为刨平面不能获得足够的切削速度，因为刨平面不能获得足够的切削速度，有色金属材料的平面有色金属材料的平面加工几乎全部都用铣削加工几乎全部都用铣削。 四、齿轮加工四、齿轮加工n加工方法：加工方法：n切削切削加工加工n无屑无屑加工加工n成形法成形法n展成法展成法n铣齿铣齿n拉齿拉齿n磨齿磨齿n滚齿滚齿n插齿插齿n剃齿剃齿n珩齿珩齿n磨齿磨齿n轧齿（热轧齿）轧齿（热轧齿）n冷挤齿（精轧齿）冷挤齿（精轧齿）n精密锻造齿轮精密锻造齿轮根据齿形形成的原理，齿轮加工方法可分为成形法和展成法两类。根据齿形形成的原理，齿轮加工方法可分为成形法和展成法两类。（1）成成形形法法：成成形形法法是是用用与与被被加加工工齿齿轮轮齿齿槽槽形形状状相相同同的的成成形形刀刀具具切切削削轮齿。轮齿。（2 2）展成法）展成法 展展成成法法是是应应用用一一对对齿齿轮轮相相啮啮合合的的原原理理进进行行加加工工的的，其其中中一一个个齿齿轮轮是是被被加加工工工工件件，另另一一个个工工件件做做成成刀刀具具，是是他他的的轮轮齿齿形形成成切切削削刃刃。用用展展成成法法加加工工出出来来的齿形轮廓就是刀具连续运动轨迹形成的包络线。的齿形轮廓就是刀具连续运动轨迹形成的包络线。 切切削削齿齿轮轮，其其刀刀具具的的切切削削刃刃相相当当于于齿齿条条或或齿齿轮轮的的齿齿廓廓，与与被被加加工工齿齿轮轮的的齿齿数数无无关关，只只需需一一把把刀刀具具就就能能加加工工出出模模数数相相同同而而齿齿数数不不同同的的齿齿轮轮，其其加加工工精精度和生产率都比成形法高，因而应用也最广泛。度和生产率都比成形法高，因而应用也最广泛。 采采用用展展成成原原理理加加工工齿齿轮轮的的机机床床有有滚滚齿齿机机、插插齿齿机机、磨磨齿齿机机、剃剃齿齿机机和和珩珩齿机齿机等。等。（一）（一） 滚齿滚齿1.1.滚齿机滚齿机 加工直齿和斜齿加工直齿和斜齿的圆柱齿轮；加工蜗的圆柱齿轮；加工蜗轮、短花键轴、棘轮、轮、短花键轴、棘轮、盘形凸轮等。当然各盘形凸轮等。当然各自应配用相应的滚刀。自应配用相应的滚刀。2.2.滚齿的原理滚齿的原理 在在滚齿机上加工圆柱齿轮时，工件和滚刀相当滚齿机上加工圆柱齿轮时，工件和滚刀相当于一对相互啮合的螺旋齿轮，这时滚刀是一只表面于一对相互啮合的螺旋齿轮，这时滚刀是一只表面开有刃口的螺旋齿轮，但它的齿数极少（开有刃口的螺旋齿轮，但它的齿数极少（1 14 4齿）齿）螺旋角螺旋角很大。很大。3.直齿圆柱齿轮的滚削直齿圆柱齿轮的滚削滚削齿形表面的运动滚削齿形表面的运动 形成母线形成母线n1 + n2 1/k 1/z工工 1 k/z工工形成导线形成导线f3 (沿工件轴向即齿向）沿工件轴向即齿向）（二）（二） 插齿插齿插插齿齿机机用用于于加加工工内内啮啮合合和和外外啮啮合合的的直直齿齿、斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮，尤尤其其适适用用于于加加工工内内齿齿轮轮和和多多联联齿齿轮轮中中的的小小齿齿轮轮，装装上上附附件件后后还还可可以以加加工工齿齿条条，但但插齿机不能加工蜗轮。插齿原理及插齿时所需要的成形运动如下：插齿机不能加工蜗轮。插齿原理及插齿时所需要的成形运动如下：缺点：缺点： 不能加工蜗轮；加工斜齿轮时需采用专用的斜齿不能加工蜗轮；加工斜齿轮时需采用专用的斜齿插齿刀和螺旋导向导轨，不及滚齿机方便。插齿刀和螺旋导向导轨，不及滚齿机方便。（三）（三）磨齿磨齿磨磨齿齿机机多多用用于于对对淬淬硬硬齿齿轮轮齿齿面面的的精精加加工工，也也可可直直接接在在齿齿坯坯上上磨磨出出齿齿廓廓表表面面。磨磨齿齿加加工工能能修修整整齿齿轮轮预预加工的各项误差，其加工精度一般可达加工的各项误差，其加工精度一般可达6级以上。级以上。按按齿齿廓廓的的形形成成方方法法，磨磨齿齿机机通通常常分分为为成成形形砂砂轮轮法磨齿和展成法磨齿两大类。法磨齿和展成法磨齿两大类。（四）剃齿（四）剃齿 剃剃齿齿机机是是利利用用剃剃齿齿刀刀对对未未淬淬火火的的直直齿齿或或斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮进进行行剃剃削削加加工工的的机机床床。剃剃齿齿刀刀1 1带带动动工工件件2 2旋旋转转，工工件件装装在在两两顶顶尖尖之之间间的的心心轴轴上上，工工作作台台3 3和和4 4作作慢慢速速往往复复运运动动，工工作作台台每每往往返返一一次次行行程程，升升降降台台5 5便便作作一一次次垂垂直直进进给给运运动动。利利用用操操纵纵箱箱，工工作作台台到到达达行行程程终终点点并并开开始始返返回回行行程程时时，剃剃齿齿刀刀带带动动工工件件亦亦反反转转。机机床床具具有有两两个个工作台工作台3 3和和4 4，这样的结构便于修整工件的齿形。，这样的结构便于修整工件的齿形。f2n剃齿刀剃齿刀n齿面上开有许多形成切削刃的窄槽，按螺旋齿面上开有许多形成切削刃的窄槽，按螺旋齿轮齿轮啮合原理加工工件的齿轮形齿轮加工刀具。在加啮合原理加工工件的齿轮形齿轮加工刀具。在加工时，刀具从齿轮的齿面上切下胡须状的细切屑，工时，刀具从齿轮的齿面上切下胡须状的细切屑，故称剃齿刀。剃齿刀用于在滚齿、插齿（见齿轮故称剃齿刀。剃齿刀用于在滚齿、插齿（见齿轮加工）后精加工。常用的盘形剃齿刀像一个淬硬加工）后精加工。常用的盘形剃齿刀像一个淬硬的斜齿圆柱齿轮。的斜齿圆柱齿轮。 五、曲面加工五、曲面加工n仿形铣仿形铣n数控铣数控铣