■ 中車北京南口機(jī)械有限公司 （102202） 鄭文虎 張明杰

1. 用飛刀銑削較大半徑圓弧面

要加工較大半徑（幾十毫米到幾萬(wàn)毫米）的內(nèi)、外圓弧面時(shí)，可在立式銑床上把立銑頭扳轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，用飛刀進(jìn)行銑削，如圖1所示。但在銑削外圓弧面時(shí)，工件圓弧半徑R受到刀具旋轉(zhuǎn)半徑r及工件長(zhǎng)度的限制，只能銑削較短的工件。

圖1

當(dāng)銑頭主軸中心線垂直于銑床工作臺(tái)面時(shí)，即α=0°，走刀銑出的已加工表面為一平面（即R無(wú)窮大）。當(dāng)α≠0°時(shí)，所銑出的表面為內(nèi)或外圓弧面。圓弧面半徑的大小，與銑頭所扳角成反比。銑床立銑頭傾斜角α的計(jì)算公式為

式中，α為立銑頭主軸傾斜角（°）； R為工件圓弧半徑（m m）；r為飛刀旋轉(zhuǎn)半徑（mm）。

2. 用小直徑刀盤和回轉(zhuǎn)工件臺(tái)銑削大直徑球面

在生產(chǎn)中有時(shí)遇到球徑d＞300mm的外球面，其加工精度和表面質(zhì)量要求較高。為此，可在臥式銑床上，把工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，采用刀盤進(jìn)行銑削和滾壓加工，如圖2所示。

圖2 銑削大球徑球面1.工件 2.刀頭 3.刀盤

（1）銑削球面原理：在銑削球面時(shí)，只要使盤形銑刀和工件同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并使它們的旋轉(zhuǎn)中心相交于球心，銑刀刀尖在工件所形成的軌跡就是球面的一部分。只要工件旋轉(zhuǎn)一周，工件表面就是一個(gè)球面。

（2）工件的安裝和銑刀直徑的選擇：把圖2所示的工件1和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一起安裝銑床工作臺(tái)上，并找正工件中心與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心同軸，用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)把回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)軸與銑床光杠傳動(dòng)齒輪軸連接，通過(guò)銑床光杠傳動(dòng)，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，形成銑削時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀盤刀尖的旋轉(zhuǎn)直徑D應(yīng)大于球面寬度B，一般D=（B+10）mm。

（3）銑削方法：工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝好后，首先移動(dòng)銑床縱向和升降工作臺(tái)的位置，使刀具旋轉(zhuǎn)中心線和工件球面中心相重合，其方法可采用劃線和試切法，直到銑出的刀紋為交叉網(wǎng)狀紋。銑削用量，在粗銑時(shí)，vc=100～150m/min，vf=50～100mm/min，ap=2～4mm；在精車時(shí)，vc=150～180m/min，vf=30～60mm/min，ap=0.5mm左右。此時(shí)工件球面的表面粗糙度值可達(dá)Ra=3.2μm。

（4）球面的滾壓加工：為了使球面表面粗糙度值達(dá)到Ra=1.6～0.8μm，可采用圖3所示的滾壓工具，把它安裝在刀盤上，對(duì)球面進(jìn)行滾壓。滾壓時(shí)，使?jié)L珠1與球面接觸后，在橫向進(jìn)刀0.05～0.08mm，使其滾珠對(duì)工件有一定壓力。這時(shí)vc=50～80m/min，vf=25～30mm/min，并在工件表面涂上潤(rùn)滑油，對(duì)球面進(jìn)行滾壓。

3. 用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和刀盤銑削截球面

圖4所示為大直徑截球面工件。銑削前，先將粗車好的工件頂面劃一以工件中心的圓線，其尺寸為圖樣要求的直徑。然后在工件毛坯外圓上劃一條垂直于銑刀旋轉(zhuǎn)中心的線，并在此線上劃出中心點(diǎn)E，通過(guò)E點(diǎn)的水平面劃一條圓周線，再測(cè)量出此線的圓周直徑D。將劃好線的工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，將立銑頭在垂直面內(nèi)扳轉(zhuǎn)一個(gè)α角，α角用下式計(jì)算：

圖3 滾壓工具1.滾珠 2.支承套 3.銷軸 4.軸承5.鎖母 6.工具體

圖4 銑削截球面1.工件 2.立銑頭 3.刀盤

式中，D為工件上E點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑（mm）；R為工件球面半徑（mm）。

銑削時(shí)，調(diào)整盤銑刀刀尖旋轉(zhuǎn)直徑大于B，并將銑刀的旋轉(zhuǎn)中心線對(duì)準(zhǔn)E點(diǎn)，采用縱向吃刀進(jìn)行試切，再通過(guò)微調(diào)橫向工作臺(tái)，待銑削出的刀紋為交叉網(wǎng)狀紋，就說(shuō)明工件橫向中心已對(duì)準(zhǔn)刀具旋轉(zhuǎn)中心了。再縱向吃刀，與工件頂圓相切時(shí)，停止縱向吃刀，轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行走刀圓周銑削，即可銑出球面。在銑削過(guò)程中，為了保證球面輪廓度，應(yīng)用樣板檢測(cè)。如發(fā)現(xiàn)與樣板不符，應(yīng)采用調(diào)整升降和縱向工作臺(tái)來(lái)消除。

4. 銑削帶柄外球面

在立式銑床上，用分度頭和刀盤銑削帶圓柱柄的圓球，如圖5所示。是將工件安裝在分度頭上，然后把分度頭扳起一個(gè)α角，α角的數(shù)值用下式計(jì)算：

式中，D為圓球直徑（mm）；d為圓柱柄直徑（mm）。

調(diào)整盤銑刀刀尖旋轉(zhuǎn)直徑e，按下式計(jì)算：

式中，D為圓球直徑（mm）。

圖5 銑削帶柄的圓球

銑削時(shí)，調(diào)整銑床工作臺(tái)，使銑刀旋轉(zhuǎn)中心對(duì)正工件球心后，先垂直進(jìn)給，當(dāng)?shù)都饪煲咏麭點(diǎn)時(shí)，停止垂直進(jìn)給，再用手慢慢搖動(dòng)分度頭手柄進(jìn)行圓周進(jìn)給，使工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周，即可銑出圓球。銑削時(shí)的切削用量，vc=150～180m/min，ap=2mm左右。一般分為粗銑和精銑，在粗銑后，進(jìn)行測(cè)量球徑，根據(jù)余量大小，再垂直吃刀進(jìn)行精銑。

5. 銑削內(nèi)球面

在銑床上銑削內(nèi)球面的原理與銑削外球面相同。在工件端面劃好內(nèi)球面的中心線后，把它安裝在銑床分度上，然后把立銑頭扳轉(zhuǎn)一個(gè)α角，如圖6所示。先根據(jù)工件內(nèi)球面半徑R和內(nèi)球面深度H，計(jì)算立銑頭扳轉(zhuǎn)最大角度αmax，扳轉(zhuǎn)時(shí)只要刀桿不礙事，可選擇0＜α＜αmax的任一角度來(lái)扳轉(zhuǎn)立銑頭，其計(jì)算式如下：

sinαmax=（1－H/2R）1/2

確定了α角以后，就用下式計(jì)算刀尖旋轉(zhuǎn)半徑：

以上兩式中，e為刀尖旋轉(zhuǎn)直徑（mm）；R為內(nèi)球面半徑（m m）；H為內(nèi)球面深度（mm）；α為立銑頭扳轉(zhuǎn)角度。

圖6 銑削內(nèi)球面

銑削時(shí)，刀尖必須通過(guò)球面中心，切削速度vc=120～180m/min，工件轉(zhuǎn)速nw=5～10r/min，便可以銑出內(nèi)球面。吃刀時(shí)，采用移動(dòng)縱向工作臺(tái)。

[1] 鄭文虎.機(jī)械加工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2015.