1、课题一成型磨削加工简介课题一成型磨削加工简介课题二课题二 坐标镗床加工简介坐标镗床加工简介课题三课题三 坐标磨床加工简介坐标磨床加工简介课题一成型磨削加工简介课题一成型磨削加工简介一、成形磨削用磨床一、成形磨削用磨床 成形磨削是精加工成形表面的一种方法，它是把成形磨削是精加工成形表面的一种方法，它是把复杂成形表面分解成若干个平面、圆柱面等简单形状复杂成形表面分解成若干个平面、圆柱面等简单形状表面，然后分段磨削，并使用其连接光滑、圆整，达表面，然后分段磨削，并使用其连接光滑、圆整，达到图样要求。到图样要求。许多形状复杂的凸凹模刃口，一般都是由一些圆许多形状复杂的凸凹模刃口，一般都是由一些圆弧与直
2、线组成，如图弧与直线组成，如图6-1-1所示，采用成形磨削加工，所示，采用成形磨削加工，会使它们在连接处光滑过渡，符合设计要求。会使它们在连接处光滑过渡，符合设计要求。图图6-1-1凸凹模刃口形状凸凹模刃口形状 成形磨削具有高精度、高效率的优点。成形磨削可对成形磨削具有高精度、高效率的优点。成形磨削可对热处理淬硬后硬度很高的凸模进行热处理淬硬后硬度很高的凸模进行 精加工，消除热处理变精加工，消除热处理变形对精度的影响；可对电火花加工用电极的成形表面进行形对精度的影响；可对电火花加工用电极的成形表面进行精加工，以精加工，以 制造高精度的模具型腔等结构；可对拼装凹模制造高精度的模具型腔等结构；可对
3、拼装凹模进行精加工，减少钳工工作量，提高生产效率。进行精加工，减少钳工工作量，提高生产效率。成形磨削可以在平面磨床、光学曲线磨床、万能工具磨成形磨削可以在平面磨床、光学曲线磨床、万能工具磨床和数控成形磨床上进行。采用平面磨床加附件，是用得床和数控成形磨床上进行。采用平面磨床加附件，是用得比较广泛的一种成形磨削方法。常用平面磨床的型号有国比较广泛的一种成形磨削方法。常用平面磨床的型号有国内的内的 M7112、M7120A，国外的，国外的 618、818 等。等。二、成形磨削用磨床二、成形磨削用磨床 1.平面磨床平面磨床 如图如图6-1-2a所示为所示为M7120A型平面磨床，是一种常型平面磨床，
4、是一种常用的卧轴矩台平面磨床。它由床身用的卧轴矩台平面磨床。它由床身 9、立柱、立柱5、工作台、工作台7、磨头磨头1和砂轮修整器和砂轮修整器4等主要部件组成。等主要部件组成。345678912a)外形图 b)运动示意图图6-1-2 M7120A型平面磨床a)外形图 b)运动示意图1工作台2磨头3横向手轮 4床鞍5立柱 6撞块7床身8升降手轮 9纵向手轮 图6-1-2b为平面磨床运动示意图,矩形工作台7安装在床身9的水平纵向导轨上,由液压传动系统实现纵向直线往复移动,从而带动工件运动,可利用撞块6自动控制换向,也可用纵向手轮10通过机械传动系统手动操纵往复移动或进行调整工作。工作台上装有电磁吸盘
5、,用于固定、装夹工件或夹具。装有砂轮主轴的磨头1可沿床鞍2的水平燕尾导轨移动,由液压传动系统实现磨削时横向步进进给和调整时横向连续移动,也可用横向手轮3手动操纵。磨头的高低位置调整或垂直进给运动由升降手轮8操纵,通过床鞍2沿立柱5的垂直导轨移动来实现。2.光学曲线磨床光学曲线磨床 光学曲线磨削是利用投影放大原理,在磨削时将放大的待加工工件形状投影与同比例放大的工件设计图进行比较,操纵砂轮将工件设计图线以外的余量磨去,而获得精确型面的一种加工方法。光学曲线磨削可以加工较小的镶块、样板及带几何型面的圆柱形工件。用光学曲线磨床磨削法和精密平面磨床磨削法互相配合,可以完成大型工件复杂的成形加工。此外,
6、由于金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮不能进行成形修整,可以用标准形该类砂轮,在光学曲线磨床上成形磨削硬质合金和合金工具钢的工件。常用的光学曲线磨床如GSL系列、M系列，下面以GSL C8型光学曲线磨床为例介绍。（1）结构组成）结构组成GLS光学曲线磨床为数控自动光学精密曲线磨床光学曲线磨床为数控自动光学精密曲线磨床,如如GSL系列光纤曲线磨床。如图系列光纤曲线磨床。如图6-1-3所示为所示为GLS C8型光学曲线磨型光学曲线磨床，由床身、坐标工作台、砂轮架、光屏、控制面板等组成。床，由床身、坐标工作台、砂轮架、光屏、控制面板等组成。12345图图6-1-3 GLS6-1-3 GLS130AS130A
7、S型光学曲线磨床型光学曲线磨床1 1砂轮架砂轮架 2 2光屏光屏 3 3控制面板控制面板 4 4床身床身 5-5-坐标工作台坐标工作台1）主轴。主轴（图）主轴。主轴（图6-1-4）的特点是速度高、精度高、发）的特点是速度高、精度高、发热低，一般用于专用模具磨削的高速主轴的速度大约为热低，一般用于专用模具磨削的高速主轴的速度大约为30000r/min，可以完成较低的表面粗糙度的工件表面磨削。，可以完成较低的表面粗糙度的工件表面磨削。图图6-1-4 高精度的高速主轴高精度的高速主轴2）砂轮升降台。光学曲线磨床采用了新型的超高速的高精）砂轮升降台。光学曲线磨床采用了新型的超高速的高精度砂轮升降台，如
8、图度砂轮升降台，如图6-1-5所示。砂轮升降台中装有高精度所示。砂轮升降台中装有高精度高解能光学尺，实现超精密进给，提高了低表面粗糙度的高解能光学尺，实现超精密进给，提高了低表面粗糙度的加工速度。加工速度。同时，为了加工多种难磨削材料，减轻砂轮磨削损耗和降低磨削时的同时，为了加工多种难磨削材料，减轻砂轮磨削损耗和降低磨削时的发热，光学曲线磨床采用了湿式盖套（图发热，光学曲线磨床采用了湿式盖套（图6-1-6），可以满足湿式磨削加工。），可以满足湿式磨削加工。图图6-1-5 新型的砂轮升降台新型的砂轮升降台 图图6-1-6 湿式砂轮盖套湿式砂轮盖套3）坐标工作台。）坐标工作台。为了提高加工效率，数
9、控自动光学曲线磨床,已对坐标工作台的纵向和横向进给实现数控。使用时,只需要按规定倍数绘制工件设计放大图,安装在光屏上,再用手动进给手轮,将砂轮顶端对准放大图的形状变化点上后,以简单输入方式控制砂轮座纵向和横向进给两轴的数控运转。4）投影机。投影机的液晶显示屏尺寸为540mm420mm，投影倍率为20倍、50倍，如图6-1-7所示。为了使投影清晰可见，投影机的显示屏上配备有放大镜，放大镜的倍率有2.2、4。弹子油杯润滑根据放大倍数,在它上面只能看到工件上10.8 mm8.4 mm的轮廓,因此一次只能磨削10.8 mm8.4 mm 的工件。如果工件的外形尺寸超过这个范围,就要采用分段磨削的方法,放
10、大图就要按一定的基准分段绘制。如图6-1-8 a所示的工件外形,将其分为三段,把每段曲线放大50倍后绘在一张图样上,如图6-1-8 b所示,然后逐段磨出工件外形。图图6-1-7 投影机的屏幕及放大镜投影机的屏幕及放大镜a）工件）工件 b）放大图）放大图图图6-1-8 光学曲线磨床分段磨削光学曲线磨床分段磨削（2）光学曲线磨床的运动 被磨削工件利用专用夹板、精密机床用平口虎钳等固定在坐标工作台上,可以作纵向、横向和升降运动；砂轮作旋转主运动,同时在砂轮架的垂直导轨上作直线往复运动；砂轮架可作纵向和横向的送进运动以及沿垂直轴和水平轴的转动。（3）光学投影放大系统的工作原理 光学曲线磨床成形磨削前,
11、根据被磨削工件的尺寸精度,在透明介质,如描图纸、透明薄膜或有机玻璃板上按20 倍、50 倍的放大倍数画放大图,线条粗细为0.10.2mm。磨削时,把放大图装在光屏上,利用光学投影放大系统把被加工工件和砂轮的阴影影像在光屏上,用手操纵磨头作纵向、横向运动,使砂轮的切削刃沿着工件外形磨削,直至工件影像的轮廓与放大图图线全部重合,如图6-1-9所示。图图6-1-9 光学投影放大系统工作原理光学投影放大系统工作原理1光源光源 2砂轮砂轮 3工件工件4光屏光屏 5棱镜棱镜3.数控强力成形磨床 如图6-1-10a所示为MKL数控成形磨床。它是以平面磨床为基础,工作台作纵向往复直线运动和横向进给运动,砂轮除
12、了旋转运动外,还可作垂直进给运动，如图6-1-10b所示。数控成形磨床的特点是对砂轮的垂直进给和工作台的横向进给运动采用了数控。a)外形外形 b)运动运动图图6-1-10 数控强力成形磨床及其运动数控强力成形磨床及其运动在加工工件时,先根据工件图样编出数控加工程序单,并将程序输入数控装置,在机床工作台纵向往复直线运动的同时,由程序控制砂轮架的垂直进给和工作台的横向进给,使砂轮沿着工件进行磨削。为适应凹形曲线的磨削,砂轮应修整成圆形或V 形,如图6-1-11a所示。a)修整砂轮修整砂轮 b)磨削加工示意图磨削加工示意图图图6-1-11 数控成形磨削数控成形磨削1一砂轮一砂轮 2工件工件 3金刚石
13、金刚石二、成型磨削的方法二、成型磨削的方法 成形磨削的方法有两种：成形砂轮磨削和夹具磨削法。成形砂轮磨削法是利用修整砂轮工具，将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型面,然后用砂轮磨削工件，即可获得所需要的形状，如图6-1-13a所示。夹具磨削法是将工件装夹在专用的夹具上，加工时通过夹具调整工件的位置、移动 或转动夹具进行磨削，从而获得所需要的形状，如图6-1-13b所示。a)b)图图6-1-13成形磨削的方法成形磨削的方法1.成形砂轮磨削法成形砂轮磨削法在机床工作台上休整砂轮在机床工作台上休整砂轮,得到与成型零件形状相反的成型得到与成型零件形状相反的成型砂轮砂轮,如图如图6-1-13a所示。然
14、后，用成型砂轮磨削工件所示。然后，用成型砂轮磨削工件,工件作纵向工件作纵向往复直线运动往复直线运动,成型砂轮高速旋转并作垂直进给成型砂轮高速旋转并作垂直进给,如图如图6-1-13b所示。所示。a)修整成形砂轮修整成形砂轮 b)磨削工件磨削工件图图6-1-13 成形砂轮磨削成形砂轮磨削1一砂轮一砂轮 2工件工件 3金刚石刀金刚石刀（1）成型砂轮的休整方法）成型砂轮的休整方法 成型砂轮磨削法中的关键是成型砂轮的修整。成型砂轮的修整有两种方成型砂轮磨削法中的关键是成型砂轮的修整。成型砂轮的修整有两种方法：车削法和滚压法。车削法主要采用大颗粒天然金刚石作为修整工具，法：车削法和滚压法。车削法主要采用大
15、颗粒天然金刚石作为修整工具，成型砂轮用于单件或小批量工件的磨削；滚压法是用滚压轮修整成型砂轮成型砂轮用于单件或小批量工件的磨削；滚压法是用滚压轮修整成型砂轮的方法。的方法。（2）成型砂轮的休整内容）成型砂轮的休整内容 1）砂轮角度的修整。一般采用角度砂轮修整器修整砂轮角度，其结构如）砂轮角度的修整。一般采用角度砂轮修整器修整砂轮角度，其结构如图图6114所示。它是根据正弦原理设计的，可以修整角度为所示。它是根据正弦原理设计的，可以修整角度为0100的砂轮。的砂轮。图图6114 角度砂轮修整器角度砂轮修整器1平板平板2正弦圆柱正弦圆柱3手轮手轮4螺母螺母5支架支架6正弦尺座正弦尺座7金刚石刀金刚
16、石刀8滑块滑块9齿系齿系10齿轮齿轮 旋转手轮通过齿轮和滑块上的齿条的传动，可使装有金刚石刀的滑块沿着正弦尺座的导轨做往复运动。正弦尺座可以绕轴心转动。转动的角度通过在正弦圆柱与平板之间垫量块的方法来控制，当转动至所需要的角度后，用螺母将正弦尺座压紧在支架上。然后旋转手轮，使金刚石刀往复运动即可修整出一定角度的砂轮。2）砂轮圆弧的修整。修整砂轮圆弧的夹具种类较多,如图6115所示为透视砂轮修整器，用于修整各种角度、凸R、凹R，并可以通过透视镜观察钻石笔尖修整砂轮表面时的接触情况，使修整砂轮可以达到较高的精密度，可以精确地修整细小的圆弧和角度。图图6115 修整砂轮圆弧的夹具修整砂轮圆弧的夹具透
17、视砂轮修整器透视砂轮修整器1金刚石刀金刚石刀2摆杆摆杆3滑座滑座4刻度盘刻度盘5角度标角度标6主轴主轴7手轮手轮8挡块挡块9支架支架10螺杆螺杆 3）砂轮非圆弧曲面的修整。被磨削工件成型表面的形状复杂，且其轮廓不是圆弧曲面时，可用专门的靠模工具修整砂轮，如图6116所示。金刚石刀固定在靠模工具上，在支架上装有靠模样板，靠模工具的下部有平面触头。使用时，手持靠模工具，使触头紧靠样板，并沿样板曲线移动，这样便能修整出所需曲面形状的砂轮。修整时，为了保证修出的砂轮形状准确，必须使金刚石刀刀尖在包含砂轮主轴的水平面内运动。图图6116 用靠模工具修整砂轮用靠模工具修整砂轮1金刚石刀金刚石刀2靠模工具靠
18、模工具3样板样板4支架支架 2.夹具磨削法夹具磨削法 夹具磨削法是用夹具将工件夹紧并变更与工作台平面间的相对夹具磨削法是用夹具将工件夹紧并变更与工作台平面间的相对位置进行成型磨削的方法。夹具磨削法中砂轮不用修整成成型形状。位置进行成型磨削的方法。夹具磨削法中砂轮不用修整成成型形状。夹具磨削法常用的夹具有精密平口虎钳、正弦精密平口虎钳、正弦夹具磨削法常用的夹具有精密平口虎钳、正弦精密平口虎钳、正弦磁力台、正弦分度夹具、万能夹具等。磁力台、正弦分度夹具、万能夹具等。（1）正弦精密平口虎钳）正弦精密平口虎钳 正弦精密平口虎钳由带有精密平口虎钳的正弦尺和底座组成，正弦精密平口虎钳由带有精密平口虎钳的正
19、弦尺和底座组成，如图如图6118所示，工件装夹在平口虎钳中，为使工件倾斜一定角所示，工件装夹在平口虎钳中，为使工件倾斜一定角度，需在正弦圆柱和底座的定位面之间垫入量块。度，需在正弦圆柱和底座的定位面之间垫入量块。垫入的量块高度为：垫入的量块高度为：H=Lsin式中式中H应垫入的量块高度，应垫入的量块高度，mm；L正弦圆柱间的中心距，正弦圆柱间的中心距，mm；工件所需倾斜的角度，（工件所需倾斜的角度，（）。）。正弦精密平口虎钳用于磨削零件上的斜面，最大的倾斜角度为正弦精密平口虎钳用于磨削零件上的斜面，最大的倾斜角度为45。若与成型砂轮配合使用，可磨削平面与圆柱面组成的复杂型。若与成型砂轮配合使用
20、，可磨削平面与圆柱面组成的复杂型面。面。（2）正弦磁力台）正弦磁力台 如图如图6119所示为正弦磁力台，它与正弦精密平口虎所示为正弦磁力台，它与正弦精密平口虎钳一样按正弦原理设计，区别仅在于用电磁吸盘代替平口虎钳一样按正弦原理设计，区别仅在于用电磁吸盘代替平口虎钳装夹工件，方便迅速。正弦磁力台用于磨削工件的斜面，钳装夹工件，方便迅速。正弦磁力台用于磨削工件的斜面，其最大倾斜角度为其最大倾斜角度为45，适于磨削扁平工件。，适于磨削扁平工件。图图6118 正弦精密平口虎钳正弦精密平口虎钳1底座底座2精密平口虎钳精密平口虎钳3工件工件4砂轮砂轮5正弦圆柱正弦圆柱6量块量块图图6119 正弦磁力台正弦
21、磁力台1电磁吸盘电磁吸盘2正弦圆柱正弦圆柱3块规组块规组4底座底座5销紧钉销紧钉（3）正弦分度夹具 正弦分度夹具可用于磨削具有同一个回转中心的圆柱面和斜面。正弦分度夹具适于磨削有同一个圆心的凸圆弧和多边形,当与成型砂轮配合使用时,还可磨削较复杂的成型表面。1）正弦分度夹具的结构 图图6120正弦分度夹具正弦分度夹具1前顶尖前顶尖2前顶座前顶座3主轴主轴4蜗轮蜗轮5分度盘分度盘6正弦圆柱正弦圆柱7蜗杆蜗杆8、10支架支架9T形槽形槽11底座底座12后顶尖后顶尖13、14手轮手轮 2）工件在正弦分度夹具上的装夹方法 心轴装夹法。如图6121所示，工件带有内孔，若该孔中心线为外成型表面的回转中心线，
22、可在孔内装入心轴1。如果工件上无内孔，可在工件上加工出一个工艺孔，用来安装心轴，利用心轴两端中心孔将心轴和工件安装在分中夹具的两顶尖之间，夹具主轴回转时通过鸡心夹头带动工件一起回转。图图6121心轴装夹心轴装夹1心轴心轴2工件工件3螺母螺母4鸡心夹头鸡心夹头5夹具主轴夹具主轴 双顶尖装夹法。如果工件上没有内孔，又不允许在工件上开工艺孔时，双顶尖装夹法。如果工件上没有内孔，又不允许在工件上开工艺孔时，可采用双顶尖装夹。工件上除带有一对主中心孔外，还有一个副中心孔，可采用双顶尖装夹。工件上除带有一对主中心孔外，还有一个副中心孔，其作用是拨动工件，如图其作用是拨动工件，如图6122所示。所示。3）调
23、整正弦分度夹具中心的高度。用正弦分度夹具磨削工件时，由于磨削）调整正弦分度夹具中心的高度。用正弦分度夹具磨削工件时，由于磨削圆弧和直线都是以夹具中心线为基准的，因此被磨削表面的尺寸需用测量圆弧和直线都是以夹具中心线为基准的，因此被磨削表面的尺寸需用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。如图调整器、量块和百分表进行比较测量。如图6125所示，测量调整器由所示，测量调整器由三角架三角架1和量块座和量块座2组成。组成。图图6122 双顶尖装夹双顶尖装夹1主顶尖主顶尖2副顶尖副顶尖3叉形滑板叉形滑板4螺母螺母图图6123 测量调整器测量调整器1三角架三角架 2量块座量块座 测量时，首先要调整量块座的位
24、置，使量块座B面能反映出夹具的主轴线高。为测量方便，通常把量块座基准面B调整到比夹具主轴线低50 mm处。调整方法如图6124所示。在夹具的顶尖之间装上一根直径为d的标准圆柱，并在量块座的B面上安放一组（50+d/2)mm的量块组和圆柱上读数相同。取下d/2的量块组，则50 mm量块的上表面就与夹具中心线等高。图图6124夹具中心高度的调整夹具中心高度的调整 当被测量表面高于夹具中心时,可在50 mm的量块上加上一量块组,使百分表在量块组上表面与被测量表面的读数相同，这组量块的数值应为：H=h+S（h是夹具中心高度，S是被测表面到夹具中心的距离）。当被测量表面低于夹具中心时,应去掉50 mm的
25、量块,在B面上另安放一组量块,量块组的数值应为：H=h-S。4）利用正弦分度夹具的成型磨削工艺。应先粗加工工件外形,工件各面留磨削余量02 mm左右；热处理淬硬后,磨两端面及工艺孔；最后，利用正弦分度夹具在平面磨床上进行成型磨削。（4）万能夹具1）万能夹具的结构。如图6125所示为万能夹具，它主要由装夹部分、回转部分、十字滑板和分度部分组成。图图6125万能夹具万能夹具1主轴主轴2衬套衬套3蜗轮蜗轮4蜗杆蜗杆5手轮手轮6螺母螺母7角度游标角度游标8正弦分度盘正弦分度盘9正弦圆柱正弦圆柱10基准板基准板11夹具体夹具体12纵滑板纵滑板13、17丝杠丝杠14横滑板横滑板15转盘转盘16手柄手柄18
26、端盖端盖 2）万能夹具成型磨削实例。如图6126所示，凸模可用万能夹具进行刃口轮廓的磨削加工，利用凸模端面上的螺孔（图中未画出），用螺钉和垫柱将凸模装夹在万能夹具的转盘上。通过找正使工件的工艺坐标轴与十字滑板的导轨方向保持平行；当各工艺中心分别与夹具主轴的回转轴线重合时，工件的各加工面上都能有较均匀的磨削余量。图图6126 凸模零件凸模零件a)三维立体图三维立体图 b)零件图零件图 为了找正工件的位置，在正弦分度盘的正弦圆柱下垫入量块，使十字滑板的导轨分别与水平和垂直方向的夹角=216。转动转盘，用百分表找正工件上的平面3至水平位置后，将转盘固定在小滑块上，如图6127所示。经过找正后，工艺坐
27、标轴分别与十字滑板的移动方向平行，由于平面3的宽度较平面1、2大，因此以它找正坐标轴位置能获得更高的定位精度。图图6127校正工件校正工件 使十字滑板的导轨分别处于水平和垂直位置，以平面1、2为基准（如果工件上没有和两坐标轴平行的平面，可在工件上磨出两个与坐标轴平行的小平面作为工艺基准），将工艺中心O2调整到夹具的回转轴线上。调整方法是：在测量调整器上放置尺寸合适的量块，使百分表在量块上表面的读数为“0”，如图6128a所示，用十字滑板调整工件的位置，使百分表在平面1上的读数等于磨削余量。再将工件顺时针旋转90，使平面2处于水平位置，如图6128b所示，调整工件位置的方法与调整平面1相同。图图
28、6128调整工艺中心调整工艺中心O2的位置的位置课题二课题二 坐标镗床加工简介坐标镗床加工简介 坐标镗床加工是在坐标镗床上利用精密坐标测量装置,对零件的孔及孔系进行高精度(尺寸精度、几何精度与距离精度)切削加工。该机床利用坐标法原理,采用有误差补偿装置的精密丝杠及精密直尺,并由能提供准确读数(可读出0.001 mm)的光学装置来实现工作台的精确移动。坐标镗床上既可以进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、精铣平面等加工,也可以进行精密划线及检验。坐标镗床适用于各类箱体、缸体和模具上的孔与孔系的精密加工,孔径尺寸精度可达IT6IT5,表面粗糙度值可达Ra1.250.4 m,孔距精度可达0.0050.01 m
29、m。一、坐标镗床 坐标镗床的规格很多,有立式的和卧式的,有单柱的和双柱的,还有光学、数显、数控等。常用的坐标镗床是立式坐标镗床,其比较典型的型号为T4145型立式坐标镗床。1.立式双柱坐标镗床的结构 如图621所示为立式双柱坐标镗床外形图。它由两个立柱4、7，顶梁5和床身1组成龙门框架，横梁3装在两个立柱上，位置可上下调整，主轴箱6装在横梁上，工作台2直接支承在床身的导轨上。镗孔坐标位置由主轴箱沿横梁导轨移动和工作台沿床身导轨移动来确定。12345678图图621 立式双柱坐标镗床立式双柱坐标镗床1床身床身2工作台工作台 3横梁横梁 4、7立柱立柱5顶梁顶梁 6主轴箱主轴箱 8主轴主轴 2.卧
30、式坐标镗床的结构 如图622所示为卧式双柱坐标镗床,主轴箱6可以沿立柱5上下调整位置,主轴4是水平安装的,回转工作台3通过上滑座7、下滑座8与床身1相连。镗孔位置由下滑座沿床身导轨移动和主轴箱的移动来确定。镗孔时的进给运动可由主轴的轴向移动来完成,也可由上滑座沿着下滑座的移动来完成。图图622卧式双柱坐标镗床卧式双柱坐标镗床1床身床身2、5立柱立柱3回转工作台回转工作台4主轴主轴6主轴箱主轴箱7上滑座上滑座8下滑座下滑座 12345678 3.坐标测量装置 坐标镗床是靠精密的坐标测量装置来确定工作台、主轴的位移距离的，以实现工件与刀具的精确定位。常见的坐标测量装置有：（1）带校正尺的精密丝杆坐
31、标测量装置。（2）精密刻度尺光屏读数器坐标测量装置。（3）光栅数字显示器坐标测量装置。4.主要附件 为了提高机床的使用性能，扩大加工范围，坐标镗床配有较多附件。主要附件有万能转台、光学中心测定器、弹簧中心冲、微调精调孔镗头等。（1）万能转台万能转台如图623所示，安装在坐标镗床的工作台上，利用圆盘2的T形槽可将工件夹紧在圆盘上。旋转手轮3可使圆盘和工件绕垂直轴回转任意角度（0360)，用于加工在圆周上分布的各孔。圆盘回转的读数精度为1。此外，旋转手轮1可使圆盘和工件绕水平轴作090的倾斜，用于加工与工件轴线成一定角度的斜孔。123图图623万能转台万能转台1、3手轮手轮 2圆盘图圆盘图（2）光
32、学中心测定器光学中心测定器外形如图624a所示，其锥尾安装在机床主轴的锥孔内。光源的光线通过物镜照亮工件的定位部分（互相垂直的两基准面或工件上的刻线）。在目镜中可看到工件上刻线的投影，同时还可看到测定器本体内玻璃上的两条（图624b)或四条十字刻线（图624c)。使用时，只要将测定器对准工件的基准边或基准线，使它们的影像与两条十字线重合，或处于互相垂直的双刻线的中间即可。此时，机床主轴已对准两基准边或基准线的交点。624光学中心测定器光学中心测定器a)外形外形b)两条十字刻线两条十字刻线c)四条十字刻线四条十字刻线1目镜目镜2螺纹照明灯螺纹照明灯3镜体镜体4物镜物镜(3)弹簧中心冲如图625所
33、示,打样冲点时转动手轮3,使手轮上的斜面将柱销2向上推,从而使顶尖4被提升并压缩弹簧1。当柱销2达到斜面最高位置时继续转动手轮3,则弹簧1将顶尖4弹下即打出中心点。图图625弹簧中心冲弹簧中心冲1弹簧弹簧2柱销柱销3手轮手轮4顶尖顶尖 (4)微调精镗孔镗头 微调精镗孔镗头是坐标镗床重要的附件之一,假如没有一只性能良好的镗头就无法或者很难镗出合格的孔。图6-2-6所示为镗头,其作用是按被镗孔径的大小精确地调节镗刀刀尖与主轴轴线间的距离。镗头以其锥柄尾1插入主轴的锥孔内,镗刀装在滑块刀孔内。旋转带有刻度的调节螺钉2,可调整镗刀的径向位置,以镗削各种不同直径的孔。调整后用固定螺钉5将车刀4锁紧。图图
34、626微调精镗孔镗头微调精镗孔镗头1锥柄尾锥柄尾2调节螺钉调节螺钉3镗刀镗刀4车刀车刀5紧固螺钉紧固螺钉 二、工件的定位和装夹二、工件的定位和装夹 1.定位基准定位基准工件装夹中要确定基准并找正。根据模板的形状特点，其工件装夹中要确定基准并找正。根据模板的形状特点，其定位基准主要有以下几种：工件表面上的线、圆形工件已加工定位基准主要有以下几种：工件表面上的线、圆形工件已加工好的外圆或孔、矩形件或不规则外形工件已加工好的孔、矩形好的外圆或孔、矩形件或不规则外形工件已加工好的孔、矩形件或不规则外形工件已加工好的相互垂直的面。件或不规则外形工件已加工好的相互垂直的面。2.工件的找正方法工件的找正方法
35、工件的找正方法有多种，应根据零件及其要求和设备条件工件的找正方法有多种，应根据零件及其要求和设备条件等选定。一般对圆形工件的基准找正是使其轴线与机床主轴轴等选定。一般对圆形工件的基准找正是使其轴线与机床主轴轴线重合；对矩形工件是使其侧基准面与机床主轴轴线对齐，并线重合；对矩形工件是使其侧基准面与机床主轴轴线对齐，并与工作台坐标方向平行，具体说明见表与工作台坐标方向平行，具体说明见表621。表表621 基准面的找正基准面的找正 三、坐标镗床加工工艺 坐标镗床是在工件淬火前进行孔加工的，淬火后凹模必然会受到热处理变形的影响，因此，对于精度要求较高的凹模一般都设计成镶拼结构，如图627所示，固定板1
36、用普通钢材制造，经过坐标镗床加工各孔后，不进行热处理，这就保证了加工的孔距精度，而凹模镶件2是在淬火和磨削后分别压入固定板的各个孔内。图图6-2-7 凹模结构凹模结构 1一固定板一固定板 2凹模镶件凹模镶件 在坐标镗床上进行孔加工的方法与被加工孔有关。孔加工的主要方法有钻孔、铰孔和镗孔。1.坐标镗床加工方法（1）加工步骤在模板已经安装的基础上，可按下述步骤进行坐标镗床加工：1）孔中心定位。根据已换算的坐标值，在各孔中心用弹簧中心冲确定孔的位置（即打样冲点）。2）钻定心孔。在孔中心钻定心孔，以防直接钻孔时轴向力导致钻的位置偏斜。3）钻孔。以定心孔定位钻孔。钻孔时应根据各个孔的直径按从大到小的顺序
37、钻出所有的孔，以减小工件变形对加工精度的影响。（2）精孔钻加工工艺模具零件上常有各种尺寸的小孔。当没有适当尺寸的铰刀可以铰孔，而且用镗刀镗孔也有困难时，可用精孔钻加工。(3)铰孔加工工艺 铰孔是坐标镗床工作中常用的孔加工方法,是在钻孔、扩孔或半精镗孔之后,用以减小孔的表面粗糙度值和提高几何形状精度的精加工工序。其加工方法和步骤有：钻中心孔钻孔精铰；钻中心孔钻孔半精镗精铰。铰孔适用于直径小于20 mm的孔,孔的尺寸精度达IT7级,表面粗糙度Ra值可达0.20.8 m。图图628 精孔钻精孔钻 (4)镗孔加工工艺 当孔的直径小于20 mm，精度要求比IT7级低，表面粗糙度Ra值大于1.25 m时，
38、可以用铰孔代替镗孔。对于精度要求高于IT7级，表面粗糙度Ra值小于1.25 m的孔，在钻孔后应安排半精镗和精镗加工。精镗加工钢件的加工余量为0.080.14 mm。当孔的直径超过20 mm，为了保证坐标镗床的精度及提高生产率，一般应在钻好中心孔后预先在钻床、铣床、车床或其他机床上进行孔的粗加工，然后在坐标镗床上镗孔。2.切削用量的选择 坐标镗床的加工精度和生产率与工件材料、刀具材料及镗削用量有着直接关系，表622所列为坐标镗床切削加工不同材料的切削用量。切削速度（m/min)加工材料硬度镗刀材料 为高速钢镗刀材料为 硬质合金进给量（mm/r)背吃刀量（mm)铸铁200HBW以下一一200250
39、HBW一60100碳素钢1523HRC:1550110不锈钢一8183575粗加工为0.1粗加工为0.40.5，精加工为0.050.2523HRC以下1520501300.24，精加工为镍铬钢2328HRC:101535900.040.0728 31HRC:5102560铸钢15HRC以下11850801531HRC:8163060表623所列为在不同加工方式下坐标镗床加工孔的切削用量，可在镗削加工中参考。坐标镗床加工孔的切削用量加工方式刀具切削深度进给量切削速度（m/min)材料(mm)(mm/min)软钢中硬钢铸铁铜合金钻孔高速钢0.080.1520 2512 1814206080扩孔高速
40、钢250.10.222 2815 1820 2460 90半精镗高速钢0.10.80.10.3182515 18182230 60硬质合金0.10.80.080.2550 7040 5050 70150200精钻、精铰高速钢0.050.10.080.2685768810精镗高速钢0.050.20.020.0825 28182022 2530 60硬质合金0.050.20.020.0670 806 0 6 570 80150200表表623 坐标镗床加工孔的切削用量坐标镗床加工孔的切削用量课题三课题三 坐标磨床加工简介坐标磨床加工简介 一、坐标磨床加工的基本知识一、坐标磨床加工的基本知识 坐标磨
41、床是在坐标镗床的原理和结构的基础上发展起来的一种精密机床。坐标磨床具有高精度的坐标工作台和高精度的磨削系统,可对高硬度材料、淬硬钢等制作的工件进行各种磨削加工,对消除工件热处理变形、提高加工精度尤为重要。对于位置、尺寸精度和硬度要求高的多孔、多型孔的模板和凹模,是一种较理想的加工方法。采用各种附件,还可以使磨削范围扩大。但坐标磨床加工的生产效率较低,加工工艺又比较复杂,设备昂贵,所以除非精度及表面粗糙度有特殊要求,一般较少采用。坐标磨床可以加工直径为120 mm的高精度孔,加工精度可达5 m左右,表面粗糙度Ra值为0.40.8m,最高可达0.2m。二、坐标磨床的结构 坐标磨床有单柱式和双柱式两
42、类,较常见的G18型是美国Moore公司生产的基本型坐标磨床，在此基础上又发展了18CNC1000型点位数控坐标磨床和G18CP计算机数控连续轨迹坐标磨床。另外MK2945型数控坐标磨床在生产中也有应用。123456图图631 MK2932B型坐标磨床主机型坐标磨床主机1底座底座 2数字显示装置数字显示装置 3高速磨头高速磨头4磨头箱磨头箱 5立柱立柱 6坐标工作台坐标工作台 三、工件的找正与定位坐标磨床工件的找正和定位方法与坐标镗床类似。常用的找正与定位方法如下：1.百分表找正可用来找正工件基准侧面与主轴轴线重合的位置。2.开口型端面规找正找正工件基准侧面与主轴轴线重合的位置。图图632 开
43、口形端面规找正开口形端面规找正1工件工件 2开口型端面规开口型端面规 3百分表百分表 3.中心显微镜找正 找正工件侧基准面或孔的轴线与主轴轴线重合的位置可用中心显微镜。中心显微镜装在机床主轴上,保证两者中心重合。在显微镜上刻有十字中心线和同心圆,移动工件(工作台)使其侧基准面或孔的轴线对正显微镜的十字中心线。为了确保位置正确,可在180方向上找正重合。4.心棒、百分表找正 为找正孔位,可将与小孔相配的心棒(如钻头柄等)插入小孔后再用百分表找正心棒,使小孔和机床主轴轴线重合。5.用L形端面规找正当工件侧基准面的垂直度低或工件被测棱边不清晰时,找正工件基准侧面与主轴轴线重合还可用L形端面规。如图6
44、33所示,将L形端面规2靠在工件1的基面上,移动工件使L形端面规标线对准中心显微镜的十字中心线,即表示工件基面已与主轴轴线重合。633 L形端面规找正形端面规找正1工件工件 2L形端面规形端面规 四、坐标磨床加工的典型磨削方法 坐标磨床加工和坐标镗床加工的有关工艺步骤基本相同。坐标磨床加工和坐标镗床加工一样，都是按准确的坐标位置来保证加工尺寸精度的，只是将镗刀改成了砂轮。1.常用磨削方法当工件定位、找正后，利用工作台的纵横向移动使工件圆弧中心在机床主轴轴线上，然后再进行磨削。（1）磨削内孔砂轮做高速回转，主轴作行星运动和往复直线运动，如图634所示，利用行星运动实现砂轮的径向进给。图图6-3-
45、46-3-4内孔磨削内孔磨削（2）磨削外圆外圆磨削也是利用砂轮的自转、行星运动和主轴的直线往复运动实现的,如图635所示。（3）磨削锥孔锥孔磨削(图636)时应注意：将砂轮修成所需的角度,主轴作垂直运动,行星直径随砂轮轴下降而扩大。（4）横向磨削槽边横向磨削（图637)的特点是：砂轮不做行星运动，只做直线运动，适用于槽边的磨削。图图6-3-56-3-5外圆磨削外圆磨削 图图6-3-66-3-6锥孔磨削锥孔磨削 图图6-3-76-3-7横向磨削横向磨削（5）端面磨削端面磨削（图638)时应注意：将砂轮底部修成凹面，以提高磨削效率，便于出屑；砂轮直径与孔径相比不能过大，否则易形成凸面；砂轮主轴作向
46、下进给，用砂轮的底部棱边进行磨削。（6）插磨插磨是利用专门的磨槽附件进行的，磨削前卸下高速磨头换上磨槽机构，砂轮在磨槽机构上的装夹和运动情况如图639所示。插磨可以对型槽及带清角的内外型腔进行磨削。图图6-3-86-3-8端面磨削图端面磨削图 6-3-96-3-9插磨插磨（7）综合磨削将以上几种基本的磨削方法进行综合运用，可以对一些形状复杂的型孔进行磨削加工，如图6310、图6311所示。图6310为磨削凹模型孔。图图6-3-106-3-10磨削凹模型孔图磨削凹模型孔图 6-3-116-3-11磨削清角型孔磨削清角型孔 2.用手动坐标磨床与连续轨迹数控坐标磨床加工 根据所用磨床的不同,目前主要
47、有两种磨削方法,即手动坐标磨床加工法和连续轨迹数控坐标磨床加工法。手动坐标磨床加工是在手动坐标磨床上用点位进给法实现其对工件的内形或外形轮廓的加工。连续轨迹数控坐标磨床加工是在数控坐标磨床上用计算机自动控制实现其对工件型面的加工。连续轨迹数控坐标磨床加工的凸、凹模之间的配合间隙可达2 m,而且间隙均匀，其磨削的加工效率是手动坐标磨床加工的210倍。五、坐标磨床加工工艺 1.为保证零件加工精度，提高磨削效率，对复杂型腔件的加工，一般以工件的中心为基准进行坐标计算，然后用转台、插磨机构、行星换向附件等进行磨削。2.磨削时应先加工高精度孔或小孔，然后磨削其他孔，最后配磨侧面，这样可保证孔的坐标位置精
48、度。3.对于多孔的板件或磨削量较大的工件，随着磨削时间的增加，工件内部存储的热量也增多，引起工件的热膨胀，由于各点的散热条件不同，工件上温度分布也不均，这些都会导致产生加工的形状误差和孔距误差。因此，工件装夹时，应适当增加底面的垫铁或采用四周全支承的专用垫铁，以增加工件导热面积，使工件各点温度相等。4.砂轮在夹头中的夹持长度不应小于20 mm，弹簧夹头孔与砂轮杆的间隙不能太大，夹头只能有微量的弹性变形。因此，夹紧时，螺母只需转动3045，就可以夹紧砂轮。砂轮的跳动量不得超过0.008 mm。5.调整主轴往复运动行程时，砂轮应露出被磨削孔的上、下两端面，露出的高度以砂轮宽度的一半为宜。6.采用行
49、星式磨削（图6312）时，粗磨的走刀量按行星运动公转一圈，砂轮垂直移动距离小于砂轮宽度的1/2来设定；精磨的走刀量按行星运动公转一圈，砂轮垂直移动距离小于砂轮宽度的1/31/2来设定。另外，还应考虑砂轮、被磨削材质等因素，如白刚玉砂轮和立方氮化硼砂轮在磨削同一种材质的工件时，前者的走刀量应小于后者。a)a)普通式普通式 b)b)行星式行星式行星转速的选择可参考表631。加工孔径（mm)30015010080502010861行星转速（r/min)512204060100190240300300 7.立方氮化硼砂轮磨削碳素工具钢、合金工具钢时，切削速度为12001800 m/min；普通砂轮磨削碳素工具钢、合金工具钢时，切削速度取15002000 m/min。8.装夹工件时，不应引起工件变形，因此工件压紧后，应检查工件是否变形，然后用千分表找正。
