普通車床對典型曲面零件的加工技術探討

梁永福

摘? 要：相較于一般形狀較為規則的零件，曲面零件的構成更加復雜，因此，如何利用普通車床來加工形狀精度要求非常高的曲面零件，值得深入探討。加工曲面槽零件，首先需要對普通車床進行技術上的結構改造，然后再按照一定的工藝流程進行加工。利用普通車床加工曲面葉片零件，則需要配備好符合技術要求的硬件，對一些操作的注意事項應引起足夠重視。

關鍵詞：普通車床;加工;曲面槽零件;曲面葉片零件;工藝流程

中圖分類號：TK263.3? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）10-0103-02

Abstract： Compared with the general parts with regular shape， the composition of curved parts is more complex. Therefore， how to use the ordinary lathe to process curved parts with very high shape accuracy requirements is worth in-depth discussion. To process curved groove parts， first of all， we need to carry out technical structural transformation of the ordinary lathe， and then carry on the processing according to the certain technological process. In order to process curved blade parts with the ordinary lathe， it is necessary to equip the hardware which meets the technical requirements， and pay enough attention to some operation precautions.

Keywords： ordinary lathe; process; curved groove parts; curved blade parts; technological process

掌握普通車床對曲面零件加工的技術，可使一些小型制造企業在有限的生產設備條件下，能夠完成較為精密的曲面零件加工，這對于節省生產成本，推動小型制造企業實現可持續發展有著非常重要的意義。

1 普通車床對典型曲面槽零件的加工要求

1.1 車床改造

在運用普通車床加工曲面槽零件時，首先需要對普通車床加以改進，使其能夠滿足曲面槽零件加工需求。普通車床切削運動比較單一，主要包括主運動、縱向進給運動和橫向進給運動。實際進行曲面加工時，除了需要上述基本的切削運動外，還需進行垂直進給運動與縱橫合成進給運動等較為復雜的進給運動，這就需要結合曲面槽零件加工實際要求，做好普通車床的改造。

普通車床在進行切削運動時，主要依靠主軸通過旋轉運動，帶動工件與卡盤一起旋轉，做等速運動，可以完成螺旋形狀零件加工的必備條件，所以不需要再改進[1]。普通車床在進行縱向進給運動時，主要依靠絲桿帶動滑板沿著車床導軌來實現，這與曲面槽零件縱向加工要求相符，因此可予保留，不需要再改進。普通車床在進行橫向進給運動時，通常會與車床導軌呈垂直狀態，并在水平垂直方向之上完成橫向進給運動，這同樣符合曲面槽零件橫向進給運動加工要求，因此予以保留，不做進一步改進。

由于普通車床無法進行垂直進給運動，因此需要加以改造。同樣，普通車床沒有縱橫向進給合成運動，需要做出改進，才能實現在普通車床之上完成曲面槽零件的加工。

首先是垂直運動改造。利用銑床銑削的運動原理來改造車床，以車代銑，銑削的實際運動原理過程如下：在接通電源后，皮帶輪機開始旋轉，同時在皮帶的帶動下，會帶動主軸旋轉，主軸轉動自然會帶著刀具轉動，以此來實現銑刀的切削。要想實現機床刀具垂直運動，需重新設計一個刀具旋轉系統，先在立柱側面安裝一個齒條，并通過兩只圓錐體形狀的銷子，完成齒條的定位。同時將齒條通過兩只M12螺栓固定在立柱之上。在機架中間，配置有相應的內孔，立柱的外圓正是通過這些內孔實現與機架的彼此連接與配合。齒條通過與齒輪箱的齒輪嚙合，隨著齒軸的轉動，齒輪會沿著齒條移動，從而更好地帶動機架上下移動，機架會帶動刀具做垂直進給運動。刀具在具體做垂直進給運動時，需要先將鎖緊器打開，然后接通電源帶動齒軸旋轉，隨后在齒輪與齒條的協同運動之下，帶動機架做上下垂直運行，因此機架之上的刀具便能夠完成垂直進給運動。

其次是橫縱向綜合進給運動改造。可以主要采用靠模法，其基本工作原理為：伴隨著普通車床做縱向進給運動，其中的滾輪能夠沿著固定靠模板中的模型，完成曲面運動，在整個運動過程中，從加工點A到加工點D，滾輪會做橫縱合成進給運動，此時在滾輪的帶動下，刀具會從加工點B運動至加工點C，由于滾輪所運動的加工點AD軌跡與銑刀運動的加工點BC軌跡曲面相等，因此刀具會做出與滾輪相同的橫縱向進給合成運動。橫縱向進給運動實現的具體過程如下：應立足于普通車床之上，先將滑板橫向絲桿拆除，然后將其靠近床身后側的一端進行加長，在此基礎之上，還應在橫向絲桿之上，做好彈簧的配置，并且在滾輪與心軸的配合之下，采用銷子成功將橫向絲桿與心軸連接在一起，由于橫向絲桿上有彈簧，因此能夠使滾輪始終在模板模型面的一側，不會出現偏離。同時在刀具切削加工前，需要拆下橫向絲桿支承座上的M8螺釘，從而更加便于滾輪在模板側面完成刀具縱橫合成進給運動[2]。除此之外，在完成普通車床切削運動改進后，還需結合加工實際需求完成專用的工作臺，從而有效實現普通車床對曲面槽零件的加工。

1.2 普通車床對曲面槽零件加工工藝流程

在完成普通車床改造后，需要遵循以下加工技術流程，完成曲面槽零件加工。一是先完成加工零件的安裝固定，然后對其進行粗加工處理，先沿著加工工件四周進行銑削，形成一個大致的曲面槽輪廓，注意每個銑削面需要留有一定的加工余量。接著采用8mm銑刀，在工件之中銑削出方形的曲面槽，同樣注意留好余量，接著從工件底面入手，銑削出一定的深度，做好銑削余量的預留，上述余量預留均為2-3mm。二是進行工件的半精加工，先完成工件四周銑削，注意做好銑削余量的預留，然后從工件兩端面入手繼續完成銑削，做好余量預留，接著用8mm銑刀，繼續對工件方形曲面槽進行銑削，做好余量預留，最后繼續銑削工件底面，做好余量預留，上述銑削余量均為0.5-0.8mm。三是進行曲面槽工件的精加工，從工件兩端入手，做好銑削，不留余量，要求尺寸與圖樣尺寸相同，然后再依次銑削工件的四周、底面深處，不留有余量，要求與圖樣尺寸相同，最后以圖樣要求為依據，完成倒角處理，零件精加工完成后注意進行檢驗[3]。

2 普通車床對曲面葉片零件的加工技術

對曲面葉片零件的加工以軸流轉槳式水輪機的轉輪葉片為例，這種葉片零件外緣分為曲面弧形，整體形狀類似于風扇的葉片，在采用普通車床加工該零件時，對于銑削刀具的加工軌跡有著嚴格的要求，必須要完全與曲面葉片的外緣相貼合，這就需要在普通車床之上安裝有兩個刀架，并借助弧形靠模與彈簧刀桿協同配合，來完成該零件的加工。

2.1 設備要求

采用普通車床進行曲面葉片零件加工時，需要配置有以下設備：刀架、靠模、彈簧刀桿，與此同時，還需設置合理的加工尺寸范圍。對于轉槳水輪機轉輪而言，其直徑一般為3m，因此在實際進行加工時，需要綜合彈簧刀桿長度、加工轉輪直徑、靠模長度來進行計算，一般上述三者的長度為0.6m、2.5m、0.3m。結合上述尺寸分析，可認識到實際加工立車的尺寸應在 5m以上，然而這種尺寸規格的立車設備在現實中很難進行配備。實際生產過程比較復雜，需要耗費的成本也比較高，得不償失。需要采取有效的方法，將立車尺寸進行縮小，比如可以不采用靠模裝置，實現曲面葉片的加工，其原因在于，靠模本身占用著較大的長度，因此要想達到縮小立車尺寸的目的，必然需要從中剔除靠模的使用，才能夠采用常規3.4m的立車完成曲面零件的加工。在這一條件下，選擇正確的刀具成為了加工曲面零件的關鍵。對用于刨床加工的樣板刀而言，其能夠加工弧形部件，且整體形狀與加工精度也能夠基本滿足加工曲面葉片零件的要求，但如果直接采用該樣板刀，由于與工件接觸面積較大，同時還需要工件在加工時承受較大的銑削力，因此無法實現對工件加工精度的控制，還會帶來一定的安全隱患，基于此，需要在原本樣板刀的基礎之上，繼續做出一定的改進，使其能夠適應普通機床加工[4]。在此基礎上，還需要做好樣板刀的合理安裝，以免在工件加工時出現松動，嚴重影響曲面零件的加工精度。

2.2 普通車床加工曲面葉片零件的技術操作注意事項

在采用普通機床進行曲面葉片零件加工時，為提升加工質量，需要注意以下事項：

首先，在正式進行曲面葉片零件加工前，應先標注清楚葉片旋轉的中心線與垂直線，從而確保加工刀具能夠準確固定，便于后續順利加工。

其次，在實際運用普通車床進行曲面葉片零件加工時，由于在具體精加工過程中容易出現切削力過大或對于刀具的過度磨損問題，因此為有效解決上述問題，需要不斷吸取經驗，做好切削方式的改進。在實際進行粗加工的時候，應注意保證轉輪葉片直徑計算的精確性，只有這樣，才能保證走刀軌跡科學合理，提升加工質量。

再次，在采用普通車床對曲面零件精加工時，需要格外注意，要加強對刀精確度的控制。在加工過程中，還要密切關注刀具與工件的接觸面積是否合理，從而保證加工進程能夠順利進行[5]。如果刀具與工件產生較大的接觸面積，通常會導致刀臺出現劇烈抖動，不利于加工，甚至涉及操作人員的安全，因此需及時停下來檢查。

另外，在實際加工過程中，應隨時做好對加工精度的關注與檢測，可在刀架之上完成樣板的安裝，密切關注形狀的變化，并使工件能始終保持旋轉的狀態，借助塞尺等工具，做好樣板工件與實際加工工件的對比，及時發現問題，利用精密坐標檢測儀進行檢測，有效提升曲面葉片零件加工的質量和檢測精度。

3 結束語

綜上所述，由于典型曲面零件本身較為復雜，而普通車床自身加工功能所限，直接采用普通車床，無法實現對曲面零件的加工，這對于一些小型制造企業生產發展帶來了一定的限制。用普通車床加工曲面零件時，需先做好普通車床的改造，然后再按特定的工藝流程規范操作，這對生產資源有限的小型加工企業而言，既能有效降低成本，又可滿足生產要求。

參考文獻：

[1]金世佳.提高曲面零件加工精度方法的分析與研究[J].農業開發與裝備，2017（12）：56+102.

[2]翟婷婷，韓曉光，付移風.曲面零件銑削加工表面粗糙度控制技術研究與應用[J].裝備制造技術，2018（11）：164-167.

[3]張桂霞.普通機床加工曲面零件的工藝技術分析[J].現代制造技術與裝備，2016（2）：116-117.

[4]朱昆林，趙春巖，劉強.汽輪機葉輪曲面加工問題分析[J].科技創新導報，2018（24）：62+64.

[5]江敏，齊龍，諶永祥.汽輪機葉片曲面加工變形預測技術研究[J].組合機床與自動化加工技術，2015（8）：136-140.