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：楊志豐
摘要 ：在普通銑床中，銑削 XY 平面內圓弧，常規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量一致性不太好。為了提高銑削圓弧的精度及表面質量，我們在普通銑床上采用坐標法銑削圓弧，可以完成較高精度的圓弧銑削加工，以滿足圓弧的表面質量及提高其配合精度，并且該方法可以應用于手工銑削特殊曲面的場合。
關鍵詞 ：普通銑床 ；銑削圓弧 ；坐標法
1、零件加工背景
該單位準備進行機械加工完成該零件。在編排該零件的加工工藝文件時，由于該零件的加工要素較為簡單，適合在普通銑床上加工，決定在普通銑床上進行加工。但是普通銑床在加工圓弧時，如何能提高外圓弧的加工質量和加工效率，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。
圖 1 普通銑削工件
2、普通銑床加工圓弧的銑削方法
對于圓弧加工，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
這種加工方法對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 用圓轉臺銑削圓弧
這種操作需要使用銑工的輔助夾具——平旋盤，對工件進行找正，使工件圓弧中心與平旋盤的中心重合到一起。但是該文工件由于有兩個圓弧，需要設計專用的夾具或者進行二次找正裝夾，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，需要預先在數控機床上按照工件的曲線，進行靠模零件的加工，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°的垂直關系，不便于靠模來進行加工。
2.4 成型銑刀
圓弧加工是機械加工中經常遇到的一種結構形式，在機械加工中主要以刀具接觸式的機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于圓弧機械加工的加工質量與加工效率有著極為重要的影響。預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，無法用成型銑刀完成加工。
2.5 按照坐標值銑削圓弧
采用將銑刀在銑削圓弧時的每一個位置都進行數字化，達到標準化、一致化的加工效果。坐標值銑削圓弧的優點是，即便是普通的操作工人都能加工表面質量較好的圓弧，將銑削工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
銑削圓弧的工作示意圖如圖 2 所示。
我們設 ：R 為刀具半徑（mm）。
r 為工件半徑為（mm）。
T 為橫向工作臺坐標（mm）。
S 為縱向工作臺坐標（mm）。
圖 2 工作示意圖
根據工件圓弧的表面質量我們在計算過程中，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°。
根據該計算方法得到一組數值后，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 所示的右上角圓弧橫向手柄和縱向手柄均為順時針操作，所得數值即為 2 個方向手柄的刻度值。如有逆時針操作手柄，需要用手柄最大刻度值依次減去我們通過計算得到的數值，通過手柄來操作這組數值完成零件的銑削。
依照上述計算方法算出各點坐標值，刀具的直徑和工件的圓弧半徑也可以任意，無論多大的圓弧，多大的刀具，均可以依此法計算出來。我們將這種方法稱之為坐標法銑削圓弧。
4、具體操作步驟
按坐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面連接面貼刀，移動刀具使刀具在工件圓弧側面的位置貼刀。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置。如果對刀過深，會導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淺淺的圓柱刀痕，觀察刀痕位置，以此來幫助操作者完成圓弧銑削的對刀步驟。
2）刀具與工件側壁接觸后，要將橫向工作臺刻度值調整到“零”位，作為計數基準。將縱向工作臺向左側方向移動，將刀具和工件分離后，順時針轉動橫向工作臺手柄，移動手柄值為 R+r，即移動工作臺一個刀具半徑和圓弧半徑的距離。將橫向工作臺鎖緊開關鎖緊，逆時針轉動橫向工作臺手柄，排除橫向工作臺絲杠反向間隙，并將橫向工作臺手柄刻度值調整到“零”位，作為橫向工作臺銑削圓弧時移動的基準。
3）手動操作縱向工作臺，使刀具與工件的圓弧側壁輕輕接觸，完成銑削圓弧的對刀動作。注意該對刀也要很輕，刀具剛剛與工件側壁接觸即可，將縱向工作臺手柄刻度值調整到“零”位，作為縱向工作臺銑削圓弧時移動的基準。如果這步對刀較深，就會造成圓弧的圓心位置向左側移動，造成后期與工件的配合不能達到較好的狀態。
4）開始按照坐標值移動縱向工作臺和橫向工作臺。首先移動橫向工作臺，再移動縱向工作臺，2 個工作臺始終交替移動，直到將 1/4 圓弧加工完，移動刀具遠離工件，加工完成。
5）按照該方法，銑削另一個 1/4 圓弧。
在銑削過程中，操作手柄要嚴格按照坐標值進行銑削，操作時，雙手交替操作橫向手柄和縱向手柄或者縱向手柄和橫向手柄進行，這樣才能保證圓弧順利完成，并且嚴格按照所計算的坐標值移動 2 個工作臺，才能保證工件的表面質量良好。
5、結語
在普通銑床上加工圓弧時，在計算坐標時一定要精確，要有一定的數學基礎，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）要準確 [2]。在普通銑床上加工圓弧時，使用坐標法加工能有效提高所加工圓弧有效的一致性及表面質量，降低了操作對于工人的技術水平的依賴，加工效率得到有效提高，減輕了工人勞動強度，成本也會大大降低 [3]，經過車間使用實踐，同時這種方法也可以擴展到其他手工加工曲面，方便操作者在沒有數控機床的條件下完成曲面的加工，具有一定的推廣價值。
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