1、第八单元第八单元 螺旋螺旋槽和凸轮的槽和凸轮的铣铣课题课题一一 圆柱圆柱螺旋槽的铣削螺旋槽的铣削 课题二课题二 等速等速圆柱凸轮的铣削圆柱凸轮的铣削 课题三课题三 等速等速盘形凸轮的铣削盘形凸轮的铣削 在机械零件中有许多具有螺旋线形状的零件，其中具有圆柱螺旋线运动轨迹的螺旋槽零件最为常见，如螺旋传动轴、等速圆柱凸轮、等速盘形凸轮等。本章将介绍圆柱螺旋槽和具有相似铣削加工原理的等速凸轮的铣削。具有等速螺旋线形状的零件课题课题一一 圆柱圆柱螺旋槽的铣螺旋槽的铣削削一、螺旋线的基本概念 圆柱螺旋线圆柱螺旋线（）圆柱螺旋线的形成圆柱螺旋线的形成（）圆柱螺旋线的要素 ）螺旋角 圆柱螺旋线的切线与通过切点
2、的圆柱面直素线之间所夹的锐角。）导程角 圆柱螺旋线的切线与圆柱端平面之间所夹的锐角。）导程 圆柱面上的一条螺旋线与该圆柱面的一条直素线的两个相邻交点之间的距离。）螺距 圆柱面上相邻两螺旋线间的轴向距离。）线数 圆柱面上螺旋线的条数（头数）。）旋向 圆柱螺旋线有左旋和右旋两种旋向。圆柱面上的螺旋线有 条或 条以上，称为多头螺旋线。螺旋线的旋向有左旋和右旋之分。将圆柱轴线垂直于水平面，看螺旋线走向，若螺旋线由左下方向右上方升起则为右旋，若螺旋线由右下方向左上方升起则为左旋。双头螺旋线展开图螺旋线（槽）的旋向a)右旋 b)左旋 平面螺旋线平面螺旋线（）平面螺旋线的形成 在圆盘做等速旋转的同时，点 沿
3、圆盘的径向做等速直线运动，点 在圆盘端面上的轨迹就是一条平面螺旋线，这种平面螺旋线又称为阿基米德螺旋线。平面螺旋线的形成平面螺旋线常用作等速盘形凸轮的工作廓线。等速盘形凸轮（）平面螺旋线的要素 ）升高量 某段平面螺旋线 ）升高率 平面螺旋线转过单位角度时，动点沿径向所移动的距离。的最大半径与最小半径之差。）导程 平面螺旋线转过 周时的升高量。二、二、圆柱螺旋槽铣削的工艺特征圆柱螺旋槽铣削的工艺特征 所谓圆柱螺旋槽，即圆柱上若干条螺旋线的组合。（）在铣床上铣削圆柱螺旋槽，铣刀与工件的相对运动必须符合螺旋线的成形运动规律，也就是除铣刀的回转运动外，在工作台带动工件做纵向进给的同时，工件还需做匀速转
4、动，并保证当工件随工作台移动一个等于螺旋线导程 的距离时，工件匀速回转一周。铣削过程中，在工作台纵向进给时，通过交换齿轮由工作台丝杠带动分度头主轴实现工件的转动。在铣削多线螺旋槽时，还需要按线数进行分度调整。（）因具有螺旋槽的工件的用途不同，螺旋槽的截面形状也多种多样。如圆柱螺旋齿刀具齿槽的截面呈三角形或曲线形，等速圆柱凸轮的螺旋槽的法向截面形状为矩形，阿基米德蜗杆的轴向截面形状是梯形等。加工螺旋槽用铣刀的廓形应与螺旋槽法向截面形状相符合，因此，正确选择铣刀是保证螺旋槽截面形状的关键。（）铣削圆柱螺旋槽时，由于不同直径圆柱表面上的螺旋角不相等，圆柱面直径大处螺旋角大，直径小处螺旋角小，因此，加
5、工中存在着干涉现象，引起螺旋槽侧面被过切而产生槽形畸变。使用盘形铣刀铣削时，过切现象比使用立铣刀铣削时严重，因此，法向截面为矩形的螺旋槽只能用立铣刀铣削。铣削其他截面形状的螺旋槽采用盘形铣刀时，铣刀直径应尽可能小，以减小干涉的过切量。（）使用盘形铣刀在卧式铣床上铣削圆柱螺旋槽时，为使加工后的螺旋槽其法向截面形状尽可能地接近铣刀的廓形，必须将铣床工作台在水平面内扳转一个角度，使盘形铣刀的回转平面与螺旋槽的切向一致。扳转角度的大小等于螺旋角，扳转的方向是：铣左旋螺旋槽时，左手推动工作台顺时针方向扳转 角；铣右旋螺旋槽时，右手推动工作台逆时针方向扳转 角。即“左旋左推，右旋右推”。生产中为了减少干涉
6、现象，常采取适当减小工作台扳转角度的方法进行铣削，也就是按照螺旋槽槽深一半处的直径计算该处的螺旋角，然后按 扳转工作台。工作台偏转方向及大小）铣削左旋螺旋槽）铣削右旋螺旋槽三、三、交换齿轮计算交换齿轮计算 铣削圆柱螺旋槽时，将工件装夹在分度头上，铣刀与工件的相对运动规律由交换齿轮将工作台丝杠与分度头连接起来来实现，通常采用侧轴挂轮法。铣螺旋槽时交换齿轮的配置）传动系统）挂轮位置例：在 X6132型卧式铣床上，用F11125型分度头装夹工件，铣工件上的圆柱螺旋槽，圆柱外径D=70mm，螺旋角=30，试计算交换齿轮。解：由式 计算螺旋槽导程：当交换齿轮确定后，在安装交换齿轮时必须注意以下几点：（）
7、主动齿轮与从动齿轮的位置不可颠倒，但有时为了便于搭配，两主动齿轮、的位置可以互换，同样，两从动齿轮、的位置也可以互换。（）交换齿轮之间应保持一定的啮合间隙，切勿过紧或过松。（）由于工件螺旋槽有左旋与右旋之分，所以安装交换齿轮时要注意工件的回转方向，若转向不对，可增加或减少中间齿轮来纠正。（）交换齿轮安装后，应检查交换齿轮的计算与搭配是否正确，检查方法可采用摇动工作台纵向进给手轮，使工件回转一周（或 180、90），然后检查工作台是否移动了一个导程（或 1/2、1/4）。四、四、圆柱螺旋槽的铣削圆柱螺旋槽的铣削.铣刀的选择铣刀的选择 正确选择铣刀是保证圆柱螺旋槽截面形状的关键，选用铣刀的廓形应与
8、螺旋槽法向截面形状相符。常用的铣刀有立铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。具体选择时应注意：（）铣削法向截面为矩形的圆柱螺旋槽时应使用立铣刀。（）选用角度铣刀、成形铣刀等盘状的铣刀时，铣刀直径应尽可能小些。.铣削矩形截面螺旋槽时的干涉现象铣削矩形截面螺旋槽时的干涉现象 在铣床上铣削螺旋槽时，当工件回转一周，铣刀相对于工件在轴线方向移动的距离等于导程。在一条螺旋槽上，不论是槽口还是槽底的螺旋线，其导程是相等的，即一条螺旋槽上各处的导程是相等的。由螺旋角 的计算公式 /可知，在导程 不变时，直径 越大，螺旋角 越大；减小则 也减小。因此，在一条螺旋槽上，自槽口到槽底，不同直径处的螺旋角是不相等的。由于螺旋
9、角大小不同，在同一截面上切线的方向也不同，在切削过程中会出现将不应切去的部分切去，使槽的截面形状发生偏差的干涉现象。法向截面为矩形的螺旋槽 用立铣刀铣矩形螺旋槽时的干涉现象 用直径等于螺旋槽宽度的立铣刀铣削矩形截面的螺旋槽时：（）从螺旋槽的槽口到槽底，不同直径上的螺旋线的螺旋角 逐渐减小，到槽底时螺旋角最小，立铣刀铣削时产生的干涉从零开始逐渐增大，到槽底处干涉最严重，槽底宽度被扩到最大。（）螺旋槽的螺旋角 越小，产生的干涉现象也越小，当=0时则不产生干涉现象。（）螺旋槽的深度尺寸越小，干涉也越小。用小直径立铣刀铣矩形螺旋槽时的中心偏移量 用三面刃铣刀铣矩形螺旋槽时的干涉现象 五、五、铣削圆柱螺
10、旋槽的注意事项铣削圆柱螺旋槽的注意事项（）铣螺旋槽时，分度头主轴须随工作台移动而回转，因此需松开分度头主轴的紧固手柄和分度盘的紧固螺钉，并将分度手柄的插销插入分度盘孔中，铣削时不允许拔出，以免铣坏螺旋槽。（）在圆柱体上铣矩形螺旋槽时，应选用直径小于槽宽尺寸的立铣刀或键槽铣刀，铣刀直径越小，干涉越小。不能采用三面刃铣刀铣削，以免产生过切现象使干涉严重。（）安装交换齿轮，应注意螺母须紧固在挂轮轴的端面上，而不要紧固在过渡套或齿轮上，以免影响交换齿轮正常回转。（）铣削导程 的螺旋槽时，由于/，工作台纵向移动时，会使分度头回转过快，容易造成铣削时“打刀”，使铣出的槽侧面的表面粗糙度较差。这时应将工作台
11、的进给由机动进给改为手动，即手摇分度头进刀，使进给量变小，切削平稳。（）铣削多线螺旋槽，在铣完一槽以后分度时，分度手柄插销拔出孔盘后，不能移动工作台位置，以免使工件误差增大而出现废品。技能训练技能训练 铣铣削螺旋削螺旋槽槽 教学建议教学建议（）建议采用 的凸半圆盘铣刀和 的球头铣刀，在卧式万能铣床和立式铣床上分别铣削一条螺旋槽。（）铣削时，需松开分度盘紧固螺钉，并将分度手柄的插销插入分度盘中，以保证分度头主轴随工作台移动而回转。加工步骤加工步骤（）对照图样，检查工件毛坯（图）。铣削过程（）选择并安装铣刀。（）安装并校正分度头、尾座。安装挂轮架及交换齿轮，并调整好齿轮的传动间隙。（）装夹并校正工
12、件。（）对中心。采用划线与试切结合的方法，使工件轴线与铣刀廓形中线重合，然后紧固工作台横向进给。（）调整工作台扳转角度。采用盘形铣刀铣削时，需根据螺旋槽的旋向，扳转一螺旋角。因螺旋槽为左旋，按照“左旋左推”的原则，顺时针扳转工作台。（）铣削。调整铣削深度，铣削螺旋槽至符合图样要求。用同样方法，再铣削一条相同的螺旋槽。课题课题二二 等速等速圆柱凸轮的铣圆柱凸轮的铣削削 凸轮是具有曲线或曲面轮廓的一种构件。常用的凸轮有盘形凸轮和圆柱凸轮，通常在铣床上加工的是等速凸轮，即工作型面一般为阿基米德螺旋面。凸轮工作时，凸轮做匀速回转，从动件做等速移动。铣削凸轮的工艺要求如下：（）凸轮的工作型面应符合所规定
13、的导程（或升高量）、旋向、槽深等要求。（）凸轮的工作型面应与凸轮的某一基准部位处于正确的相对位置。（）凸轮的工作型面应符合预定的形状，以满足从动件接触方式的要求。（）凸轮的工作型面应具有较小的表面粗糙度值。一、一、等速圆柱凸轮的导程计算等速圆柱凸轮的导程计算 等速圆柱凸轮的工作廓线是圆柱螺旋线，即凸轮圆柱面上的一动点在凸轮转过相等转角时，沿圆柱轴线方向的位移相等。某机械动力头进给凸轮展开图二、二、等速圆柱凸轮的铣削等速圆柱凸轮的铣削方法方法 等速圆柱凸轮分为圆柱端面凸轮和圆柱面槽凸轮，等速圆柱凸轮的工作曲线是圆柱螺旋线，故等速圆柱凸轮的铣削方法与铣圆柱螺旋槽基本相同，一般均在立式铣床上用立铣刀
14、或键槽铣刀铣削。在立式铣床上铣等速圆柱凸轮主轴挂轮法铣小导程等速圆柱凸轮 在采用主轴挂轮法铣小导程等速圆柱凸轮时应注意以下问题：（）一般采用手摇分度手柄进给，若需采用机动进给，必须先将分度头的蜗杆蜗轮副脱开，否则会损坏分度头或机床的传动系统（为安全起见，一般均脱开）。（）分度头的蜗杆蜗轮副脱开时，分度头便失去了分度功能，若在此时需要进行分度，则应将分度头主轴后端的从动轮 配置成工件头数的整数倍，在分度时将交换齿轮脱开，并以 作为分度的依据（或以主轴上的刻度盘作为分度的依据）。三、三、铣削等速圆柱凸轮的注意事项铣削等速圆柱凸轮的注意事项（）凸轮工件用心轴定位装夹时，最好用键连接，且轴向用螺母紧固
15、。（）必须松开分度头锁紧手柄，以免损坏分度头。（）应采用逆铣方法铣削。（）铣削导程 的凸轮螺旋槽时，应采用手摇分度手柄带动分度盘转动实现手动进给，不允许采用机动进给，以免发生事故。四、四、等速圆柱凸轮的检测等速圆柱凸轮的检测 等速圆柱凸轮检测的内容主要包括：凸轮的导程、升高量、工作型面的形状精度、工作型面的起始位置等。等速圆柱凸轮的升高量可利用塞规检测。检测时将与槽宽尺寸相同的塞规塞入凸轮螺旋槽的拐点处，用百分表分段测量。等速圆柱凸轮的检测）升高量的检测 ）工作型面形状精度的检测五、五、等速圆柱凸轮铣削的质量等速圆柱凸轮铣削的质量分析分析技能训练技能训练 铣铣削等速削等速圆柱凸轮圆柱凸轮 划线
16、划线对照图样，检查工件毛坯（图）并划线。铣削过程 计算导程和交换计算导程和交换齿轮齿轮 装夹并校正工件装夹并校正工件 安装并校正分度头、尾座。坯件用?的专用带键心轴在分度头上装夹并校正，使外圆的径向跳动在.以内，轴线与工作台台面平行，且与纵向进给方向一致。选择并安装铣刀选择并安装铣刀 根据凸轮从动件滚子直径大小选取?的键槽铣刀或立铣刀，并将其安装在铣床主轴中。对刀对刀，铣削凸轮槽铣削凸轮槽 按划线将铣刀调整至 处，并使铣刀轴线通过工件轴线呈垂直相交。（）铣削 段 铣刀对准 处后，锁紧工作台横向进给锁紧手柄，上升工作台调整切削深度 ，用手逆时针方向摇动工作台纵向丝杠或做同向的自动进给，铣削 段凸
17、轮槽至 处。（）铣削 段 段铣好后，锁紧工作台纵向进给锁紧手柄。拔出分度插销，根据BC=60，在 54 孔的孔圈上缓慢、匀速摇动分度手柄 6圈又36个孔距，铣削 BC 段至C处。停车，松开纵向进给紧固螺钉，并锁紧分度头主轴。（）铣削 段 更换安装第二组交换齿轮（注意加个中间轮），松开分度头主轴锁紧手柄，先拔出分度插销，反摇丝杠手柄，以消除间隙。然后将分度插销插回孔盘。开车，用与铣 段时相反的方向进给铣削 段至 处。（）铣削 段 段加工好后，再次锁紧工作台纵向进给，拔出分度插销，按=6O，同样在 54孔的孔圈上缓慢、匀速摇动分度手柄 6圈又36个孔距，手动进给铣削DA段至A处。切痕接齐后，降下工
18、作台，停车并松开纵向进给紧固螺钉。停车后，观察加工部位情况并进行初步检验，基本合格后卸下工件，用锉刀仔细去除毛刺后，综合检验各项技术要求至符合图样要求。课题课题三三 等速等速盘形凸轮的铣盘形凸轮的铣削削 等速盘形凸轮的工作廓线是平面等速螺旋线（阿基米德螺旋线），凸轮周边上的一动点在凸轮转过相等转角时，沿凸轮半径方向上的位移相等。等速盘形凸轮在立式铣床上用立铣刀加工。常用的铣削方法有垂直铣削法和倾斜铣削法两种。一、一、垂直铣削法垂直铣削法 垂直铣削法是立铣刀轴线与工件轴线互相平行，并均垂直于工作台台面的铣削凸轮的工艺方法。这种铣削方法适用于加工只有一条工作廓线（即单导程），或虽有几条工作廓线，但
19、它们的导程都相等的等速盘形凸轮。垂直铣削法铣等速盘形凸轮.垂直铣削法铣盘形凸轮的工作要点垂直铣削法铣盘形凸轮的工作要点（）划线和粗加工 在凸轮的坯件上划出凸轮的外形，并打样冲眼。划线时要特别注意准确地划出凸轮工作廓线的起点和终点位置，以便铣削时准确地进行控制。凸轮型面的加工余量是不均匀的，在铣削凸轮型面前应进行粗加工切除大部分余量，使凸轮型面的加工余量尽可能均匀一致，一般凸轮型面周边半径上的余量 左右为宜。（）铣刀选择 对于采用滚子从动件的等速盘形凸轮来说，滚子中心的运动轨迹是一条真正的平面螺旋线，而凸轮实际的工作廓线只是滚子外圆在各个不同瞬时位置的包络线，因此，立铣刀的直径应与滚子直径相等。
20、（）工件装夹 工件一般通过心轴装夹在分度头上，为了防止在铣削过程中工件发生转动，在工件与心轴之间用平键连接。（）计算和安装交换齿轮 采用垂直铣削法时，应按凸轮平面螺旋线的实际导程来计算交换齿轮，计算公式如下：/丝/交换齿轮采用侧轴挂轮法安装，安装后要检查导程是否准确及凸轮的转向是否符合铣削方向的要求。（）铣削方向的确定 为避免铣削力拉动工作台和分度头主轴，造成立铣刀损坏和工件被深啃，成为废品，必须保证铣削处于逆铣状态。铣削等速盘形凸轮时，工件的旋转方向应与铣刀的旋转方向相同，并且应从最小的半径开始铣削，逐渐铣向最大半径处。（）对刀 从动件是对心直动的凸轮，对刀时，应使铣刀和工件的中心连线与工作
21、台纵向移动方向相平行。（）铣削 铣削时，应注意进刀和退刀的方法。铣削方向的确定.垂直垂直铣削法的特点铣削法的特点 采用垂直铣削法加工等速盘形凸轮的优点是：铣床调整计算简单、操作方便、铣刀伸出长度较短。但存在下列不足之处：（）由于交换齿轮是直接按凸轮的平面螺旋线的导程计算的，在多数情况下，交换齿轮所保证的导程只是一个近似值，因此会影响凸轮的加工精度。（）当凸轮具有几段导程不同的工作廓线时，采用垂直铣削法，则铣削过程中需几次更换交换齿轮，操作烦琐不便。（）当凸轮的直径比较小（一般小于 ）时，为了保证铣刀能触及工件进行正常的铣削，分度头的安装不能靠近工作台的右端尽头，必须在分度头的侧轴与挂轮架之间安
22、装接长装置。（）当工件的安装高度较大时，采用垂直铣削法有可能出现机床升降台降到最低位置时也无法铣削的情况。二、二、倾斜铣削法倾斜铣削法 为了弥补垂直铣削法的不足，可以改用倾斜铣削法来铣削等速盘形凸轮。倾斜铣削法是立铣刀轴线与工件轴线互相平行，并在相对于工作台台面倾斜一定角度的状况下铣削凸轮的工艺方法。倾斜铣削法铣等速盘形凸轮.倾斜铣削法原理倾斜铣削法原理倾斜铣削法原理.倾斜铣削法的特点倾斜铣削法的特点 与垂直铣削法相比较，倾斜铣削法具有下列优点：（）铣削具有几条不同导程廓线的凸轮时，只需选择一个适当的假设导程，用一组交换齿轮即可。当廓线的导程不同时，只需改变立铣头和分度头主轴的倾斜角度就可以加
23、工。（）对于一些导程是大质数或带小数的凸轮，可以避免用垂直铣削法加工时交换齿轮不易搭配的困难，只需根据假设导程 计算所得的倾斜角 和，分别调整分度头和立铣头，即可准确地加工凸轮廓线。（）可以弥补垂直铣削法因行程不够而限制加工或需要接长装置等的缺陷。（）垂直铣削法加工凸轮时，进、退刀都较麻烦，用倾斜铣削法加工凸轮，只需操纵升降台即可方便地实现进刀和退刀。由于倾斜铣削法具有诸多优点，因此在铣削等速盘形凸轮时最为常用。倾斜铣削法加工凸轮的缺点是铣刀刀刃较长，铣刀从主轴伸出的长度长，立铣刀的刚度受影响。.采用采用倾斜铣削法的注意事项倾斜铣削法的注意事项（）假设的导程 必须大于或等于凸轮上各段工作廓线中
24、的最大导程，并且能方便地计算交换齿轮。（）假设的导程 与凸轮上各段工作廓线中最大导程之差应尽量小，否则会使分度头仰角 减小（），的减小又会使选择立铣刀的刀刃长度 增大，立铣刀刚度减弱和选择困难。（）铣削时，立铣头和分度头主轴的扳转角度 和 调整应尽量准确，因为它们的误差将直接影响凸轮导程的精度。三、等速盘形凸轮的检测 等速盘形凸轮的检测主要是检测其升高量和表面质量。检测升高量的方法:将工件装夹在分度头上，按从动件位置安置百分表。摇动分度头，测量并记录用百分表测量最小半径到最大半径时指针的变动数值和工作曲线的圆心角，看是否等于升高量 和设计工作角度，并用测得的数值计算出导程。用百分表测量凸轮的升
25、高量技能训练 铣削等速盘形凸轮 划线划线 对照图样，将板料表面进行涂色，采用“等分描点法”划出等速凸轮的轮廓。检查无误后，在轮廓线上打样冲眼。计算导程和交换齿轮计算导程和交换齿轮（1）计算工件平面螺旋线的导程 铣削的加工准备铣削的加工准备（）将所选立铣刀安装到铣头中。（）将专用心轴安装在分度头主轴前端，并检测其径向跳动量是否合格；然后在分度头主轴后端用拉杆将心轴紧固；再将工件以内孔定位，用螺母压紧。（）按照划线将工件 位置调整到分度头的正上方。（）将交换齿轮按照以下顺序安装：将 安装在工作台丝杠上，安装在分度头的侧轴上，和 安装在挂轮架上，并检查旋转方向与移动方向之间的关系是否正确。（）将分度手柄插销拔出分度孔盘后，调整工作台，使立铣刀轴线与分度头轴线在纵向进给方向的同一平面内。（）调整立铣头，使其主轴倾斜.。（）调整分度头，使其主轴仰起.。（）移动工作台使立铣刀与工件 位置相接触，记录升降台刻度读数，并将分度手柄插销插入分度盘孔中。铣凸轮铣凸轮 开车，利用升降进给进刀后，将横向和升降进给机构锁紧，即可用双手转动分度手柄进刀铣削（0 135，手柄转过 15r）使凸轮工作型面至符合要求（图）。完成凸轮铣削后，卸下工件，用锉刀仔细去除毛刺后，综合检验各项技术要求。铣削过程
