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普通銑床采用坐標法銑削圓弧

2022-1-30 來源：沈陽職業技術學院汽車分院作者（zhě）：楊誌豐

摘要：在普（pǔ）通銑床中，銑削 XY 平麵內圓弧，常規的方法為劃線後雙手配合完成加工。但是雙手配合加工完（wán）的工件表麵質量（liàng）一致性不太好（hǎo）。為了提高銑削圓弧的精度及表麵質量，我們在（zài）普（pǔ）通銑床上采用坐標法銑削（xuē）圓弧，可以完（wán）成較高精度的圓弧（hú）銑削加工，以滿足圓弧的表麵質（zhì）量及提高其配合（hé）精度（dù），並且該方法可以應用於手工銑削特殊曲麵的（de）場（chǎng）合。

關鍵詞（cí）：普通銑床；銑削圓弧；坐標法

1、零件加工背景

該單位準備（bèi）進行機械加工完成該零件。在（zài）編排該零件的（de）加工（gōng）工藝文件時，由於該零件的加工要素較為簡單，適合在普通銑床上（shàng）加工，決定在普（pǔ）通銑床上進行加工。但是（shì）普通銑（xǐ）床在（zài）加工圓弧時，如何能提高外圓弧的加工質量和加工效率（lǜ），研究（jiū）一種（zhǒng）新的（de）加工方法，提（tí）高了圓弧銑削的一致性和加工效率。承接加工零件（jiàn）如圖 1 所示。

圖 1 普通銑削工（gōng）件

2、普通銑床加工圓弧的銑削方法

對於圓弧加工（gōng），傳統的加工方法主要有 5 種。

2.1 按劃線手動進給銑削圓弧

這種加工方法（fǎ）對普通銑床操作者的技能水平（píng）有一定要求，需要操（cāo）作（zuò）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，加工後的圓弧，其尺寸一致（zhì）性及互換性均較差。

2.2 用圓轉台銑削圓弧

這種操作需要使用銑（xǐ）工的輔助夾具——平旋（xuán）盤，對工件進行找正，使工件圓弧中心與平旋（xuán）盤的中心重合到一起。但是該文工件由於有兩個圓弧，需要設（shè）計專用的夾（jiá）具或者進行二次找正裝夾，因此（cǐ）不建議采用這種方法。

2.3 按（àn）照靠模銑削圓弧

使（shǐ）用靠（kào）模加工，需要預先在數控機床（chuáng）上按照工件的曲線，進（jìn）行靠（kào）模零（líng）件的加工，並（bìng）安裝到銑床上。該方法主要適用於曲率變化平緩曲線，對於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（de），並且（qiě）直線之間（jiān）是 90°的垂（chuí）直關係，不便於靠模來進行加工。

2.4 成型銑刀

圓弧加（jiā）工是機械加工中（zhōng）經常（cháng）遇到的一種（zhǒng）結構形式，在機械加工（gōng）中主要以刀具（jù）接觸式的機械加工為主要的加工（gōng）形式[1]。銑削刀具作為銑削加工中的重要工具對（duì）於圓弧機械（xiè）加工的加工質（zhì）量與加工效率有（yǒu）著極（jí）為重要的影響。預先磨製凹圓弧成型（xíng）銑刀，可以用其加（jiā）工凸圓弧。但該工件由於凸圓弧與平麵相連，無（wú）法用成型銑刀完（wán）成加工。

2.5 按照坐標值銑削圓弧

采用將（jiāng）銑刀在銑削圓弧時的每一個（gè）位置都進行數字化，達到標準化、一致化的加工效果。坐標值銑削圓弧（hú）的優點是，即便是普通的操作工人都能加工表麵（miàn）質量較好的圓弧，將銑削工（gōng）人的操作水平對工件的影響降到最低。

3、坐標法銑削圓弧的具體方法

銑削（xuē）圓弧的（de）工作示意圖如圖 2 所示。

我們設：R 為刀具半徑（jìng）（mm）。

r 為工件半徑為（wéi）（mm）。

T 為（wéi）橫向工作台坐標（biāo）（mm）。

S 為縱向工（gōng）作台坐標（biāo）（mm）。

圖 2 工（gōng）作示意（yì）圖

根據工件圓弧的表麵質量我們在（zài）計算（suàn）過程中，將 90°角（jiǎo）度任意取 2°、3°、5°（能被 90 整除，這樣可以加工均勻）均（jun1）可以，一直到 90°。

根據該計算方法得到一組數值後，還要根據銑削圓弧時手柄的旋向，將計算數值轉換成為手柄刻度值。如圖 2 所示（shì）的右上角圓弧橫向手柄和縱向（xiàng）手柄均為（wéi）順時針操作，所得數值即為 2 個方向手柄的（de）刻度值（zhí）。如（rú）有逆（nì）時針操作手柄，需要用手柄最大刻度值依次減去我們通過計（jì）算得到的數值，通過手柄（bǐng）來（lái）操作這組數值完成零（líng）件的銑削（xuē）。

依（yī）照上述（shù）計算方法算（suàn）出各點坐標值（zhí），刀具的直徑和工件的圓弧半徑也可以任意，無論（lùn）多大的圓弧（hú），多大的（de）刀具，均可以依此法計（jì）算出（chū）來。我們將這種方法稱之為坐標法銑削圓弧。

4、具體操作步（bù）驟

按坐（zuò）標值銑削圓弧時的操作步驟有 5 個。

1）首先將刀具在工件圓弧與平麵連（lián）接麵貼刀，移動刀具使刀具在工件圓弧側麵的位置貼（tiē）刀。注意該對刀一定要仔細，因為該對刀值即對刀時銑削工件薄厚會影響到整個圓弧的圓心位（wèi）置。如果對刀過深，會導（dǎo）致圖示的圓弧位置整體的偏下，故一定要在對刀時注意對刀的切削狀態。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麵輕輕接（jiē）觸（chù）有一個淺淺的圓柱刀痕，觀察（chá）刀痕位置，以此來幫助操作者完成圓弧銑削的對刀步驟（zhòu）。

2）刀具與工件側壁接（jiē）觸後，要將橫向工作台刻度值調整到“零”位，作為計數基準。將縱向工（gōng）作台向左側方向移（yí）動，將刀具和工件分（fèn）離後，順時（shí）針轉動橫向工作台手柄，移（yí）動手柄值為 R+r，即移動工作台一個刀具半徑和圓弧半徑的距（jù）離。將橫向工作台鎖緊開關鎖緊，逆時針轉動橫向工作台手柄（bǐng），排除橫向工作台絲杠（gàng）反（fǎn）向間隙，並將橫向工作（zuò）台手柄刻度值調整到“零（líng）”位（wèi），作為橫向工作台銑削圓弧時移動的（de）基準（zhǔn）。

3）手動操（cāo）作縱向工（gōng）作台（tái），使（shǐ）刀（dāo）具與工件（jiàn）的圓弧側壁輕輕接（jiē）觸，完成銑（xǐ）削圓弧的對刀動作。注意該對刀也要很輕，刀具剛剛與工件（jiàn）側壁接觸即可，將縱向工作台手柄刻度值調（diào）整到“零”位，作為縱（zòng）向工（gōng）作台銑削（xuē）圓（yuán）弧時移動的基準。如果這步對刀較（jiào）深，就會（huì）造成（chéng）圓弧的圓心位置向左側移（yí）動，造成（chéng）後期與工件的（de）配合不能達到（dào）較好的狀態（tài）。

4）開始按照坐標值移動（dòng）縱向工作台和橫向（xiàng）工作台。首先移動橫向工作台，再移動縱向工作台，2 個工作台始終交替移動，直到將 1/4 圓弧加（jiā）工完，移動刀具遠離工件，加工完成。

5）按照該方法，銑削（xuē）另一個 1/4 圓（yuán）弧。

在（zài）銑（xǐ）削過程中，操作手柄要嚴格按照坐標值進行銑削，操作時，雙手交替操作（zuò）橫向手柄和縱向手柄（bǐng）或者縱向手柄和橫向手柄進行，這樣才能（néng）保證圓弧（hú）順利完成，並（bìng）且嚴格按照所計算的坐標值（zhí）移動 2 個工作台，才（cái）能保證工件的表麵質量良好（hǎo）。

5、結語

在普通銑床上加工圓弧時，在計算坐標時（shí）一定要精確，要有一定（dìng）的數學基礎，要會使用多種幾何計算公式，計算坐標時一定要精確，操作者要求集中精力，操作要正確，每次移動機床（坐標）要（yào）準（zhǔn）確 [2]。在（zài）普通銑（xǐ）床上（shàng）加工圓弧時，使用坐標法加工能有效提高（gāo）所加工圓弧（hú）有效的（de）一致性及表麵質量，降低（dī）了操（cāo）作對於工（gōng）人的技術水平的依賴（lài），加工效率得到有效提高，減輕了工（gōng）人勞動強度，成本也會大大降低 [3]，經（jīng）過車（chē）間使用實（shí）踐，同時這（zhè）種方法也可以擴展（zhǎn）到其他手工加工曲麵，方便操作者在沒有數控機床的條件下完（wán）成曲麵的（de）加工，具（jù）有一定的推廣價值。

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