机用平口钳的安装和工件找正方法

一、相关知识

1.轴上键槽

键槽也是直角沟槽，其形式有通槽、半通槽和封闭槽三种，轴上键槽的形式如图3-62所示。

图3－62　轴上键槽的形式

(a)通槽；(b)半通槽；(c)封闭槽

2.铣削轴上键槽用铣刀及其选择

铣削轴上的通槽或铣削槽底一端为圆弧的半通槽时，一般用盘形槽铣刀。槽的宽度由铣刀的宽度来保证。因此，所选择的盘形槽铣刀的宽度应和沟槽的宽度一致。铣削半通槽时，铣刀的半径应与图样上规定的半通槽的槽底圆弧半径一致。

铣削轴上的封闭槽或铣削槽底一端为直角的半通槽时，一般用键槽铣刀。键槽的宽度由铣刀的直径来保证。因此，铣刀的直径应与键槽的宽度一致。

铣削精度要求较高的键槽时，要在选好铣刀后经过试切检查，键槽的宽度尺寸符合图样规定要求，才可加工工件。试切时槽宽尺寸大，若刀具圆跳动合格，可适当用油石修整刀具刃口，使铣出的槽宽合乎要求。

3.用键槽铣刀铣削轴上键槽

用机用平口钳装夹工件，如图3-63所示。

1)机用平口钳的安装和工件的找正

用机用平口钳装夹工件时，应找正固定钳口并与铣床主轴轴线垂直。安装工件后，用划针找正工件上素线并与工作台台面平行。保证铣出的键槽两侧面和键槽底面与工件的轴线平行。

2)对中心的方法

铣削轴上键槽时，应使键槽铣刀的回转中心线通过工件轴线。常用对中心的方法有以下三种:

(1)切痕对中心法。安装并且找正工件后，适当调整机床，使键槽铣刀大致对准工件的中心。然后，开动机床使铣刀旋转，让铣刀轻轻划着工件，并在工件上逐渐铣出一个宽度约等于铣刀直径的小平面，如图3-64所示。用肉眼观察，使铣刀的中心落在平面宽度中心上，再上升垂向进给，在平面两边铣出两个小台阶，横向调整工作台并且使两边台阶高度一致，这就表明铣刀中心通过了工件中心，如图3-65所示；最后将横向进给机构紧固。

图3－63　铣削轴上键槽

图3－64　切痕对中心

(2)用游标卡尺测量对中心。安装并且找正工件后，用钻夹头夹持与键槽铣刀直径相同的圆棒。适当调整工件与圆棒的相对正确位置，用游标卡尺测量圆棒圆周面与两钳口间的距离，若a＝a′，则对好了中心，如图3-66所示。中心对好后，将横向工作台紧固，试铣，检查无误后，开始加工工件。

图3－65　键槽铣刀中心与工件中心的关系

(a)两边台阶一致；(b)两边台阶不一致

图3－66　测量对中心

(3)用杠杆式百分表测量对中心。加工精度要求较高的轴上键槽时，可用杠杆式百分表测量对中心。对中心时，先把工件轻轻用力夹紧在两钳口间，把杠杆式百分表固定在立铣头主轴的下端，用手转动主轴，并且适当调整横向工作台，百分表的读数在钳口两内侧面一致，如图3-67所示。中心对准后，将横向进给机构紧固，再加工工件。

3)铣键槽的方法

(1)分层铣削法。安装好铣刀后，先在废料上试铣，检查所铣键槽的宽度尺寸是否符合图样要求。若完全符合图样要求，则可对工件进行铣削。先在工件上划出键槽的长度尺寸位置线，再安装找正工件，并且对中心。铣削时，根据铣刀直径的大小，每次背吃刀量分别选择在0.15～1 mm，键槽的两端各留0.5 mm的余量，手动进给由键槽的一端向另一端。然后，以较快的速度手动将工件退至原位，再进给，仍由原来一端铣向另一端。逐次铣削到键槽要求的深度和长度，如图3-68所示。这种方法适用于加工长度较短、生产数量不多的键槽。

图3－67　用杠杆式百分表测量对中心

图3－68　分层铣削

(2)扩刀铣削法。将选择的键槽铣刀外径磨小0.3～0.5 mm(磨出的铣刀要保证其圆柱度要求)。在工件上划出键槽的长度尺寸位置线。安装校正工件后，对好中心，记住横向刻度盘的数值，将横向进给机构锁紧，在键槽的两端各留0.5 mm余量，分层往复进给铣出槽的深度。深度铣好后，再测量槽的宽度尺寸，确定宽度余量的大小，由键槽的中心对称扩铣键槽两侧到要求的尺寸，并铣够键槽的长度，如图3-69所示。铣削时注意保持键槽两端圆弧的圆度。

铣削完毕后，将横向工作台调至原来的中心位置，然后按以上方法铣削另一件。铣削短的键槽时可用手动进给；铣削长的键槽时可用机动进给。

(3)粗精铣法。选择两把键槽铣刀，一把用于粗铣，另一把用于精铣。粗铣铣刀的直径要小于键槽宽度尺寸0.3～1.0 mm，精铣铣刀的尺寸要经过试切验证，符合所铣键槽宽度尺寸的要求。铣削时，键槽的深度留0.1～0.2 mm余量。先用粗铣铣刀粗铣，再换上精铣铣刀，铣够槽的宽度、深度和长度。

4)工件外圆直径尺寸变化对键槽中心位置的影响

用机用平口钳装夹成批加工轴上键槽的工件时，工件外径尺寸的变化影响键槽的中心位置，如图3-70所示。

图3－69　分层铣够深度，再扩铣两侧

图3－70　外径尺寸对键槽中心位置的影响

例：在一批ϕ50 mm的轴上铣削12mm宽的键槽。因为工件外圆直径存在制造公差，当工件为最大尺寸ϕ50.5 mm和最小尺寸ϕ50.2 mm时，键槽的中心位置偏移0.15 mm，因此，成批加工轴上键槽时，应先测量工件的外径尺寸，按工件尺寸公差接近的状况分组，再适当按组调整刀具和工件的相对位置，加工出所有零件，从而避免工件外圆直径的制造公差使键槽两侧与工件轴线的对称度超差。

4.用V形铁装夹工件铣削轴上键槽

用V形铁装夹工件铣削轴上键槽时，应选择两块等高的V形铁，由压板和螺栓配合将工件夹紧，如图3-71所示。

1)V形铁的安装和找正

用底面上带凸键的V形铁装夹工件时，将两块V形铁的凸键置入工作台中央T形槽内，靠T形槽侧面定位安装V形铁。用一般的V形铁装夹工件时可在T形槽内安放定位块，使V形铁的侧面靠在定位块的侧定位面上安装V形铁，如图3-72所示。

图3－71　用V形铁装夹工件铣削轴上键槽

图3－72　用定位块定位安装V形铁

安装好V形铁后，选择标准的圆棒或经检测的直径公差符合要求的工件，放入两个V形铁的V形面内，用百分表找正圆棒或工件的上素线与工作台台面平行；再找正圆棒或工件的侧素线与工作台纵向进给方向平行，如图3-73所示。这样可保证用V形铁定位安装的工件铣出的键槽两侧或槽底与工件轴线平行。

图3－73　用百分表找正V形铁

2)对中心的方法

除采用前面所讲的切痕对中心方法外，还可以采用以下两种方法:

(1)按工件的侧素线调整铣刀和工件的中心位置。工件安装后，使铣刀处于工件的侧素线处，用手转动铣刀，让铣刀的圆周刃刚刚划着工件的侧素线。降落工作台，将横向工作台向着铣刀的方向移动一个铣刀半径和工件半径之和的距离A，对好中心，如图3-74所示。然后，将横向进给机构锁紧。移动横向进给时，应注意消除工作台丝杠和螺母间隙对移动尺寸的影响。

(2)测量对中心。装夹工件后，在钻夹头内夹持铣刀或圆棒，用直角尺和游标卡尺测量工件侧素线至铣刀或圆棒圆周面间的距离，使工件两边相等(A＝A′)，即可对好中心，如图3-75所示。然后，将横向进给机构紧固。

图3－74　按侧素线调整中心

图3－75　测量对中心

(3)工件外圆直径尺寸变化对键槽中心位置的影响。用V形铁定位装夹工件时，可在卧式铣床上用盘形槽铣刀铣削键槽，或在立式铣床上用键槽铣刀铣削轴上键槽。若已经对好中心，则能保证键槽两侧和工件中心的对称度。工件外圆直径的制造公差只影响键槽的深度，如图3-76(a)所示。

在卧式铣床上安装键槽铣刀加工键槽，或在立式铣床上安装短刀轴用盘形槽铣刀加工键槽时，工件外圆直径的制造公差不但影响键槽的深度，还会影响键槽两侧与工件中心的对称度，如图3-76(b)所示。

由以上分析，用V形铁装夹法加工轴上键槽时，一般应采用图3-76(a)所示的加工方法。

图3－76　工件外圆直径尺寸变化对键槽中心位置的影响

(a)立铣铣削；(b)端铣铣削

5.用盘形槽铣刀铣削长轴上的键槽

1)工件的装夹方法

在ϕ20～ϕ60 mm的长轴上铣削键槽时，可将工件用工作台中央T形槽的倒角定位，用压板夹紧在工作台台面上，用盘形槽铣刀加工。

2)对中心的方法(www.xing528.com)

为了使所铣键槽的两侧对称于工件中心，铣削时，应使盘形槽铣刀宽度的中心通过工件轴心。常用的对中心的方法有以下两种:

(1)切痕对中心。装夹好工件后，使铣刀宽度的中心大致处于工件的中心，启动机床，使铣刀旋转，在工件上素线处切出一个约等于键槽宽度的椭圆形小平面B，用肉眼观察使铣刀两侧刃对准椭圆形小平面宽度的两边，则铣刀中心就落在工件中心上，如图3-77所示。然后，将横向进给机构锁紧。

(2)测量对中心。装夹好工件后，把直角尺放在工作台面上，使直角尺的尺苗分别靠向工件的两侧素线，用游标卡尺测量铣刀侧面与直角尺尺苗内侧面间的距离A＝A′，即可对好中心，如图3-78所示。然后，将横向进给机构锁紧。

图3－77　切痕对中心

图3－78　测量对中心

3)铣削方法

用盘形槽铣刀铣削长轴上的键槽或半通槽时，深度一次铣成。铣削时将压板压在距工件端部60～100 mm处，由工件端部向里铣出一段槽，如图3-79(a)所示。然后，停止铣刀旋转和工作台进给，把压板移到靠近工件的端部，垫铜皮夹紧工件，如图3-79(b)所示；再启动机床使铣刀旋转，机动进给铣出槽。

图3－79　用盘形槽铣刀铣削长轴上的键槽

铣削中应注意压板的位置，铣刀不要碰损压板，较长的键槽可分数次移动压板及工件铣成。

6.轴上键槽的检测方法

1)用塞规检测键槽宽度

检测时，若塞规的通端能够塞入槽中，而止端不能塞入槽中，即为合格品，如图3-80所示。

图3－80　用塞规检测键槽宽度

2)用游标卡尺、千分尺、深度尺检测键槽其他尺寸

键槽长度尺寸用游标卡尺检测，键槽深度尺寸可用游标卡尺、千分尺、游标深度尺检测等，如图3-81所示。

图3－81　测量键槽深度

(a)用游标卡尺测深；(b)用千分尺测深；(c)用游标卡规配合游标卡尺测深；(d)用游标深度尺测深

3)用百分表检测键槽两侧与工件轴线的对称度

检测时，选择两块等高V形铁，将V形铁放在平板或工作台面上，将工件置入V形铁的V形面内。选择一块与键槽宽度尺寸相同的塞块塞入键槽内，并使塞块的平面大致处于水平位置。用百分表检测塞块的A面与工作台台面平行，记住表的读数，然后将工件转动180°，使塞块的B面在上，用百分表检测塞块的B面与工作台台面平行，仍记住表的读数，两次读数差值的一半，就是键槽两侧与工件轴线的对称度误差，如图3-82所示。

图3－82　用百分表检测键槽两侧与工件轴线的对称度

二、工作步骤

1.封闭键槽的加工步骤

(1)在工件表面按图样划线。

(2)根据键槽的宽度尺寸12mm选择铣刀规格。现选用外径为ϕ12 mm的标准键槽铣刀。铣刀的直径应用外径千分尺进行测量。考虑到铣刀安装后的径向圆跳动误差对键槽宽度的影响，铣刀的直径应在ϕ12.00～ϕ12.03 mm范围内。

(3)工件装夹方式最好采用轴用虎钳。若采用机用平口钳装夹，应使用V形钳口。本例选用轴用虎钳装夹工件，如图3-83所示。

选择铣削用量，按工件材料(45钢)、表面粗糙度要求和键槽铣刀的直径尺寸选择和调整铣削用量，现调整主轴转速n＝475 r/min，进给速度vf＝23.5 mm/min(fz≈0.025 mm/z)。

图3－83　装夹轴类工件

(4)对刀。

(5)铣削键槽。铣削时，移动工作台纵向，将铣刀处于键槽起始位置上方，锁紧纵向，垂向手动进给使铣刀缓缓切入工件，槽深切入尺寸为42.01-37.37＝4.64(mm)。然后采用纵向机动进给，铣削至纵向刻度盘键槽长度终点记号前；停止机动进给，改用手动进给，切削至终点记号位置增加0.1 mm，停机后垂向下降工作台。

2.半圆键槽的加工步骤

1)选择铣刀

半圆键槽铣刀如图3-84所示。现根据键槽的基本尺寸选用外径d＝22 mm、宽度L＝6 mm的Ⅲ型半圆键槽铣刀。因为槽宽要求较高，所以可用千分尺测量铣刀的宽度是否符合要求。

2)安装铣刀

用铣夹头或快换铣夹头安装，然后用百分表找正铣刀端面圆跳动误差量应在0.03 mm之内，如图3-85所示。找正方法与校正键槽铣刀径向圆跳动相仿。

图3－84　半圆键槽铣刀

图3－85　找正铣刀端面圆跳动

3)选择铣削用量

调整主轴转速n＝190 r/min，采用手动进给。

4)工件的装夹与找正

(1)装夹工件:一般用机用平口钳装夹工件。安装机用平口钳时，要使固定钳口与横向工作台进给方向平行。将工件两端面装夹在钳口一端，如图3-86所示。

(2)找正工件:用百分表找正工件上素线与工作台面平行；侧素线与纵向进给方向平行，如图3-86所示。

5)对刀

(1)调整铣削位置:用金属直尺确定铣刀中心至工件端面距离为20 mm，如图3-87所示；然后垂向微量上升，切出浅痕，用金属直尺或游标卡尺测量工件端面至切痕中间的距离是否等于20 mm，若不符，则调整纵向工作台。

图3－86　装夹工件与找正

图3－87　调整铣削位置

(2)切痕对刀:操作过程与用三面刃铣刀铣削半封闭键槽对刀相同，对刀后将横向及纵向工作台紧固。

6)调整铣削层深度

擦到工件后，垂向升高量H＝32-26＝6(mm)。

7)铣削

由于半圆键槽铣刀的铣削面由小到大(图3-88)，铣刀强度又较差，所以一般用手动进给铣削。铣削至尺寸后让铣刀空转数转后停机，以提高表面质量。因为刀具刚度较差、排屑困难，所以铣削过程中应冲注足够的切削液。

8)检测

(1)测量槽宽一般用塞规检测，稍宽的槽也可用内径千分尺测量。

(2)测量对称度与键槽对称度检测方法基本相同。

(3)测量槽深时，将圆片(ϕ21 mm×5 mm)放入槽内，如图3-89所示。用千分尺或游标卡尺测得读数后减去圆片直径即得槽深尺寸。

图3－88　铣削半圆键槽

图3－89　测量槽深