電子課件《銑工工藝與技能訓練(第二版)》A021400第八單元

1、第八單元 螺旋槽和凸輪的銑課題一 圓柱螺旋槽的銑削 課題二 等速圓柱凸輪的銑削 課題三 等速盤形凸輪的銑削 在機械零件中有許多具有螺旋線形狀的零件， 其中具有圓柱螺旋線運動軌跡的螺旋槽零件最為常見， 如螺旋傳動軸、 等速圓柱凸輪、 等速盤形凸輪等。本章將介紹圓柱螺旋槽和具有相似銑削加工原理的等速凸輪的銑削。具有等速螺旋線形狀的零件課題一 圓柱螺旋槽的銑削一、 螺旋線的基本概念 圓柱螺旋線（） 圓柱螺旋線的形成圓柱螺旋線的形成（） 圓柱螺旋線的要素 ） 螺旋角 圓柱螺旋線的切線與通過切點的圓柱面直素線之間所夾的銳角。 ） 導程角 圓柱螺旋線的切線與圓柱端平面之間所夾的銳角。 ） 導程 圓柱面上的

2、一條螺旋線與該圓柱面的一條直素線的兩個相鄰交點之間的距離。 ） 螺距 圓柱面上相鄰兩螺旋線間的軸向距離。 ） 線數(shù) 圓柱面上螺旋線的條數(shù) （頭數(shù)）。 ） 旋向 圓柱螺旋線有左旋和右旋兩種旋向。 圓柱面上的螺旋線有 條或 條以上， 稱為多頭螺旋線。螺旋線的旋向有左旋和右旋之分。 將圓柱軸線垂直于水平面， 看螺旋線走向， 若螺旋線由左下方向右上方升起則為右旋， 若螺旋線由右下方向左上方升起則為左旋。雙頭螺旋線展開圖螺旋線 （槽） 的旋向a)右旋 b) 左旋 平面螺旋線（） 平面螺旋線的形成 在圓盤做等速旋轉(zhuǎn)的同時， 點 沿圓盤的徑向做等速直線運動， 點 在圓盤端面上的軌跡就是一條平面螺旋線， 這種

3、平面螺旋線又稱為阿基米德螺旋線。 平面螺旋線的形成平面螺旋線常用作等速盤形凸輪的工作廓線。等速盤形凸輪（） 平面螺旋線的要素 ） 升高量 某段平面螺旋線 ） 升高率 平面螺旋線轉(zhuǎn)過單位角度時， 動點沿徑向所移動的距離。的最大半徑與最小半徑之差。 ） 導程 平面螺旋線轉(zhuǎn)過 周時的升高量。二、 圓柱螺旋槽銑削的工藝特征 所謂圓柱螺旋槽， 即圓柱上若干條螺旋線的組合。 （） 在銑床上銑削圓柱螺旋槽， 銑刀與工件的相對運動必須符合螺旋線的成形運動規(guī)律， 也就是除銑刀的回轉(zhuǎn)運動外， 在工作臺帶動工件做縱向進給的同時， 工件還需做勻速轉(zhuǎn)動， 并保證當工件隨工作臺移動一個等于螺旋線導程 的距離時， 工件勻速

4、回轉(zhuǎn)一周。 銑削過程中， 在工作臺縱向進給時，通過交換齒輪由工作臺絲杠帶動分度頭主軸實現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)動。在銑削多線螺旋槽時， 還需要按線數(shù)進行分度調(diào)整。 （） 因具有螺旋槽的工件的用途不同， 螺旋槽的截面形狀也多種多樣。 如圓柱螺旋齒刀具齒槽的截面呈三角形或曲線形， 等速圓柱凸輪的螺旋槽的法向截面形狀為矩形， 阿基米德蝸桿的軸向截面形狀是梯形等。 加工螺旋槽用銑刀的廓形應與螺旋槽法向截面形狀相符合， 因此， 正確選擇銑刀是保證螺旋槽截面形狀的關鍵。 （） 銑削圓柱螺旋槽時， 由于不同直徑圓柱表面上的螺旋角不相等， 圓柱面直徑大處螺旋角大， 直徑小處螺旋角小， 因此， 加工中存在著干涉現(xiàn)象， 引起螺

5、旋槽側(cè)面被過切而產(chǎn)生槽形畸變。 使用盤形銑刀銑削時， 過切現(xiàn)象比使用立銑刀銑削時嚴重， 因此， 法向截面為矩形的螺旋槽只能用立銑刀銑削。 銑削其他截面形狀的螺旋槽采用盤形銑刀時， 銑刀直徑應盡可能小， 以減小干涉的過切量 。 （） 使用盤形銑刀在臥式銑床上銑削圓柱螺旋槽時， 為使加工后的螺旋槽其法向截面形狀盡可能地接近銑刀的廓形， 必須將銑床工作臺在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)一個角度， 使盤形銑刀的回轉(zhuǎn)平面與螺旋槽的切向一致。 扳轉(zhuǎn)角度的大小等于螺旋角 ， 扳轉(zhuǎn)的方向是： 銑左旋螺旋槽時， 左手推動工作臺順時針方向扳轉(zhuǎn) 角； 銑右旋螺旋槽時， 右手推動工作臺逆時針方向扳轉(zhuǎn) 角。 即 “左旋左推， 右旋右推”

6、 。 生產(chǎn)中為了減少干涉現(xiàn)象， 常采取適當減小工作臺扳轉(zhuǎn)角度的方法進行銑削， 也就是按照螺旋槽槽深一半處的直徑計算該處的螺旋角 ， ， 然后按 扳轉(zhuǎn)工作臺。 工作臺偏轉(zhuǎn)方向及大?。?銑削左旋螺旋槽 ） 銑削右旋螺旋槽三、 交換齒輪計算 銑削圓柱螺旋槽時， 將工件裝夾在分度頭上， 銑刀與工件的相對運動規(guī)律由交換齒輪將工作臺絲杠與分度頭連接起來來實現(xiàn)， 通常采用側(cè)軸掛輪法。 銑螺旋槽時交換齒輪的配置） 傳動系統(tǒng) ） 掛輪位置例 ：在 X6132型臥式銑床上， 用F11125型分度頭裝夾工件，銑工件上的圓柱螺旋槽，圓柱外徑D=70mm，螺旋角 =30，試計算交換齒輪。解： 由式 計算螺旋槽導程： 當

7、交換齒輪確定后，在安裝交換齒輪時必須注意以下幾點： （） 主動齒輪與從動齒輪的位置不可顛倒， 但有時為了便于搭配， 兩主動齒輪 、的位置可以互換， 同樣， 兩從動齒輪 、 的位置也可以互換。 （） 交換齒輪之間應保持一定的嚙合間隙， 切勿過緊或過松。 （） 由于工件螺旋槽有左旋與右旋之分， 所以安裝交換齒輪時要注意工件的回轉(zhuǎn)方向，若轉(zhuǎn)向不對， 可增加或減少中間齒輪來糾正。 （） 交換齒輪安裝后， 應檢查交換齒輪的計算與搭配是否正確， 檢查方法可采用搖動工作臺縱向進給手輪， 使工件回轉(zhuǎn)一周 （或 180、90）， 然后檢查工作臺是否移動了一個導程 （或 1/2、 1/4）。四、 圓柱螺旋槽的銑削

8、. 銑刀的選擇 正確選擇銑刀是保證圓柱螺旋槽截面形狀的關鍵， 選用銑刀的廓形應與螺旋槽法向截面形狀相符。 常用的銑刀有立銑刀、 角度銑刀、 成形銑刀等。 具體選擇時應注意：（） 銑削法向截面為矩形的圓柱螺旋槽時應使用立銑刀。（） 選用角度銑刀、 成形銑刀等盤狀的銑刀時， 銑刀直徑應盡可能小些。. 銑削矩形截面螺旋槽時的干涉現(xiàn)象 在銑床上銑削螺旋槽時， 當工件回轉(zhuǎn)一周， 銑刀相對于工件在軸線方向移動的距離等于導程。 在一條螺旋槽上， 不論是槽口還是槽底的螺旋線， 其導程是相等的， 即一條螺旋槽上各處的導程是相等的。 由螺旋角 的計算公式 /可知， 在導程 不變時， 直徑 越大， 螺旋角 越大；

9、減小則 也減小。 因此， 在一條螺旋槽上， 自槽口到槽底， 不同直徑處的螺旋角是不相等的。 由于螺旋角大小不同， 在同一截面上切線的方向也不同， 在切削過程中會出現(xiàn)將不應切去的部分切去， 使槽的截面形狀發(fā)生偏差的干涉現(xiàn)象。法向截面為矩形的螺旋槽 用立銑刀銑矩形螺旋槽時的干涉現(xiàn)象 用直徑等于螺旋槽寬度的立銑刀銑削矩形截面的螺旋槽時：（） 從螺旋槽的槽口到槽底，不同直徑上的螺旋線的螺旋角 逐漸減小， 到槽底時螺旋角最小，立銑刀銑削時產(chǎn)生的干涉從零開始逐漸增大， 到槽底處干涉最嚴重，槽底寬度被擴到最大。（） 螺旋槽的螺旋角 越小，產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象也越小，當 =0時則不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。（） 螺旋槽的深度尺

10、寸越小，干涉也越小。用小直徑立銑刀銑矩形螺旋槽時的中心偏移量 用三面刃銑刀銑矩形螺旋槽時的干涉現(xiàn)象 五、 銑削圓柱螺旋槽的注意事項（） 銑螺旋槽時， 分度頭主軸須隨工作臺移動而回轉(zhuǎn)， 因此需松開分度頭主軸的緊固手柄和分度盤的緊固螺釘，并將分度手柄的插銷插入分度盤孔中， 銑削時不允許拔出， 以免銑壞螺旋槽。（） 在圓柱體上銑矩形螺旋槽時， 應選用直徑小于槽寬尺寸的立銑刀或鍵槽銑刀， 銑刀直徑越小， 干涉越小。 不能采用三面刃銑刀銑削， 以免產(chǎn)生過切現(xiàn)象使干涉嚴重。（） 安裝交換齒輪， 應注意螺母須緊固在掛輪軸的端面上， 而不要緊固在過渡套或齒輪上， 以免影響交換齒輪正?；剞D(zhuǎn)。 （） 銑削導程 的

11、螺旋槽時， 由于 /， 工作臺縱向移動時， 會使分度頭回轉(zhuǎn)過快， 容易造成銑削時 “打刀”， 使銑出的槽側(cè)面的表面粗糙度較差。 這時應將工作臺的進給由機動進給改為手動， 即手搖分度頭進刀， 使進給量變小， 切削平穩(wěn)。（） 銑削多線螺旋槽， 在銑完一槽以后分度時， 分度手柄插銷拔出孔盤后， 不能移動工作臺位置， 以免使工件誤差增大而出現(xiàn)廢品。 技能訓練 銑削螺旋槽 教學建議（） 建議采用 的凸半圓盤銑刀和 的球頭銑刀， 在臥式萬能銑床和立式銑床上分別銑削一條螺旋槽。（） 銑削時， 需松開分度盤緊固螺釘， 并將分度手柄的插銷插入分度盤中， 以保證分度頭主軸隨工作臺移動而回轉(zhuǎn)。 加工步驟（） 對照圖

12、樣， 檢查工件毛坯 （圖）。銑削過程（） 選擇并安裝銑刀。（） 安裝并校正分度頭、 尾座。 安裝掛輪架及交換齒輪， 并調(diào)整好齒輪的傳動間隙。（） 裝夾并校正工件。（） 對中心。 采用劃線與試切結(jié)合的方法， 使工件軸線與銑刀廓形中線重合， 然后緊固工作臺橫向進給。（） 調(diào)整工作臺扳轉(zhuǎn)角度。 采用盤形銑刀銑削時， 需根據(jù)螺旋槽的旋向， 扳轉(zhuǎn)一螺旋角 。 因螺旋槽為左旋， 按照 “左旋左推” 的原則， 順時針扳轉(zhuǎn)工作臺 。（） 銑削。 調(diào)整銑削深度， 銑削螺旋槽至符合圖樣要求。 用同樣方法， 再銑削一條相同的螺旋槽。 課題二 等速圓柱凸輪的銑削 凸輪是具有曲線或曲面輪廓的一種構件。 常用的凸輪有盤形

13、凸輪和圓柱凸輪， 通常在銑床上加工的是等速凸輪， 即工作型面一般為阿基米德螺旋面。 凸輪工作時， 凸輪做勻速回轉(zhuǎn)， 從動件做等速移動。銑削凸輪的工藝要求如下：（） 凸輪的工作型面應符合所規(guī)定的導程 （或升高量）、 旋向、 槽深等要求。（） 凸輪的工作型面應與凸輪的某一基準部位處于正確的相對位置。（） 凸輪的工作型面應符合預定的形狀， 以滿足從動件接觸方式的要求。（） 凸輪的工作型面應具有較小的表面粗糙度值。 一、 等速圓柱凸輪的導程計算 等速圓柱凸輪的工作廓線是圓柱螺旋線， 即凸輪圓柱面上的一動點在凸輪轉(zhuǎn)過相等轉(zhuǎn)角時， 沿圓柱軸線方向的位移相等。某機械動力頭進給凸輪展開圖二、 等速圓柱凸輪的銑

14、削方法 等速圓柱凸輪分為圓柱端面凸輪和圓柱面槽凸輪， 等速圓柱凸輪的工作曲線是圓柱螺旋線，故等速圓柱凸輪的銑削方法與銑圓柱螺旋槽基本相同， 一般均在立式銑床上用立銑刀或鍵槽銑刀銑削。在立式銑床上銑等速圓柱凸輪主軸掛輪法銑小導程等速圓柱凸輪 在采用主軸掛輪法銑小導程等速圓柱凸輪時應注意以下問題： （） 一般采用手搖分度手柄進給， 若需采用機動進給， 必須先將分度頭的蝸桿蝸輪副脫開， 否則會損壞分度頭或機床的傳動系統(tǒng) （為安全起見， 一般均脫開）。 （） 分度頭的蝸桿蝸輪副脫開時， 分度頭便失去了分度功能， 若在此時需要進行分度，則應將分度頭主軸后端的從動輪 配置成工件頭數(shù)的整數(shù)倍， 在分度時將交

15、換齒輪脫開，并以 作為分度的依據(jù) （或以主軸上的刻度盤作為分度的依據(jù)）。 三、 銑削等速圓柱凸輪的注意事項（） 凸輪工件用心軸定位裝夾時， 最好用鍵連接， 且軸向用螺母緊固。（） 必須松開分度頭鎖緊手柄， 以免損壞分度頭。（） 應采用逆銑方法銑削。（） 銑削導程 的凸輪螺旋槽時， 應采用手搖分度手柄帶動分度盤轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手動進給， 不允許采用機動進給， 以免發(fā)生事故。 四、 等速圓柱凸輪的檢測 等速圓柱凸輪檢測的內(nèi)容主要包括： 凸輪的導程、 升高量、 工作型面的形狀精度、 工作型面的起始位置等。 等速圓柱凸輪的升高量可利用塞規(guī)檢測。 檢測時將與槽寬尺寸相同的塞規(guī)塞入凸輪螺旋槽的拐點處， 用百分表分

16、段測量。 等速圓柱凸輪的檢測） 升高量的檢測 ） 工作型面形狀精度的檢測五、 等速圓柱凸輪銑削的質(zhì)量分析技能訓練 銑削等速圓柱凸輪 劃線對照圖樣， 檢查工件毛坯 （圖） 并劃線。銑削過程 計算導程和交換齒輪 裝夾并校正工件 安裝并校正分度頭、 尾座。 坯件用 的專用帶鍵心軸在分度頭上裝夾并校正， 使外圓的徑向跳動在 . 以內(nèi)， 軸線與工作臺臺面平行， 且與縱向進給方向一致。 選擇并安裝銑刀 根據(jù)凸輪從動件滾子直徑大小選取 的鍵槽銑刀或立銑刀， 并將其安裝在銑床主軸中。 對刀， 銑削凸輪槽 按劃線將銑刀調(diào)整至 處， 并使銑刀軸線通過工件軸線呈垂直相交。（） 銑削 段 銑刀對準 處后， 鎖緊工作臺

17、橫向進給鎖緊手柄， 上升工作臺調(diào)整切削深度 ，用手逆時針方向搖動工作臺縱向絲杠或做同向的自動進給， 銑削 段凸輪槽至 處。（） 銑削 段 段銑好后，鎖緊工作臺縱向進給鎖緊手柄。拔出分度插銷，根據(jù)BC =60，在 54 孔的孔圈上緩慢、勻速搖動分度手柄 6圈又36個孔距， 銑削 BC 段至C處。停車，松開縱向進給緊固螺釘，并鎖緊分度頭主軸。（） 銑削 段 更換安裝第二組交換齒輪 （注意加個中間輪），松開分度頭主軸鎖緊手柄， 先拔出分度插銷，反搖絲杠手柄，以消除間隙。然后將分度插銷插回孔盤。開車， 用與銑 段時相反的方向進給銑削 段至 處。 （） 銑削 段 段加工好后， 再次鎖緊工作臺縱向進給，

18、拔出分度插銷，按 =6O，同樣在 54孔的孔圈上緩慢、勻速搖動分度手柄 6圈又36個孔距，手動進給銑削DA段至A處。切痕接齊后，降下工作臺，停車并松開縱向進給緊固螺釘。 停車后， 觀察加工部位情況并進行初步檢驗， 基本合格后卸下工件， 用銼刀仔細去除毛刺后， 綜合檢驗各項技術要求至符合圖樣要求。課題三 等速盤形凸輪的銑削 等速盤形凸輪的工作廓線是平面等速螺旋線 （阿基米德螺旋線）， 凸輪周邊上的一動點在凸輪轉(zhuǎn)過相等轉(zhuǎn)角時， 沿凸輪半徑方向上的位移相等。 等速盤形凸輪在立式銑床上用立銑刀加工。 常用的銑削方法有垂直銑削法和傾斜銑削法兩種。一、 垂直銑削法 垂直銑削法是立銑刀軸線與工件軸線互相平行

19、， 并均垂直于工作臺臺面的銑削凸輪的工藝方法。 這種銑削方法適用于加工只有一條工作廓線 （即單導程）， 或雖有幾條工作廓線，但它們的導程都相等的等速盤形凸輪。垂直銑削法銑等速盤形凸輪. 垂直銑削法銑盤形凸輪的工作要點（） 劃線和粗加工 在凸輪的坯件上劃出凸輪的外形， 并打樣沖眼。 劃線時要特別注意準確地劃出凸輪工作廓線的起點和終點位置， 以便銑削時準確地進行控制。 凸輪型面的加工余量是不均勻的， 在銑削凸輪型面前應進行粗加工切除大部分余量， 使凸輪型面的加工余量盡可能均勻一致， 一般凸輪型面周邊半徑上的余量 左右為宜。（） 銑刀選擇 對于采用滾子從動件的等速盤形凸輪來說， 滾子中心的運動軌跡是

20、一條真正的平面螺旋線， 而凸輪實際的工作廓線只是滾子外圓在各個不同瞬時位置的包絡線， 因此， 立銑刀的直徑應與滾子直徑相等。（） 工件裝夾 工件一般通過心軸裝夾在分度頭上， 為了防止在銑削過程中工件發(fā)生轉(zhuǎn)動， 在工件與心軸之間用平鍵連接。（） 計算和安裝交換齒輪 采用垂直銑削法時， 應按凸輪平面螺旋線的實際導程來計算交換齒輪， 計算公式如下： /絲/ 交換齒輪采用側(cè)軸掛輪法安裝， 安裝后要檢查導程是否準確及凸輪的轉(zhuǎn)向是否符合銑削方向的要求。 （） 銑削方向的確定 為避免銑削力拉動工作臺和分度頭主軸， 造成立銑刀損壞和工件被深啃， 成為廢品， 必須保證銑削處于逆銑狀態(tài)。 銑削等速盤形凸輪時， 工

21、件的旋轉(zhuǎn)方向應與銑刀的旋轉(zhuǎn)方向相同， 并且應從最小的半徑開始銑削， 逐漸銑向最大半徑處。（） 對刀 從動件是對心直動的凸輪， 對刀時， 應使銑刀和工件的中心連線與工作臺縱向移動方向相平行。（） 銑削 銑削時， 應注意進刀和退刀的方法。 銑削方向的確定.垂直銑削法的特點 采用垂直銑削法加工等速盤形凸輪的優(yōu)點是： 銑床調(diào)整計算簡單、 操作方便、 銑刀伸出長度較短。 但存在下列不足之處： （） 由于交換齒輪是直接按凸輪的平面螺旋線的導程計算的， 在多數(shù)情況下， 交換齒輪所保證的導程只是一個近似值， 因此會影響凸輪的加工精度。 （） 當凸輪具有幾段導程不同的工作廓線時， 采用垂直銑削法， 則銑削過程中

22、需幾次更換交換齒輪， 操作煩瑣不便。 （） 當凸輪的直徑比較小 （一般小于 ） 時， 為了保證銑刀能觸及工件進行正常的銑削， 分度頭的安裝不能靠近工作臺的右端盡頭， 必須在分度頭的側(cè)軸與掛輪架之間安裝接長裝置。 （） 當工件的安裝高度較大時， 采用垂直銑削法有可能出現(xiàn)機床升降臺降到最低位置時也無法銑削的情況。 二、 傾斜銑削法 為了彌補垂直銑削法的不足， 可以改用傾斜銑削法來銑削等速盤形凸輪。傾斜銑削法是立銑刀軸線與工件軸線互相平行， 并在相對于工作臺臺面傾斜一定角度的狀況下銑削凸輪的工藝方法。 傾斜銑削法銑等速盤形凸輪. 傾斜銑削法原理傾斜銑削法原理. 傾斜銑削法的特點 與垂直銑削法相比較，

23、 傾斜銑削法具有下列優(yōu)點： （） 銑削具有幾條不同導程廓線的凸輪時， 只需選擇一個適當?shù)募僭O導程 ， 用一組交換齒輪即可。 當廓線的導程不同時， 只需改變立銑頭和分度頭主軸的傾斜角度就可以加工。 （） 對于一些導程是大質(zhì)數(shù)或帶小數(shù)的凸輪， 可以避免用垂直銑削法加工時交換齒輪不易搭配的困難， 只需根據(jù)假設導程 計算所得的傾斜角 和 ， 分別調(diào)整分度頭和立銑頭， 即可準確地加工凸輪廓線。 （） 可以彌補垂直銑削法因行程不夠而限制加工或需要接長裝置等的缺陷。 （） 垂直銑削法加工凸輪時， 進、 退刀都較麻煩， 用傾斜銑削法加工凸輪， 只需操縱升降臺即可方便地實現(xiàn)進刀和退刀。 由于傾斜銑削法具有諸多優(yōu)點， 因此在銑削等速盤形凸輪時最為常用。傾斜銑削法加工凸輪的缺點是銑刀刀刃較長， 銑刀從主軸伸出的長度長， 立銑刀的剛度受影響。 .采用傾斜銑削法的注意事項（） 假設的導程 必須大于或等于凸輪上各段工作廓線中的最大導程， 并且能方便地計算交換齒輪。（） 假設的導程 與凸輪上各段工作廓線中最大導程之差應盡量小， 否則會使分度頭仰角 減小 （ ）， 的減小又會使選擇立銑刀的刀刃長度 增大， 立銑刀剛度