普通銑床采用坐標(biāo)法銑削圓弧

王震

(遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧沈陽，110000)

1 加工背景

該單位準(zhǔn)備進(jìn)行機(jī)械加工以完成零件。在編制零件的加工工藝文件時，由于其加工要素比較簡單，所以適用于普通銑床加工，因此決定采用普通銑床加工。但是普通銑床在加工圓弧時，如何提高外圓的加工質(zhì)量和效率，以及如何研究新的加工方法來提高一致性和加工效率。

2 機(jī)床參數(shù)

為了提高位移精度，減少傳動誤差，首先要保證各種零件的加工精度，然后采用合理的預(yù)緊力消除傳動間隙。雖然已采取各種措施消除給料系統(tǒng)的間隙，但仍可能存在少量的間隙。另外，由于受力引起的彈性變形，還會產(chǎn)生間隙，因此，在系統(tǒng)反向運(yùn)動時，數(shù)控裝置仍會發(fā)出自動補(bǔ)償?shù)拿}沖指令。此次加工設(shè)備選取了X5032立式銑床，具體參數(shù)如表1所示。

表1 X5032立式銑床參數(shù)

工作臺進(jìn)給量范圍(X/Y/Z mm/min) 23.5-1180/15-786/8-394工作臺進(jìn)給量級數(shù) 18級

3 刀具的尺寸和形狀是根據(jù)加工工件型

選擇型腔的形狀，尤其是半徑的圓角。粗加工應(yīng)使用大剛度，大直徑的球頭或立銑刀。在加工過程中應(yīng)使用半徑小于工件半徑的球頭銑刀、錐形球頭銑刀和小型錐形銑刀。圓錐面銑刀是用來加工有一定深度的弧形工件或小的凹面。對刀具的磨削，一般采用雙刃鍵槽銑刀或鉆頭及中心鉆的方式。如果刀片沒有兩個邊，則可以磨四個邊。球頭越大，加工曲線就越精確；如果有條件，磨機(jī)的磨削效果最好[1]-[2]。

4 坐標(biāo)法計算及應(yīng)用

計算坐標(biāo)時，首先按照設(shè)定的坐標(biāo)系繪制工藝尺寸圖，然后根據(jù)圖中各段的坐標(biāo)計算出尺寸；圓弧計算一般采用分度計算，而斜線段采用分段計算。如圖1所示，工藝尺寸是按Y軸劃分的半圓，左右對稱，僅計算一側(cè)坐標(biāo)。根據(jù)圖形的特點(diǎn)，從 A點(diǎn)到 B點(diǎn)可以計算出90°角。

圖1 半圓形圓弧

以A點(diǎn)作為起點(diǎn)0°，B點(diǎn)為止點(diǎn)90°。計算時角度分度單位視加工表面粗糙而定。粗加工取大些，精加工取小些。

如取每2°為一個計算單位，即起點(diǎn)為0°時，α=0，該點(diǎn)坐標(biāo)為x=0,y=0;α1=2°時，x1=R-R·cos2°，y1=R·sin2°；α2=4°，x2=R-cos4°,y2=R·sin4°，據(jù)此類推，下刀坐標(biāo)應(yīng)為A，x方向從右開始，Y方向從下開始。

以A點(diǎn)為分界點(diǎn)，進(jìn)行二段計算，A至B段為圓弧段，其夾角為β，通過角度計算，以上述所討論的圓弧計算方法為標(biāo)準(zhǔn)，去3°為分度單位，由A點(diǎn)至B點(diǎn)依次進(jìn)行計算。得出：下刀點(diǎn)為B點(diǎn)，x向左，y向下，點(diǎn)A至點(diǎn)C為斜線段，通過指教三角形計算可以得出，取x軸、y軸為等分單位，依托相應(yīng)x、y標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)求出y值、x值。通常情況下，取等分段為整數(shù)。

如取1.5為分段值。

下刀點(diǎn)A點(diǎn),x向左,y向下再如圖2所示,得出的工藝尺寸圖樣為一切線與兩圓弧相切連接。

圖2 切線與兩圓弧相切

5 具體操作步驟

將切割器固定在工件弧與平面的交界處，并通過移動切割器將其固定在工件弧的一邊，切削參數(shù)的設(shè)置要注意，因在切削過程中，切削參數(shù)的設(shè)置值即銑工件的厚度，會影響到整個圓弧的中心。如果刀位設(shè)置得太深，將導(dǎo)致圖中的弧位整體偏低，因此必須注意刀位的整定狀態(tài)。可以把粉筆粉放在工件的側(cè)壁上，也可以用工件的下緣輕觸工件的表面，用淺圓柱觀察刀具標(biāo)記的位置，幫助操作者完成圓弧銑削的刀具設(shè)置步驟。工件與工件側(cè)壁接觸后，應(yīng)將水平平臺的標(biāo)度值調(diào)整為“零”，以供參考。將縱向工作臺向左移動。切割工具與工件分離后，將橫桿順時針旋轉(zhuǎn)。所述控制柄的值為 R+R，即活動工作臺刀具半徑與圓弧半徑的距離。鎖橫盤鎖緊開關(guān)，逆時針旋轉(zhuǎn)橫盤把手，消除橫盤上導(dǎo)絲桿的反隙，將橫盤把手標(biāo)定值調(diào)整到“零”位置，為銑削圓弧時的橫盤運(yùn)動提供參考。手工操作縱形工作臺，使刀具與工件弧面輕輕接觸，即可完成銑弧刀安裝動作[3-4]。一定要注意，工具設(shè)置應(yīng)該輕巧。銑削圓弧時，刀具與工件側(cè)壁接觸時，將縱臺手柄刻度調(diào)至零位，作為縱臺運(yùn)動的基準(zhǔn)。如果這一步太深，就會使圓弧中心向左移動，使得后期無法與工件配合。根據(jù)坐標(biāo)值來移動垂直表和水平表。首先移動水平平臺，然后是垂直平臺。當(dāng)工具離開工件時，兩個工作臺總是交替移動，直到完成1/4弧形。用這種方法重新銑削四分弧。在加工過程中，操作手柄應(yīng)嚴(yán)格按照坐標(biāo)值進(jìn)行加工。操作時，應(yīng)兩手交替操作水平柄、縱柄或縱柄、橫柄，以保證弧形的順利完成，并嚴(yán)格按計算的坐標(biāo)值移動兩個工作臺，確保工件表面質(zhì)量良好。

6 結(jié)論

普通銑床加工圓弧時，計算坐標(biāo)必須準(zhǔn)確，操作人員需具備有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能使用各種不同的幾何公式，計算坐標(biāo)必須精確，且操作人員須專心及操作得當(dāng)，每次移動機(jī)床(坐標(biāo))都要準(zhǔn)確。采用座標(biāo)法加工圓弧，能有效提高所加工圓弧的有效一致性和表面質(zhì)量，減少操作對工人技術(shù)水平的依賴，有效提高加工效率，減輕工人勞動強(qiáng)度，使生產(chǎn)成本大大降低，經(jīng)車間使用實(shí)踐，該方法還可推廣應(yīng)用于其他手工加工，具有推廣價值。