淺談普通機床加工的曲面零件工藝

李閃林

摘 要：一般用來加工樣式比較單一的零件的機床，我們稱之普通機床。用普通機床加工出具有弧形曲面的零件是機床生產(chǎn)商最為關注的問題。本文就將對普通機床中的零件切割刀的支撐進行分析和研究，并且以特別案例的形式對具有曲面的零件在普通機床上的加工工藝進行剖析，從而得出能夠提高零件加工密度和效率的方法。

關鍵詞：普通機床；曲面加工；工藝研究

1 概述

對于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機中的零件的加工工藝研究可以通過將把整個軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機分為轉(zhuǎn)動葉片和轉(zhuǎn)輪體來進行研究。通常情況下，轉(zhuǎn)動葉片在機械中的是有4-6片的，這些葉片的形狀都有普通機床加工為具有一定曲度的扇形，在外緣型線上表現(xiàn)為一個曲面。普通機床就是依照相關的要求中有關大小和外形上的內(nèi)容，對這些葉片進行加工，這樣才能保證加工出來的零件時能夠正常的在軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機中工作。另外，普通機床對零件加工是需要將葉片的形狀進行相應的調(diào)整的。這些調(diào)整細化到零件的各個不同的部分。

利用普通機床用傳統(tǒng)的方法對零件進行弧形線加工時，都需要有模型的輔助，才能夠完成。這種模型通常都是通過兩個刀架、呈弧形的靠模，以及裝有彈簧的刀桿來制作完成的。帶有彈簧的刀桿帶動著刀具依照著靠模的形狀運轉(zhuǎn)，刀具在這樣的運轉(zhuǎn)下就會在加工的零件上留下其戶型的運動軌跡，這就是過去普通機床對曲面零件的加工原理。

2 設備要求

普通機床比較擅長加工簡單造型的零件，對于加工曲面零件，普通機床就必須具備一些特有的工具，例如刀架、靠模、帶有彈簧的刀桿，以及有一個比較大的加工范圍。關于普通機床加工的零件的尺寸范圍的計算方法，應該是其帶彈簧的刀桿的兩倍，以及機床加工時的轉(zhuǎn)輪的直徑和靠模長度尺寸，這三者數(shù)值加起來所得到的結果，就是機床加工的零件的尺寸范圍。

如果帶彈簧的刀桿長為0.6m，普通機床的轉(zhuǎn)輪直徑為2.5m，靠模的長度大小為3m，那么這臺普通機床就可以加工大小為5m以內(nèi)的零件。不過一般的轉(zhuǎn)漿水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑在3m，正常情況下其可以加工的零件尺寸范圍可以大于5m。大于5m的零件制作的立車會為生產(chǎn)的某些方面帶來一定的困難，有些還會讓生產(chǎn)成本增加，所以我們要把零件的尺寸進行改良，省略機床加工中的一些裝置，最終讓水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的加工更加完善化。

如果水輪機的轉(zhuǎn)輪葉片直徑定位2.5m，那么就需要機床加工出3.4m的立車零件，這種情況下，采用普通機床傳統(tǒng)的靠模裝置精心加工是很難達到加工要求的。取消靠模裝置的使用，普通機床要完成對零件的曲面加工工序，就需要從機床的刀具方面入手來解決問題。刨床加工道具就有一種加工弧形零件的樣板刀，由樣板刀加工出的零件的數(shù)據(jù)是十分符合要求的。

但是這種樣板刀也存在著一個缺點，當樣板刀進行加工時，其余零件的接觸面積很大，刀具和樣板刀之間都會受到很大的切削力，從結構上來說，立車與刨床是不相同的，在切削的方式上也存在著差異。然而，且切削的方式又決定了樣板刀和零件在切削過程中受到的切削力的大小。刀具的要求是受加工方式的影響的，要達到不同的加工效果，那么刀具索要達到的要求也會不一樣，為了保證零件最終的加工效果，即弧面的曲度要滿足加工要求，那么就要使用特變的樣板刀來對零件進行加工。

僅僅只有樣板刀的要求是不夠的，與此同時還要找到正、裝夾和對刀等環(huán)節(jié)和刨床在滿足零件加工最終想過所有具備的條件，可以發(fā)現(xiàn)這些條件也是不一樣的。為了保證機床對零件的加工過程中不出現(xiàn)工件的擠動，或者是刀具出現(xiàn)松動的可能性，在進行裝夾和對到環(huán)節(jié)是都需要特別的小心謹慎，才能不耽誤工程進度的同時，加工出滿足要求的零件。

要是加工過程不得不使用靠模裝置，機床對零件的加工位置的選擇也有特別的要求。這個時候，機床對葉片的加工位置應該選在葉片全關閉處，如果機床的轉(zhuǎn)輪直徑在2-3m范圍內(nèi)飾，那么走刀的實際長度也會是70-100nm之間，這樣將會有利于機床的樣板刀對零件曲面加工的進行。

立車使用的樣板刀和刨床之間是很相似的，在利用普通機床加工的葉片的外圓弧線很長的情況下，可以把樣板刀直接做成兩塊來對零件進行加工。相反的情況下，一塊樣板刀就能完成零件的弧線型設計了。

3 注意事項

利用樣板刀對軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機的零件葉片進行加工之前，必須要對葉片的旋轉(zhuǎn)垂直線和中心線進行必要的標注的，這樣做的目的是為了保證加工出的葉片零件是高精度的。在加工的一開始，需要對刀具的位置進行固定，這個固定位置必須要依照固定的牢固性、穩(wěn)定性和準確性的要求。與此同時還要保證刀具中心線和軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機的轉(zhuǎn)輪葉片中線之間是重合的。

機床在對零件進行弧面加工的過程中，難免造成機床樣板刀和零件之間較大的接觸面積而造成的零件松動或者是刀具受到切削力被磨損的情況。為了減小這種損耗，就需要將樣板刀對零件的切削方式進行改進，這樣的話，在工程進行中，切削力和進刀量的數(shù)值上就會有所減少。如果不是對零件進行精加工的話，樣板刀在零件上留下的走刀軌跡是球形軌道長度和轉(zhuǎn)輪葉片外圓直徑共同決定的，這個數(shù)據(jù)是可以直接通過計算得到的。

如果是進行精加工，那么立車在對刨床進行走刀時就不能使用自動走刀的方式，這樣才能保證控制的進刀量在手動的控制下是高準確性的。在進行手動景倒是，要時時關注刀具的變化情況，在刀具與零件的接觸過程中，一旦接觸面積過大，或者是刀臺出現(xiàn)強烈的抖動，甚至發(fā)出怪聲，那么就要立刻停止走刀。

最后對加工完成的零件進行精度檢查，要把零件裝到刀架上，并使之保持一個旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這個時候再用工具對二者之間的差距進行測量。

4 小結

樣板刀的使用對于立車來說是非常有益的。它即解決了立車的設備能力問題，又將機床的功能發(fā)揮到了極致，并且還將這個加工過程的成本降低，充分的探索出了立車對弧形曲面零件加工的最高效的方式。

參考文獻：

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