考点11 刨床、磨床的基础知识 《金属加工基础》 山东省（春季高考） 机械类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类 金属加工 复习讲义 3—3 刨床、磨床的基础知识 【考纲要求】 （1）了解刨床、磨床的作用、组成，掌握刨削、磨削时刀具和工件的安装。 （2）了解刨削、磨削的工艺特点。 【知识和技能要点】 考点1 刨床的基础知识 1．刨床的种类及功用：刨床主要用于加工外表面。刨床的主要功能是用刨刀刨削平面和沟槽，也可以加工成形表面。刨刀的直线往复运动为主运动，工件的间歇移动为进给运动。根据刀 具与工件相对运动方向的不同，刨削分为水平刨削和垂直刨削两种。水平刨削一般称为刨削，垂直刨削则称为插削。刨床类机床主要有龙门刨床、牛头刨床和悬臂刨床等。 2．刨床的主要部件及其作用（以牛头刨床为例）：牛头刨床由床身、滑枕、刀架、横梁、工作台、进刀机构、变速机构等组成。 （1）床身：床身用以支承刨床的各个部件。床身的顶部和前侧面分别有水平导轨和垂直导轨。滑枕连同刀架可沿水平导轨作直线往复运动（主运动）；横梁连同工作台可沿垂直导轨实现升降。床身内部有变速机构和驱动滑枕的摆动导杆机构。 （2）滑枕：滑枕前端装有刀架，用来带动刨刀作直线往复运动，实现刨削。 （3）刀架：刀架用来装夹刨刀和实现刨刀沿所需方向的移动。刀架与滑枕连接部位有转盘，可使刨刀按需要偏转一定角度。转盘上有导轨，摇动刀架手柄，滑板连同刀座沿导轨移动，可实现刨刀的间隙进给（手动），或调整背吃刀量。刀架上的抬刀板在刨刀回程时抬起，以防止擦伤工件和减小刀具的磨损。 （4）工作台：工作台用来安装工件，可沿横梁横向移动和随横梁一起沿床身垂直导轨升降，以便调整工件的位置。在横向进给机构驱动下，工作台可实现横向进给运动。 3．刨床的运动（以牛头刨床为例） （1）主运动：主运动为刀架（滑枕）的直线往复运动。电动机的回转运动经带传动机构传递到床身内的变速机构，然后由摆动导杆机构将回转运动转换成滑枕的直线往复运动。 （2）进给运动：进给运动包括工作台的横向移动和刨刀的垂直（或斜向）移动。工作台的横向进给由曲柄摇杆机构带动横向运动丝杠间隙转动实现，在滑枕每一次直线往复运动结束后到下一次工作行程开始前的间隙中完成。刨刀的垂直（或倾斜）进给则通过手动转动刀架手柄使其作间隙移动完成。 4．刨削的主要内容：刨削是平面加工的主要方法之一。在刨床上可以刨平面（水平面、垂直面和斜面）、沟 槽（直槽、V形槽、T形槽和燕尾槽）和曲面等。 5．刨刀及其装夹：刨刀属单刃刀具，其几何形状与车刀大致相同。由于刨削为断续切削，在每次切入工件时，刨刀须受较大的冲击力，所以刨刀的截面积一般比较大。为避免刨削时因“扎刀”而造成工件报废，刨刀常制成弯颈形式。而直杆刨刀则一般用于粗加工。刨刀装夹时的要点：位置要正，刀头伸出长度应尽可能短，夹紧必须牢固。 6．工件的安装 （1）平口钳装夹：较小的工件可用固定在工作台上的平口钳装夹（刨削一般平面如下图1所示，工件A、B面间有垂直度要求时如下图2所示，工件C、D面间有平行度要求时如下图3所示）。平口钳在工作台上的位置应正确，必要时应用百分表校正。装夹工件时应注意工件高出钳口或伸出钳口两端不宜过多，以保证夹紧可靠。 （2）压板装夹：较大的工件可直接置放于工作台上，用压板、螺栓、挡块等直接装夹，如上图4所示。 7．刨平面 （1）刨水平面：刨削水平面时，进给运动由工作台（工件）横向移动完成，背吃刀量由刀架控制。刨刀一般采用两侧刀刃对称的尖头刀，以便于双向进给，减少刀具的磨损和节省辅助时间。 （2）刨垂直平面：刨削垂直平面时，摇动刀架手柄使刀架滑板（刀具）作手动垂直进给，背吃刀量通过工作台的横向移动控制。刨刀采用偏刀。为保证加工平面的垂直度，加工前应将刀架转盘 刻度对准零线，位置精度要求较高时，在刨削时应按需要进行微调纠正偏差。为防止刨削时刀架碰撞工件，应将刀座偏转一适当的角度。 （3）刨倾斜平面：刨倾斜平面有两种方法：一是倾斜装夹工件，使工件被加工斜而处于水平位置，用刨水平面的方法加工；二是将刀架转盘旋转所需角度，摇动刀架手柄使刀架滑板（刀具）作手动倾斜进给。 8．刨沟槽 （1）刨直槽：刨直槽时，如果沟槽宽度不大，可用宽度与槽宽相当的直槽刨刀直接刨到所需宽度，旋转刀架手柄实现垂直进给；如果沟槽宽度较大，则可横向移动工作台，分几次刨削达到所需槽宽。 （2）刨V形槽：刨V形槽时，应根据工件的划线校正，先用直槽刀刨出底部直槽，然后换装偏刀，倾斜刀架和偏转刀座，用刨斜面的方法分别刨出V形槽的两侧面（3）刨燕尾槽：刨燕尾槽的方法与刨V形槽相似，采用左、右偏刀按划线分别刨削燕尾槽斜面。 （4）刨T形槽：刨T形槽需用直槽刀、左右弯切刀和倒角刀，按划线依次创直槽、两侧横槽和倒角。 9．刨曲面：刨削曲面有两种方法。 （1）按划线通过工作台横向进给和手动刀架重直进给刨出曲面。 （2）用成形刨刀刨曲面。 10．刨削的工艺特点 （1）刨削的主运动是直线往复运动，在空行程时作间歇进给运动，由于刨削过程中无进给运动，所以刀具的切削角不变。 （2）刨床结构简单，调整操作都较方便；刨刀为单刃刀具，制造和刃磨较容易，价格低廉。因此，刨削生产成本较低。 （3）由于刨削的主运动是直线往复运动，刀具切入和切离工件时有冲击负载，因而限制了切削速度的提高。此外，还存在空行程损失，故刨削生产率较低。 （4）刨削的加工精度通常为IT9~IT7，表面粗糙度Ra值为12.5~1.6um；采用宽刃刀精刨时，加工精度可达IT6，表面粗糙度Ra值可达0.8~0.2um。 （5）牛头刨床主要适于各种小型工件的单件、小批量生产。 考点2 磨床的基础知识 1．磨床的作用、特点及种类：磨床是用砂轮或其他磨具对工件进行磨削加工的机床。磨削是指用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。磨削加工可以看成用砂轮代特刀具的切削加工。磨削是机械零件精密加工的主要方法之一，可以加工其他机床不能加工或很难加工的高硬度材料。磨削加工可以获得高精度和低表面粗糙度值的表面，一般情况下，它是机械加工的最后一道工序。磨床的种类很多，目前生产中应用较多的是外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床及专门化磨床等。 2．磨床的功能和运动：磨床的主要功能是磨削各种内外圆柱面、平面、成形面等，它是以砂轮回转主运动和各项进给运动合成为成形运动的。下图1所示为磨削外圆时的运动情况，主运动为砂轮的高速回转运动；进给运动有三种，分别是工件的圆周进给运动、工件的纵向进给运动和砂轮的横向进给运动。 （1）外圆磨床：在外圆磨床中以普通外圆磨床和万能外圆磨床应用最广。普通外圆磨床主要用于磨削外圆柱面、外圆锥面及台阶端面等。它由砂轮架、头架、尾架、工作台及床身等组成，如上图2所示。砂轮装在砂轮架主轴的前端，由单独的电动机驱动做高速旋转主运动。工件装夹在头架及尾架的顶尖之间，由头架主轴带动其做圆周进给运动。头架与尾架均装在工作台上，工作台由液压传动系统带动沿床身导轨做往复直线进给运动。砂轮架可以通过液压系统或横向进给手轮使砂轮机动或手动横向进给。为了磨削外圆锥面，工作台由上、下两部分组成，上层工作台可在水平面内摆动±8°。 （2）内圆磨床：内圆磨床用于磨削各种圆柱孔和圆锥孔。内圆磨床由头架、砂轮架、工作台、内磨头、床身等主要部件组成，如上图3所示。头架固定在床身上，工件装夹在头架主轴前端的卡盘中，由头架主轴带动其做圆周进给运动。砂轮安装在砂轮架内的内磨头主轴上，由单独电动机驱动做高速旋转主运动。砂轮架安装在工作台上，工作台由液压传动系统带动做往复直线运动一次，则砂轮架横向进给一次。为了便于磨削圆锥孔，头架还可以绕垂直轴线转动一定角度。 （3）卧轴矩台平面磨床：如下图1所示为卧轴矩台平面磨床。卧轴矩台平面磨床的砂轮轴位于水平位置，磨削时砂轮的周边与工件的表面接触，磨床的工作台为矩形。卧轴矩台平面磨床的加工范围较广，除了磨削水平面外，还可以用砂轮的端面磨削沟槽、台阶面等。磨削加工尺寸精度较高，表面粗糙度值较小。 （4）立轴圆台平面磨床：如上图2所示为立轴圆台平面磨床。立轴圆台平面磨床的砂轮轴位于垂直位置，磨床的工作台为圆形。立轴圆台平面磨床采用砂轮端面磨削工件，圆工作台的旋转为圆周进给运动，砂轮与工件的接触面积大。由于是连续磨削，没有卧轴矩台平面磨床工作台的换向时间损失，故生产率较高。但加工精度相对较低，工件表面粗糙度值较大，工艺范围较窄。立轴圆台平面磨床常用于成批、大量生产中磨削一般精度的工件或粗磨铸件毛坯、锻件毛坯等。 3．磨削加工 （1）外圆柱面的磨削：外圆柱面的磨削常在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行，磨削方法有三种：纵磨法、横磨法和分段综合磨削法。 ①纵磨法：磨削时，砂轮做高速旋转主运动，工件旋转并与工作台一起做纵向往复运动，完成圆周进给运动和纵向进给运动，工作台每往复一次行程终了时，砂轮做周期性的横向进给运动，每次磨削深度较小，通过多次往复行程将余量逐步磨去，如下图1所示。纵磨法的磨削深度小、磨削力小、温度低、加工精度高，但切削加工时间长、生产率低。纵磨法适合于单件小批生产和磨削细长轴类工件。 ②横磨法：横磨法又称切入法，当工件需磨削长度小于砂轮宽度时，砂轮以很慢的速度连续做横向进给运动，直到磨去全部磨削余量，如上图2所示。横磨法充分发挥了砂轮所有磨粒的切削作用，生产率高，但磨削时径向力较大，容易使工件产生弯曲变形。由于横磨过程中无纵向进给运动，砂轮表面的修整精度和磨削情况将直接“复印”在工件表面上，影响工件表面加工质量，加工精度相对较低。横磨法主要用于磨削工件刚度较好、长度较短的外圆表面以及有台阶的轴颈。 ③分段综合磨削法：分段综合磨削法实际上是纵磨法与横磨法的综合应用。首先用横磨法将工件分段进行粗磨，相邻两段间有5~15mm的搭接，留0.003~0.04mm的磨削余量，然后用纵磨法精磨至所需尺寸及精度。分段综合磨削法既有横磨法的高生产率，又有纵磨法的高加工精度及低的表面粗糙度值。分段综合磨削法适合磨削余量较大和刚度较好的工件。 （2）外圆锥面的磨削：根据工件的形状和锥度大小，外圆锥面一般采用以下三种磨削方法：转动工作台磨外圆锥面、转动头架磨外圆锥面、转动砂轮架磨外圆锥面。 ①转动工作台磨外圆锥面：将工作台转过一个圆锥半角a/2，磨削时砂轮从小端横向切入，采用纵磨法即可实现外圆锥面磨削。这种方法适用于磨削锥度较小而长度较大的圆锥面。 ②转动头架磨外圆锥面：当磨削较短的外圆锥面时，将工件装在头架卡盘上，转动头架使圆锥面的母线平行于砂轮的轴线，采用纵磨法磨削。此方法适合于磨削锥度大和长度较小的圆锥面。 ③转动砂轮架磨外圆锥面：当磨削锥度较大、圆锥面较短而工件又较长的圆锥面时，可转动砂轮架使砂轮轴线平行于工件圆锥面的母线进行磨削。实际上这种方法是把磨外圆锥面转化成磨外圆。这种磨削方法没有纵向运动，要求砂轮的宽度大于工件圆锥面的宽度并用横磨法进行磨削。 （3）内圆磨削：内圆磨削通常在内圆磨床或万能外圆磨床上进行，一般以工件的外圆和端面作为定位基准，通常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹工件。 （4）平面磨削：平面磨削在平面磨床上进行，它是铣削和刨削加工后的精加工工序。平面磨削的方式有两种：第一种是用砂轮的周边进行磨削，称为周边磨削，如上图2所示；第二种是用砂轮的端面进行磨削，称为端面磨削，如上图3所示。平面磨削是中小型工件高精度平面及淬火钢件平面加工常用的方法。周边磨削时，砂轮与工件接触面积小，切削力小，砂轮圆周上的磨损基本一致，因此加工精度较高。端面磨削时，砂轮与工件接触面积大，磨削效率高，但砂轮端面各点磨损不均匀，故加工精度较低。 【练习题】 1、 单项选择题 1.刨削垂直面一般采用( )。 A.平面刨刀 B.偏刀 C.切刀 D.角度刨刀 2.刨削斜燕尾槽时，应先刨削( )。 A.斜燕尾面 B.右侧燕尾面 C.直燕尾面 D.左侧燕尾面 3.对刨削加工特点说法正确的是( )。 A.生产效率高 B.加工质量好 C.生产成本低 D.以上都不正确 4.对磨削加工说法正确的是( )。 A.不能磨淬火钢 B.适应性差 C.精度高 D.不能磨一般金属 5.磨削锥度较小的圆锥面，应采用( )。 A.转动工作台 B.转动头架法 C.转动砂轮法 D.三种方法都不正确 6．下列结构中 ( )是牛头刨床的主要运动零件。 A.工作台 B.刀架 C.滑枕 D.床身 7．牛头创床的主运动是( )。 A.工件的间歇直线移动 B.刀具的来回往复运动 C.工件的来回往复运动 D.刀具的间歇直线移动 8．牛头刨床滑枕往复运动速度为( )。 A.慢进快回 B.快进慢回 C.往复相同 D.间歇前进，快速返回 9. ( ) 是刨削加工所不能完成的。 A.垂直面 B.T形槽 C.成形面 D.螺纹孔 10．关于刨削加工，不正确的是( )。 A.可加工斜面，直槽 B.加工效率不高 C.只能用于粗加工 D.不能加工孔类结构 11．刨削加工中，常用来装夹工件的装置是( )。 A.回转工作台 B.平口钳 C.台虎钳 D.三爪卡盘 12．磨削加工的主运动是( )。 A.砂轮圆周运动 B.工件旋转运动 C.工作台移动 D.砂轮架运动 13．在外圆磨床上磨削工件一般用( )装夹。 A.一夹一顶 B.两顶尖 C.三爪卡盘 D.电磁吸盘 14．下列关于纵磨法的叙述，不正确的是( )。 A.磨削力比横磨法小 B.相比于横磨法，可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度 C.散热条件比横磨法好 D.生产效率比横磨法高 15．在切削加工时需要用电磁吸盘吸住工件的机床是( )。 A.CA6140型车床 B.X62W型万能铣床 C.Z3040型摇臂钻床 D.M7130型平面磨床 【答案】 一、单项选择题 1. B 2.C 3. C 4．C 5.A 6. C 7.B 8.A 9.D 10.C 11.B 12.A 13.B 14.D 15.D 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $