擋板內(nèi)圓弧面的銑削加工

趙軍孝

摘? 要：機械加工是現(xiàn)代工業(yè)的基石，高質(zhì)高效的機械加工將有助于提升企業(yè)的效率和效益。軸向較長的內(nèi)圓弧加工是機械加工中的一種重要形式，傳統(tǒng)的加工多采用的是刨床或鏜床進行加工，均存在一定的缺陷。針對這一問題通過在加工中不斷進行研究、測試，確定了一種使用立式銑床加工內(nèi)圓弧面的加工方式，此方法對于一些精度要求不高的內(nèi)圓弧面能夠取得良好的加工效果。不僅加工的效率高同時工藝也較為簡單。文章在分析內(nèi)圓弧面加工難點的基礎(chǔ)上對如何做好內(nèi)圓弧面立式銑床加工進行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：擋板內(nèi)圓弧面;立式銑床;銑削加工

中圖分類號：TG54? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0116-02

Abstract： Machining is the cornerstone of modern industry， high-quality and efficient machining will help to improve the efficiency and efficiency of enterprises. The inner arc machining with longer axis is an important form of machining， and the traditional machining is mostly processed by planer or boring machine， which has some defects. In order to solve this problem， a machining method of machining inner arc surface with vertical milling machine is determined through continuous research and testing in machining. This method can achieve good results for some inner arc surfaces with low precision requirements. Not only the processing efficiency is high， but also the process is relatively simple. Based on the analysis of the difficulties in machining the inner arc surface， this paper analyzes and introduces how to do well the machining of the inner arc surface vertical milling machine.

Keywords： inner arc surface of baffle; vertical milling machine; milling

前言

擋板內(nèi)圓弧面加工難度大，尤其是針對與一些復(fù)雜的零部件在對其進行內(nèi)圓弧面加工時加工工藝復(fù)雜、難度較高。為提高內(nèi)圓弧面的加工效率和加工質(zhì)量，通過研究確定了一種內(nèi)圓弧面的加工工藝，能夠有效的簡化內(nèi)圓弧面的加工工序，在保證加工質(zhì)量的同時提高了加工效率。本公司有多種具備內(nèi)圓弧面加工需求的零部件，其中擋板內(nèi)圓弧面是其中應(yīng)用較多的一種。本文以擋板內(nèi)圓弧面為例就如何采用立式銑床完成對于擋板內(nèi)圓弧面的加工進行了分析闡述。

針對軸向長度較長的內(nèi)圓弧面，舉例說明，在立式銑床上加工的方法。

1 擋板內(nèi)圓弧面的結(jié)構(gòu)特性

我公司有多種零件要求加工圓弧，其中擋板內(nèi)圓弧面是典型的一種，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖1所示。加工方法有多種，如：（1）鏜圓弧面。（2）刨圓弧面。（3）加工中心加工圓弧。鏜圓弧面需兩端各加工一半，存在接刀痕;刨圓弧面需磨制成型刀，受限于成型刀圓弧刃的磨制精度，且存在震紋;加工中心加工圓弧能夠取得良好的加工效果，但需先去除加工量再用球刀精加工，耗時長且加工費用較高，為了克服這一困難我公司決定嘗試利用立式銑床完成擋板內(nèi)圓弧面的加工，提高擋板內(nèi)圓弧面的加工效率、降低加工成本。

2 應(yīng)用立銑床加工擋板內(nèi)圓弧面的加工參數(shù)

在應(yīng)用立式銑床完成擋板內(nèi)圓弧面的加工時，其核心原理是利用橢圓的一段弧來代替所需加工的擋板內(nèi)圓弧，其對應(yīng)原理如圖2所示。有圖可知，擋板內(nèi)圓弧面圓的投影為橢圓，長軸是平面上與投影平面平行直徑的投影，長度等于圓直徑;短軸是平面上最大斜度線方向直徑的投影，長度為直徑與它投影面傾角余弦的乘積。圖中圓若為立銑刀截面，則傾斜的立銑刀沿工作臺橫向的運動軌跡截面為橢圓。擋板內(nèi)圓弧面與橢圓為一一映對的關(guān)系。

在完成了對于擋板內(nèi)圓弧面定性計算的基礎(chǔ)上對應(yīng)用立銑床加工擋板內(nèi)圓弧面的加工參數(shù)進行定量計算。在應(yīng)用立銑刀進行加工時，設(shè)銑刀刀具直徑為D、與主軸傾斜角為α，銑刀刀具截面與擋板內(nèi)圓弧面的投影平面夾角為β，根據(jù)其幾何關(guān)系，則其投影橢圓長軸為D，短軸為DSinα（DCosβ）。

需加工的內(nèi)圓弧截面其內(nèi)圓半徑設(shè)為R，槽深設(shè)為h， 槽寬設(shè)為L，根據(jù)其幾何關(guān)系可以算得槽寬。

在計算出擋板內(nèi)圓弧面的基礎(chǔ)上將其投影在投影平面上，而后根據(jù)投影原理加工出的橢圓截面。投影平面上橢圓槽深設(shè)為h1，槽寬設(shè)為L1，槽寬可通過直線LAB與橢圓的交點，通過解方程求得。以投影平面上的槽寬、槽深建立起投影平面橢圓與擋板內(nèi)圓弧面之間的對應(yīng)關(guān)系。

3 應(yīng)用立式銑床加工技術(shù)完成擋板內(nèi)圓弧面加工時所存在的誤差

以工件擋板內(nèi)圓弧面上任意點M為所需工件圓弧上的一點，而M'則為同一橫坐標下實際加工出的一點（即橢圓弧上的一點）。通過對理論點和實際點之間在同一坐標系下的縱坐標之差進行計算對比以此來判斷應(yīng)用立銑床加工擋板內(nèi)圓弧面是否能取得良好的加工效果。以M點和M'點建立坐標方程，通過代入簡化可以算得兩者之間縱坐標的差值，并建立起Δy與y之間的函數(shù)曲線關(guān)系，由曲線圖可以看出隨著角度在0°-90°的區(qū)間范圍內(nèi)增大，誤差值Δy在迅速遞減，而當角度為90°時Δy為0，通過對誤差進行分析，在應(yīng)用立式銑床加工技術(shù)完成擋板內(nèi)圓弧面加工時理論上是可行的，且誤差完全能夠達到擋板內(nèi)圓弧面的加工精度要求。同時根據(jù)計算，增大銑刀直徑，立式銑床銑頭轉(zhuǎn)動角度也隨之增大，從而能夠有效的縮減擋板內(nèi)圓弧面的徑向誤差，提高擋板內(nèi)圓弧面的加工精度。

4 立銑床在擋板內(nèi)圓弧面加工中的應(yīng)用

在完成了應(yīng)用立銑床加工擋板內(nèi)圓弧面的理論分析后，以某一零件為例將其應(yīng)用立式銑床進行加工，用以驗證應(yīng)用立式銑床加工擋板內(nèi)圓弧面是否能夠取得預(yù)期的效果。在擋板內(nèi)圓弧面加工中采用的近似代替加工法，使用橢圓弧來近似替代擋板內(nèi)圓弧，為了確保擋板內(nèi)圓弧面的加工精度需要確保誤差在最小范圍內(nèi)進行替代，將立銑刀的到刀盤直徑與零件寬度控制在一定的范圍內(nèi)，某型號擋板內(nèi)圓弧面的結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖1所示，有圖1知擋板內(nèi)圓弧面的R=25，h=3.4，將上述兩個參數(shù)代入到上式中可計算得L=25.16，選用D=36的立銑刀，代入上式中可得立式銑床主軸的偏角為α=41.5°。在完成了計算的基礎(chǔ)上，將主軸傾斜41.5°用以對擋板內(nèi)圓弧面進行了加工，通過對加工后的擋板內(nèi)圓弧面進行測量，發(fā)現(xiàn)加工后獲得的加工軌跡基本與理論軌跡相重合，由此可以判斷出應(yīng)用上述方法完成擋板內(nèi)圓弧面的加工是切實可行的。

5 應(yīng)用立銑床完成擋板內(nèi)圓弧面加工所取得的經(jīng)濟效益

在擋板內(nèi)圓弧面加工上應(yīng)用立銑床加工技術(shù)，其加工方法較為簡單，加工中無需采用特殊的加工工裝夾具，僅僅需要將待加工零部件的加工參數(shù)代入到公式中計算出立銑床主軸所需旋轉(zhuǎn)的角度即可，待到將立銑床銑刀主軸旋轉(zhuǎn)所需的角度后即可像銑平面一樣方便的對擋板內(nèi)圓弧面進行加工。在采用立銑床完成擋板內(nèi)圓弧面的加工后，擋板內(nèi)圓弧面的加工工序大為簡化，有效的縮短了擋板內(nèi)圓弧面的加工周期，在提高擋板內(nèi)圓弧面加工效率的同時降低了擋板內(nèi)圓弧面的加工費用，取得了良好的加工效果。

6 結(jié)束語

在對軸向距離長且加工精度要求不嚴格的內(nèi)圓弧，均可以選用立式銑床進行加工，此舉不僅可以有效的簡化加工工藝、提升加工效率，且加工質(zhì)量也相對較高。本文在分析應(yīng)用立式銑床加工擋板內(nèi)圓弧面所存難點的基礎(chǔ)上對如何做好立式銑床加工技術(shù)在擋板內(nèi)圓弧面加工中的應(yīng)用進行了分析闡述。使用上述方法完成擋板內(nèi)圓弧面的加工，不僅能夠滿足加工需求，又方便、實用，同時能夠為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

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