普通銑床采用坐標(biāo)法銑削圓弧

楊志豐

摘? 要：在普通銑床中，銑削XY平面內(nèi)圓弧，常規(guī)的方法為劃線后雙手配合完成加工。但是雙手配合加工完的工件表面質(zhì)量一致性不太好。為了提高銑削圓弧的精度及表面質(zhì)量，我們?cè)谄胀ㄣ姶采喜捎米鴺?biāo)法銑削圓弧，可以完成較高精度的圓弧銑削加工，以滿足圓弧的表面質(zhì)量及提高其配合精度，并且該方法可以應(yīng)用于手工銑削特殊曲面的場(chǎng)合。

關(guān)鍵詞：普通銑床;銑削圓弧;坐標(biāo)法

中圖分類(lèi)號(hào)： TG659? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 零件加工背景

該單位準(zhǔn)備進(jìn)行機(jī)械加工完成該零件。在編排該零件的加工工藝文件時(shí)，由于該零件的加工要素較為簡(jiǎn)單，適合在普通銑床上加工，決定在普通銑床上進(jìn)行加工。但是普通銑床在加工圓弧時(shí)，如何能提高外圓弧的加工質(zhì)量和加工效率，研究一種新的加工方法，提高了圓弧銑削的一致性和加工效率。承接加工零件如圖1所示。

2 普通銑床加工圓弧的銑削方法

對(duì)于圓弧加工，傳統(tǒng)的加工方法主要有5種。

2.1 按劃線手動(dòng)進(jìn)給銑削圓弧

這種加工方法對(duì)普通銑床操作者的技能水平有一定要求，需要操作者參照工件上的劃線雙手配合完成銑削加工。但使用該種方法，加工后的圓弧，其尺寸一致性及互換性均較差。

2.2 用圓轉(zhuǎn)臺(tái)銑削圓弧

這種操作需要使用銑工的輔助夾具——平旋盤(pán)，對(duì)工件進(jìn)行找正，使工件圓弧中心與平旋盤(pán)的中心重合到一起。但是該文工件由于有兩個(gè)圓弧，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的夾具或者進(jìn)行二次找正裝夾，因此不建議采用這種方法。

2.3 按照靠模銑削圓弧

使用靠模加工，需要預(yù)先在數(shù)控機(jī)床上按照工件的曲線，進(jìn)行靠模零件的加工，并安裝到銑床上。該方法主要適用于曲率變化平緩曲線，對(duì)于該工件加工位置是由直線、曲線、直線、曲線、直線這種形式組成的，并且直線之間是90°的垂直關(guān)系，不便于靠模來(lái)進(jìn)行加工。

2.4 成型銑刀

圓弧加工是機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的一種結(jié)構(gòu)形式，在機(jī)械加工中主要以刀具接觸式的機(jī)械加工為主要的加工形式[1]。銑削刀具作為銑削加工中的重要工具對(duì)于圓弧機(jī)械加工的加工質(zhì)量與加工效率有著極為重要的影響。預(yù)先磨制凹圓弧成型銑刀，可以用其加工凸圓弧。但該工件由于凸圓弧與平面相連，無(wú)法用成型銑刀完成加工。

2.5 按照坐標(biāo)值銑削圓弧

采用將銑刀在銑削圓弧時(shí)的每一個(gè)位置都進(jìn)行數(shù)字化，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、一致化的加工效果。坐標(biāo)值銑削圓弧的優(yōu)點(diǎn)是，即便是普通的操作工人都能加工表面質(zhì)量較好的圓弧，將銑削工人的操作水平對(duì)工件的影響降到最低。

3 坐標(biāo)法銑削圓弧的具體方法

銑削圓弧的工作示意圖如圖2所示。

我們?cè)O(shè)：R為刀具半徑（mm）。

r為工件半徑為（mm）。

T為橫向工作臺(tái)坐標(biāo)（mm）。

S為縱向工作臺(tái)坐標(biāo)（mm）。

根據(jù)工件圓弧的表面質(zhì)量我們?cè)谟?jì)算過(guò)程中，將90°角度任意取2°、3°、5°（能被90整除，這樣可以加工均勻）均可以，一直到90°。

第1位置S1=R+r- （R+r）cosα1=（R+r）（1- cosα1）

T1= sinα1（R+r）

第2位置S2=R+r- （R+r）cosα2=（R+r）（1- cosα2）

T2= sinα2（R+r）

……

第n位置Sn=R+r- （R+r）cosαn=（R+r）（1- cosαn）

Tn= sinαn（R+r）

根據(jù)該計(jì)算方法得到一組數(shù)值后，還要根據(jù)銑削圓弧時(shí)手柄的旋向，將計(jì)算數(shù)值轉(zhuǎn)換成為手柄刻度值。如圖2所示的右上角圓弧橫向手柄和縱向手柄均為順時(shí)針操作，所得數(shù)值即為2個(gè)方向手柄的刻度值。如有逆時(shí)針操作手柄，需要用手柄最大刻度值依次減去我們通過(guò)計(jì)算得到的數(shù)值，通過(guò)手柄來(lái)操作這組數(shù)值完成零件的銑削。

依照上述計(jì)算方法算出各點(diǎn)坐標(biāo)值，刀具的直徑和工件的圓弧半徑也可以任意，無(wú)論多大的圓弧，多大的刀具，均可以依此法計(jì)算出來(lái)。我們將這種方法稱(chēng)之為坐標(biāo)法銑削圓弧。

4 具體操作步驟

按坐標(biāo)值銑削圓弧時(shí)的操作步驟有5個(gè)。1）首先將刀具在工件圓弧與平面連接面貼刀，移動(dòng)刀具使刀具在工件圓弧側(cè)面的位置貼刀。注意該對(duì)刀一定要仔細(xì)，因?yàn)樵搶?duì)刀值即對(duì)刀時(shí)銑削工件薄厚會(huì)影響到整個(gè)圓弧的圓心位置。如果對(duì)刀過(guò)深，會(huì)導(dǎo)致圖示的圓弧位置整體的偏下，故一定要在對(duì)刀時(shí)注意對(duì)刀的切削狀態(tài)。可以采用在工件側(cè)壁放一些粉筆末或者采用刀具的底刃與工件的地面輕輕接觸有一個(gè)淺淺的圓柱刀痕，觀察刀痕位置，以此來(lái)幫助操作者完成圓弧銑削的對(duì)刀步驟。2）刀具與工件側(cè)壁接觸后，要將橫向工作臺(tái)刻度值調(diào)整到“零”位，作為計(jì)數(shù)基準(zhǔn)。將縱向工作臺(tái)向左側(cè)方向移動(dòng)，將刀具和工件分離后，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)橫向工作臺(tái)手柄，移動(dòng)手柄值為R+r，即移動(dòng)工作臺(tái)一個(gè)刀具半徑和圓弧半徑的距離。將橫向工作臺(tái)鎖緊開(kāi)關(guān)鎖緊，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)橫向工作臺(tái)手柄，排除橫向工作臺(tái)絲杠反向間隙，并將橫向工作臺(tái)手柄刻度值調(diào)整到“零”位，作為橫向工作臺(tái)銑削圓弧時(shí)移動(dòng)的基準(zhǔn)。3）手動(dòng)操作縱向工作臺(tái)，使刀具與工件的圓弧側(cè)壁輕輕接觸，完成銑削圓弧的對(duì)刀動(dòng)作。注意該對(duì)刀也要很輕，刀具剛剛與工件側(cè)壁接觸即可，將縱向工作臺(tái)手柄刻度值調(diào)整到“零”位，作為縱向工作臺(tái)銑削圓弧時(shí)移動(dòng)的基準(zhǔn)。如果這步對(duì)刀較深，就會(huì)造成圓弧的圓心位置向左側(cè)移動(dòng)，造成后期與工件的配合不能達(dá)到較好的狀態(tài)。4）開(kāi)始按照坐標(biāo)值移動(dòng)縱向工作臺(tái)和橫向工作臺(tái)。首先移動(dòng)橫向工作臺(tái)，再移動(dòng)縱向工作臺(tái)，2個(gè)工作臺(tái)始終交替移動(dòng)，直到將1/4圓弧加工完，移動(dòng)刀具遠(yuǎn)離工件，加工完成。5）按照該方法，銑削另一個(gè)1/4圓弧。

在銑削過(guò)程中，操作手柄要嚴(yán)格按照坐標(biāo)值進(jìn)行銑削，操作時(shí)，雙手交替操作橫向手柄和縱向手柄或者縱向手柄和橫向手柄進(jìn)行，這樣才能保證圓弧順利完成，并且嚴(yán)格按照所計(jì)算的坐標(biāo)值移動(dòng)2個(gè)工作臺(tái)，才能保證工件的表面質(zhì)量良好。

5 結(jié)語(yǔ)

在普通銑床上加工圓弧時(shí)，在計(jì)算坐標(biāo)時(shí)一定要精確，要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，要會(huì)使用多種幾何計(jì)算公式，計(jì)算坐標(biāo)時(shí)一定要精確，操作者要求集中精力，操作要正 確，每次移動(dòng)機(jī)床（坐標(biāo)）要準(zhǔn)確[2]。在普通銑床上加工圓弧時(shí)，使用坐標(biāo)法加工能有效提高所加工圓弧有效的一致性及表面質(zhì)量，降低了操作對(duì)于工人的技術(shù)水平的依賴，加工效率得到有效提高，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，成本也會(huì)大大降低[3]，經(jīng)過(guò)車(chē)間使用實(shí)踐，同時(shí)這種方法也可以擴(kuò)展到其他手工加工曲面，方便操作者在沒(méi)有數(shù)控機(jī)床的條件下完成曲面的加工，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]趙軍孝.外圓弧面銑削刀具[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（6）：162-163.

[2]丘柳濱.普通銑床采用坐標(biāo)法加工模具型腔的方法及應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2018（2）：147.

[3]張琴.普通銑床一次裝夾完成帶角度零件加工的旋轉(zhuǎn)模設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（5）：45-46.