1、 了解复杂成形面、立体曲面与凸轮的铣削加工基本原理和方法，掌握铣削加工球面与凸轮的计算方法，熟练掌握铣削加工复杂成形面、曲面与凸轮的操作步骤，检验和质量分析方法。能加工尺寸精度等级为IT9、IT8凸轮，形状误差不大于0.05mm的成形面，形状（包括导程）误差不大于0.10mm的螺旋面和凸轮。目目 录录1.等速平面螺旋面的加工方法 1）计算平面螺旋面的三要素：升高量H、升高率h、导程Ph。2）按导程Ph计算分度头或机动回转台的交换齿轮。3）安装和找正分度头或回转 工作台。4）在工件表面划线。5）安装和找正工件。6）配置交换齿轮，并校核导程。7）调整铣刀和工件的相对位置。8）粗、精铣平面螺旋面。2
2、.等加速和等减速平面螺旋面的加工方法 铣床上加工这几种曲线轮廓的直线成形面，通常采用按划线法进行粗铣，按坐标法进行精铣的基本方法进行加工。精度要求比较高的、数量比较多的工件，可以在仿形铣床上和在普通铣床上安装仿形装置进行铣削加工，其模型的加工通常可在数控铣床上进行。2.等加速和等减速平面螺旋面的加工方法图91 常见的凸轮运动曲线 a）等速运动曲线 b）等加速和等减速运动曲线 c）简谐运动曲线这种曲线3.其他函数曲线、非函数曲线和组合曲线轮廓成形面的铣削方法 函数曲线轮廓的直线成形面，划线和铣削时通常采用直角坐标法，求得曲线上各点的坐标值，然后按坐标值划线和铣削。坐标点取得越多，铣削的残留部分越
3、少，需要钳工修整的余量就越少，直线成形面的轮廓形状就越接近图样的要求。（1）其他常用函数曲线成形面的铣削方法（2）非函数曲线和组合曲线成形面的铣削方法1）非函数曲线的分段一般按近似于某一函数曲线为依据进行，分段后取数点坐标值进行回归计算，然后按回归公式计算该段曲线上各点的坐标值图92 非函数曲线的分段取点计算示意3.其他函数曲线、非函数曲线和组合曲线轮廓成形面的铣削方法（2）非函数曲线和组合曲线成形面的铣削方法2）直接把图样曲线在坐标背景上放大，并将基准面的集聚线作为坐标轴，然后直接取点，得出所取点的坐标。3）按坐标铣削非函数和组合函数曲线轮廓成形面时，素线较长的工件通常用窄槽铣刀铣削。图93
4、 分段逐点铣削法示意 a）用窄槽铣刀铣削 b）用立铣刀铣削2020122100rarRaRrxyii3.其他函数曲线、非函数曲线和组合曲线轮廓成形面的铣削方法（2）非函数曲线和组合曲线成形面的铣削方法4）数量较多的工件应采用仿形铣削法 图95 重锤仿形铣削法1重锤 2铣刀 3滚柱 4模型 5工件 6底座 7溜板图94 手动仿形铣削法 1铣刀 2仿形板 3工件 4垫块1.曲面的分类1）直线面2）曲线面（1）按曲面的规则特性分类（1）分析立体曲面的母线几何特征和运动规则 图96 规则立体曲面及其几何特征a）立体曲面 b）立体曲面几何特征（2）按曲面的母线形状分类（3）按母线的运动分类 1）回转面2
5、）螺旋面2.立体曲面的加工方法 在常用铣床上加工的立体曲面通常有正螺旋面，球面和一些规则的曲线型面。不规则的立体曲面一般须采用仿形铣床进行加工。（2）确定铣削加工具体方案1.球面铣削加工原理和基本要点 只要使铣刀旋转时刀尖运动的轨迹与球面的截形圆重合，并由工件绕其自身轴线的旋转运动相配合，即可铣出球面。（1）球面铣削加工原理 图97 球面的几何特征（2）球面铣削基本要点1）铣刀的回转轴线必须通过工件球心，以使铣刀刀尖运动轨迹与球面的某一截形圆重合。2）铣刀刀尖的回转直径dc以及截形圆所在平面与球心的距离e，确定球面的尺寸和形状精度。3）铣刀回转轴线与球面工件轴线的交角确定球面的铣削加工位置，如
6、图98所示。轴交角与工件倾斜角（或铣刀倾斜角）之间的关系为+=90。1.球面铣削加工原理和基本要点 图98 轴交角与外球面加工 位置的关系 a）+=90 b）=90(=0)（2）球面铣削基本要点2.球面铣削加工计算和操作要点（1）外球面铣削加工计算1）铣削单柄球面的调整数据计算 倾斜角按下式计算 sin2D2SR 式中 工件或刀盘倾 斜角（）D工件柄部直径（mm）SR球面半径（mm）图99 带柄球面铣削位置示意图 a）单柄球面铣削 b）带工艺柄整球面铣削 c）等直径双柄球面铣削 d）不等直径双柄球面铣削2.球面铣削加工计算和操作要点（1）外球面铣削加工计算 刀盘刀尖回转直径dc按下式计算 dc
7、=2SRcot 式中 dc刀盘刀尖回转直径（mm）SR球面半径（mm）工件或刀盘倾斜角（）坯件球头圆柱部分长度L按下式计算 L=0.5Dcot 式中 L球顶至柄部连接部的 距离（mm）D柄部直径（mm）工件倾斜角（）2.球面铣削加工计算和操作要点（1）外球面铣削加工计算 2）铣削等直径双柄球面的调整数据计算。刀盘刀尖回转直径dc按下式计算式中 dc刀盘刀尖回转直径（mm）；SR球面半径（mm）；D柄部半径（mm）。3）铣削不等直径双柄球面的调整数据计算。4）铣削大半径外球面的调整数据计算224DSRdc（2）内球面铣削加工计算 1）用立铣刀铣削内球面的调整计算 立铣刀直径选择范围（dcidcd
8、cm）按下式计算式中 dcm可选铣刀最大 直径（mm）；dci可选铣刀最小 直径（mm）；SR内球面半径（mm）；H内球面深度（mm）。SRHdSRHSRdcicm25.022图9-13 用立铣刀铣削内球面 铣刀直径选择示意图 a）直径dc立铣刀铣削位置 b）直径dcm立铣刀铣削位置 c）直径dci立铣刀铣削位置2.球面铣削加工计算和操作要点（2）内球面铣削加工计算1）用立铣刀铣削内球面的调整计算 立铣头（立铣刀）倾斜角按下式计算式中 立铣头倾斜角（）；dc立铣刀直径（mm）；SR球面半径（mm）。2）用镗刀加工内球面的调整计算SRdc2cos（3）球面铣削的主要操作步骤图9-15 内球面深度
9、检验 a）用游标高度尺检验 b）用千分尺检验3.球面铣削加工的检验和质量分析（1）球面检验的项目1）球面形状检验方法 图9-14 检验球面形状a）用圆环检验 b）用样板检验（2）检验方法2）球面位置检验 图9-18 凸轮的种类 a）、b）圆盘凸轮 c）、d）圆柱凸轮3.球面铣削加工的检验和质量分析（3）球面质量分析要点1）球面呈橄榄状的原因2）球面底部有凸尖的原因3）球面半径不符合要求的原因4）球面表面粗糙度值偏大的原因5）球面位置不准确，通常是对刀操作失误引起的。1.凸轮种类和工艺要求（1）凸轮的种类（2）等速凸轮的工艺要求图9-19 垂直铣削法加工圆盘凸轮1铣刀 2工件 3接长轴2.等速圆
10、盘凸轮的铣削加工（1）等速圆盘凸轮的三要素计算（2）等速圆盘凸轮的铣削加工方法 等速圆盘凸轮的工作型面是由阿基米德曲线组成的平面螺旋面，阿基米德螺旋线是一种匀速升高曲线，这种曲线可用升高量H、升高率h和导程Ph表示。1)垂直铣削法2)倾斜铣削法（3）铣削圆盘凸轮的注意事项图9-21 等速圆盘凸轮倾斜铣削法原理3.等速圆柱凸轮的铣削加工（1）铣削步骤要点（2）等速圆柱凸轮铣削注意事项1）控制起点和终点位置精度。2）控制槽宽尺寸精度。3）提高螺旋面铣削精度和表面质量。（1）等速凸轮的检验项目图9-23 圆盘凸轮导程检验 a）检验对心直动圆盘凸轮 b）检验偏置直动圆盘凸轮4.等速凸轮的检验与质量分析
11、 1）导程。2）工作型面形状精度。3）工作型面位置精度。4）尺寸精度。（2）等速凸轮的检验方法1）凸轮导程检验 圆盘凸轮导程检验 图9-24 圆柱凸轮导程检验 a）检验端面凸轮 4.等速凸轮的检验与质量分析（2）等速凸轮的检验方法1）凸轮导程检验 圆柱凸轮的导程检验 图9-24 圆柱凸轮导程检验 b）检测圆柱螺旋槽凸轮曲线中心角c）检测圆柱螺旋槽曲线的升高量图9-25 凸轮工作型面形状精度检验a）检验圆盘凸轮素线 b）检验螺旋槽的宽度和截形4.等速凸轮的检验与质量分析（2）等速凸轮的检验方法2）凸轮工作型面形状和尺寸精度检验3）凸轮工作型面位置精度检验（3）等速凸轮铣削质量分析1）凸轮型面表面
12、粗糙度值过大的原因2）升高量偏差过大的原因3）型面形状误差过大的原因1.工艺准备要点重点与难点 重点为回转工作台的交换齿轮计算与配置、工件的找正方法。难点为平面螺旋面的划线、铣削方向的确定等。(1)图样分析要点训练1 不锈钢蜗轮转子叶根槽加工图926 等速平面螺旋面工件实例（2）螺旋面导程与交换齿轮计算1）计算导程PhmmmmHph06.10727030.803603600002）传动比和交换齿轮计算mmmmmmmmmmhPNPzzzzih08.006.10714.10706.1076070612025252525607006.10761204231丝2.铣削加工要点（1）加工准备要点训练1
13、不锈钢蜗轮转子叶根槽加工(1)测量检验要点1）轮廓曲线检验时，直线段检验用百分表、量块和升降规，用比较测量法，测得工件直线段平面与工件径向平面的偏离误差。2）成形面素线直线度测量时，可采用如图925a所示的方法检验。（3）配置中间支承架 中间支承架的一端轴通过万向传动轴与回转工作台的机动轴连接，支承架的另一端轴与分度头的侧轴类似，可安装交换齿轮架和交换齿轮，并通过交换齿轮与工作台的纵向丝杠联结。1.工艺准备要点（2）铣削加工要点3.检验与质量分析（2）加工质量分析要点1）成形面素线直线度和表面粗糙度误差大的原因2）成形面轮廓误差大的原因2.铣削加工要点（1）加工准备要点训练1 不锈钢蜗轮转子叶
14、根槽加工图927 等速平面螺旋面工件划线步骤1.工艺准备要点重点与难点 重点为等分内球面加工，立铣刀直径的计算，铣削位置的计算和调整。难点为综合件装夹、内球面铣削位置调整操作方法、尺寸控制和综合件加工质量分析等。(1)图样分析要点训练2 球面综合件加工图929 球面综合件零件图1）找正工件与回转台相对位置。2）垂向和纵向对刀。（2）工艺准备要点2.铣削加工要点（1）加工准备要点和基本操作步骤(2)铣削加工内球面主要步骤训练2 球面综合件加工图930 内球面底部凸尖形成示意图 a）端齿铣成的凸尖 b）周齿铣成的凸尖 3）粗铣削内球面。试铣一周后，应观察内球面底部是否有凸尖出现，若有凸尖，应判断凸
15、尖由端齿铣成（图930a）还是由周齿铣成（图930b），以确定纵向微量调整方向和距离，使得凸尖恰好铣去。4）精铣削内球面。5）重复步骤1）4），逐次铣削4个内球面。2.铣削加工要点(2)铣削加工内球面主要步骤（3）铣削加工球台主要步骤1）完成内球面铣削加工后，按准备工作步骤安装切刀盘、调整切刀回转直径、扳转立铣头倾斜角。2）工件翻身装夹，找正工件与回转工作台同轴。3）按铣削双柄球面的类似方法，粗精铣球台球面。训练2 球面综合件加工图931 内球面位置精度检验示意图3）内球面的位置基本由预制不通孔的精度和加工球面时的找正精度保证，加工完毕后，也可在内球面内放置同样规格的圆环，上面用平垫块压紧，然
16、后测量对应外圆，检验球面的分布圆和等分位置精度。3.球面综合件检验与质量分析(1)测量检验要点1）球面轮廓曲线可用专用样板或内孔（外圆）形状精度较高的圆环检验。2）球台球面的位置通过测量球顶部交线圆的尺寸和球面底部与工件外圆交接位置尺寸进行检验。训练2 球面综合件加工3.球面综合件检验与质量分析(1)测量检验要点4）因内球面和球台球面都小于半球，球面的直径测量比较困难。可根据球面铣削几何特征（图97），制作一个专用测量环进行间接测量。测量环的结构如图932所示，测量环外圆和内孔精度都比较高，测量环的一端面与内孔交线圆用于测量外球面，与外圆的交线圆用于测量内球面。4/4/2222DSRSRHdS
17、RSRH或式中 H球面顶点至截形圆 中心的距离（mm）；SR球面半径（mm）；d外球面截形圆、测量 环内孔直径（mm）；D内球面截形圆、测量 环外圆直径（mm）。训练2 球面综合件加工图9-32 球面测量环的结构图3.球面综合件检验与质量分析(1)测量检验要点4）对内球面 对外球面 式中 测量后计算获得的截形圆至球顶的距离(mm)；测量圆环的长度(mm)；深度千分尺测得的 尺寸(mm)。工件球面的实际半径 可通过计算获得2112HHHHHH实实实H实SR28D2822实实实实实实或HHSRHHdSR1H2H训练2 球面综合件加工图9-33 用测量环检验球面尺 寸精度示意图3.球面综合件检验与质
18、量分析(1)测量检验要点（2）球面综合件加工质量分析要点1）球面粗糙度误差大的原因2）球面轮廓形状误差大的原因3）球面位置误差大的原因4）球面直径尺寸误差大的原因1.工艺准备要点重点与难点 重点为圆柱凸轮螺旋槽的构成分析及铣削参数的计算，铣削操作方法和步骤。难点为凸轮螺旋槽的起始位置调整操作方法和槽形精度控制等。（1）图样分析要点训练3 圆柱螺旋槽凸轮加工图926 等速平面螺旋 面工件实例（2）工艺准备要点1）工件为具有基准孔的圆柱体，基准孔带有键槽，便于采用带键槽的心轴装夹工件。2）计算导程和交换齿轮。3）计算加工数据。045右螺旋槽 105315左螺旋槽 315360左螺旋槽2.铣削加工要
19、点（1）加工准备要点训练3 圆柱螺旋槽凸轮加工图9-35 等速圆柱凸轮表面划线1）圆柱凸轮表面划线步骤2）按铣削螺旋槽方式安装、调整分度头和尾座，装夹凸轮工件，找正工件与分度头同轴度。3）选用直径d0=12mm的麻花钻与直径d0=14mm的键槽铣刀，并用千分尺检验铣刀直径尺寸精度。4）选用66孔圈，同时适应45、60、210夹角的铣削操作。5）配置交换齿轮，并检查导程和螺旋方向。2.铣削加工要点(2)铣削加工主要步骤训练3 圆柱螺旋槽凸轮加工1）控制起点和终点位置精度的方法2）控制槽宽尺寸精度采用的方法3）提高螺旋面铣削精度和表面质量采用的方法 （3）等速圆柱凸轮铣削注意事项3.圆柱凸轮检验与
20、质量分析(1)测量检验要点（2）圆柱凸轮加工质量分析要点1）表面粗糙度误差大的原因。2）凸轮槽形和槽宽尺寸误差大的原因。3）凸轮槽形位置误差大的原因。4）螺旋槽导程（升高量）误差大的原因。1.工艺准备要点重点与难点 重点为多导程圆盘凸轮的构成分析及铣削参数的计算，倾斜铣削法操作步骤。难点为圆盘凸轮的铣削位置调整操作方法和型面精度控制等。（1）图样分析要点训练4 圆盘凸轮加工图940 等速圆盘凸轮表面划线（2）工艺准备要点1）确定装夹方式。2）计算导程和交换齿轮。计算导程和交换齿轮。计算倾斜角 2.铣削加工要点（1）加工准备要训练4 圆盘凸轮加工图940 等速圆盘凸轮表面划线1）圆盘凸轮表面划线
21、。2）选择铣刀。3）粗铣凸轮。4）安装找正分度头。在立式铣床右侧安装分度头。安装带有键槽和锥柄的工件装夹专用心轴，并用拉紧螺杆将心轴紧固在分度头主轴上。找正分度头主轴、立铣头主轴和工作台面的垂直度，找正心轴与分度头主轴的同轴度。5）配置交换齿轮。2.铣削加工要点（1）加工准备要训练4 圆盘凸轮加工图941 分度头侧轴采用接长套 轴示意图（2）铣削加工主要步骤6）装夹找正工件及螺旋方向检验。（3）铣削注意事项3.圆盘凸轮检验与质量分析（1）测量检验要点1）导程检验方法。2）型面精度用刀口直尺检验。3）测量圆盘凸轮型面与基准孔的相对位置精度。4）测量圆盘凸轮型面与基准孔内键槽的相对位置精度。（2）
22、圆盘凸轮加工质量分析要点1）表面粗糙度误差大的原因。2)凸轮型面误差大的原因。3）凸轮型面位置误差大的原因。4）螺旋面导程（升高量）误差大的原因。第九章 复杂成形面、曲面与凸轮加工1.复杂成形面与一般成形面有何不同？2.简述平面螺旋面的铣削加工步骤。3.在铣床上如何加工函数和非函数曲线成形面？4.在铣床上加工的立体曲面有哪些类型？简述各类曲面的几何特点。5.简述在铣床上加工球面的基本原理。6.在X5032型铣床上加工一单柄球面，已知外球面半径SR40mm，柄部直径d=50mm，试计算分度头倾斜角和刀盘刀尖直径dc。7.简述调整、测量球面铣削加工时刀盘刀尖回转直径dc的方法。8.简述球面铣削操作
23、的主要步骤。9.在X5032型立式铣床上用立铣刀加工内球面，已知内球面半径SR=30mm，球面深度H=15mm，试计算选择立铣刀直径。10.检验球面时，发现内球面底部有凸尖，其产生原因有哪些？怎样在加工中防止凸尖产生？11.怎样用观察切削纹路的方法检验球面形状精度？检验原理是什么？第九章 复杂成形面、曲面与凸轮加工12.简述等速凸轮铣削加工的工艺要求。13.什么是等速凸轮？何谓等速凸轮的三要素？14.铣削加工一圆盘凸轮，工作部分由两个不同升高率的工作型面构成，其中导程Ph1=35mm，Ph2=38.5mm，所选用的铣床纵向丝杠螺距 P丝6mm，现选用倾斜铣削法，试确定各项加工数据。15.采用倾斜铣削法加工圆盘凸轮为什么须预算铣刀切削部分的长度？16.铣削圆盘凸轮应注意哪些事项？17.简述铣削等速圆柱凸轮的基本步骤。18.试分析球面轮廓误差大的具体原因。19.怎样对小于半球的球面进行球径测量？20.等速圆柱凸轮铣削时应注意哪些操作要点？21.简述提高等速圆柱凸轮工作型面铣削精度的方法。
