1.四棱柱(四方)铣削加工工艺准备
铣削加工如图5-8所示的带四方轴类零件,须按以下步骤进行工艺准备。
(1)分析图样
1)分析加工精度。
①四方外接圆尺寸为φ16mm,四方对边尺寸为
,四方长度尺寸为
mm。
②四方侧面之间的垂直度为公差0.04mm,对工件轴线的对称度公差为0.10mm。
③预制件的总长度为100mm,工件外圆直径为φ22mm,端面有倒角C1,与四方连接端有C3的倒角。
2)分析表面粗糙度。工件的表面粗糙度值全部为R
a3.2μm,铣削加工比较容易达到。
3)分析材料。预制件材料为45钢,其切削性能较好,可选用高速钢铣刀。
4)分析形体。预制件为阶梯轴类零件,两端无定位中心孔,四方在工件一端,而且长度仅16mm,但有对称度和垂直度要求。φ22mm圆柱面长度84mm,可用于装夹,因此,工件宜采用分度头三爪自定心卡盘装夹。
(2)拟订加工工艺与工艺准备
1)拟订四方加工工序过程。根据图样的精度要求,四方在铣床上可采用三面刃铣刀或立铣刀单侧面铣削加工,当工件数量较多时,也可以采用两把三面刃铣刀组合后,用内侧刃同时铣削四方的对应平行侧面。
①采用一把三面刃铣刀(或立铣刀)铣削四方的加工方法,四方加工的工序过程:检验预制件→安装分度头及三爪自定心卡盘→装夹和找正工件→安装铣刀→对刀试铣四方侧面→工件转过180°铣削四方另→侧面→预检四方对边尺寸→按四方对边尺寸准确调整侧面铣削位置→预检四方长度尺寸→按四方长度尺寸准确调整铣削位置→按四方等分要求分度依次铣削四方→四方铣削工序的检验。
②采用两把三面刃铣刀铣削四方的加工方法,四方加工的工序过程:检验预制件→安装分度头及三爪自定心卡盘→装夹和找正工件→安装铣刀并测量内侧刃之间的尺寸(试切时的尺寸约为13mm左右)→目测对刀试铣四方两侧面一预检四方对边尺寸A
1→工件转过180。再次铣削四方同一对边一再次测量四方对边尺寸A
2→按四方对边尺寸A与A
1差值准确调整中间垫圈厚度一按(A
1-A
2)/2准确调整对边铣削位置→预检四方长度尺寸→按四方长度尺寸准确调整铣削位置→按四方等分要求分度依次铣削四方→四方铣削工序的检验。
2)选择铣床。选用X5032型立式铣床。
3)选择工件装夹方式。选用F11125型万能分度头分度,采用三爪自定心卡盘装夹工件。考虑到工件的刚度,装夹时工件伸出距离应尽可能小。
4)选择刀具。
①根据图样给定的四方长度尺寸、四方外接圆和对边尺寸,选用三面刃铣刀的规格,铣刀外径应大于刀杆垫圈外径与2倍四方长度尺寸之和(本例为72mm)。铣刀的厚度应大于四方外接圆与对边差值的一半(本例为2mm)。现选用80mm×27mm×10mm的标准直齿三面刃铣刀。
②若采用立铣刀端铣四方侧面,选用直径为20mm的标准锥柄立铣刀。
5)选择检验测量方法。根据尺寸精度,四方对边尺寸用0~25mm的外径千分尺测量检验;四方侧面对轴线的对称度测量与检验均在铣床上借助分度头分度,用带座的百分表检验;测量对称度时采用180°翻身法测量检验;四方长度尺寸用游标卡尺测量检验;相邻侧面的垂直度用宽座90°角尺检验。
2.带四方轴类工件加工
(1)加工准备
1)检验预制件。根据图样要求,对预制件的检验主要是用千分尺测量工件φ16mm和φ22mm外径的实际尺寸、圆柱度,用游标卡尺测量工件总长度100mm、四方所在φ16mm阶梯轴的长度16mm。本例各项检验均符合图样要求。
2)安装分度头和三爪自定心卡盘。将分度头水平安装在工作台中间T形槽内,底部的定位键向操作者方向靠紧。分度头的位置略偏向右侧。安装三爪自定心卡盘时注意各接合面之间的清洁度。
3)分度计算及分度定位销的调整。
①根据简单分度公式计算分度头分度手柄转数n。对于正多边形,边数即为等分数,故:
即每铣完一边后,分度手柄应转过10r。
②调整分度定位销。将分度定位销调整到任一个孔圈,因为n是整转数,与孔圈数无关,分度叉只起到指示整转定位孔的作用。
4)装夹和找正工件。用三爪自定心卡盘装夹工件,工件伸出长度为24mm,找正工件φ522mm外圆柱面与分度头轴线的同轴度在0.04mm以内,用百分表找正上素线与工作台面平行,侧素线与纵向进给方向平行,如图5-9所示。
5)安装铣刀。在立式铣床上,三面刃铣刀须采用短刀杆安装。立铣刀采用与铣刀锥柄和机床主轴内锥相配的变径套安装。由于短刀杆的刚性比较差,因此,铣刀的安装位置应尽可能靠近主轴,但须注意不要妨碍铣削加工。
6)选择铣削用量。按工件材料(45钢)和铣刀的规格选择铣削用量。选用直齿三面刃铣刀时,调整主轴转速n=75r/min(v≈19m/min);进给量v
f=60mm/min(f
z≈0.044mm/z)。选用立铣刀时,调整主轴转速n=235r/min(v≈15m/min),进给量v
f=47.5mm/min(f
z≈0.067mm/z)
(2)四方铣削加工
1)调整侧面铣削位置
①用三面刃铣刀铣削时,侧面铣削对刀示意如图5-10a所示,在工件的φ16mm外圆柱面上贴薄纸,调整工作台,使三面刃铣刀圆周刃最远点与工件端面的距离约为10mm,铣刀下方侧刃缓缓接近工件,待薄纸移动、擦去,此时,铣刀恰好擦到工件的圆柱面最高点,将此位置在垂向刻度盘上做好侧面对刀标记。工件沿纵向退离刀具,根据对刀位置,工作台垂向移动量s为:
考虑到粗精铣的余量分配,先移动1.5mm作粗铣,留0.5mm作精铣余量。
②用立铣刀铣削时,应用端面刃铣削侧面,对刀示意如图5-10b所示,具体操作方法与三面刃铣刀类似。
2)调整铣削长度。用三面刃铣刀铣削的对刀示意如图5-11a所示。对刀操作步骤与侧面对刀类似,先在工件端面贴薄纸,调整工作台,目测使工件中心对准铣刀的轴线,然后缓缓移动工作台纵向,使铣刀的圆周刃恰好擦到工件端面薄纸,在纵向的刻度盘上做好标记,将工件沿横向退离铣刀,根据刻度盘上的标记,工作台纵向移动15.5mm,留0.5mm作精铣余量。用立铣刀铣削时长度的对刀方法与上述方法基本相同,如图5-11b所示。调整完毕后,锁紧工作台纵向。
3)试铣预检。调整好铣削位置后,铣削第一面,然后将工件转过180°(即分度手柄转过20r),铣削第三面(即四方对应面),随后用千分尺预检四方对边尺寸,若测得对边尺寸为12.90mm,根据中间公差计算,单面还有0.50mm的精铣余量;用游标卡尺预检四方长度,若测得长度为15.6mm,则还需铣除0.50mm,可进入长度尺寸公差范围。
4)粗铣各面。按对边尺寸12.9mm和长度尺寸15.6mm的铣削位置,每铣削一面,分度手柄转过10r,依次粗铣四方。
5)精铣各面。按精铣余量准确调整铣削位置,准确分度,依次精铣四方各面。
3.带四方轴类零件检验与质量分析要点
(1)检测四方
1)用千分尺测量四方对边尺寸。对边尺寸应在11.92~12.00mm范围内。
2)用游标卡尺测量四方长度尺寸。长度尺寸应在16.00~16.27mm范围内。
3)用百分表测量四方对称度误差。对称度的检验方法见图5-12。检验一般在铣削完毕后直接在机床上进行,操作方法与测量轴上键槽基本相同。检验时,用带座的百分表测头与工件上表面接触,并将百分表的指针示值调整至零位。移动表座,使测头脱离工件上表面,将分度手柄转20r,工件通过分度头准确转过180°,使四方对应面处于上方测量位置,用百分表测量该面,百分表的示值变动量应在0.10mm范围内。
4)检验四方侧面垂直度。采用90°宽座角尺测量,具体操作方法与垂直面测量相同。
5)检验表面粗糙度。通过目测类比法进行。本例四方的侧面使用端铣法加工,阶梯面由铣刀周刃铣成。
(2)带四方轴类工件铣削质量分析要点
1)对边和长度尺寸超差的原因可能有:操作过程计算错误;刻度盘转过格数差错;移动工作台未消除传动结构间隙;对刀时未考虑外接圆直径的实际尺寸;对刀微量切痕未计入切除量;量具示值读错;铣削时分度头主轴未锁紧等。
2)相邻面角度超差的原因可能有:分度计算错误;分度手柄转数操作失误;测量与加工分度时未消除分度机构传动间隙等。
3)四方对称度超差的原因可能有:工件与分度头主轴同轴度差;铣削时各面铣削余量不相等。
4)四方对应面不平行的原因可能有:分度失误;工件上素线与工作台面不平行等。
5)四方阶梯面未接平的原因可能有:工件的侧素线与纵向进给方向不平行。