[发明专利]大直径外圆工件的外圆柱面铣加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大直径外圆工件的外圆柱面铣加工方法，属于重型机械加工技术。

背景技术

工件外圆的加工，通常都用车床加工。且卧车可装夹加工的，大部分都用卧车加工；而卧车不可装夹的，则用立车加工。但是特大工件外圆工件，例如鞍山钢铁厂的卡罗塞尔卷取机的齿圈，其外圆直径为φ3840mm±0.1mm，这在一般立车例如C516立车上，都不可以装夹。而所说立车不可装夹的工件，落地镗铣床却可装夹。如何采用落地镗铣床加工大直径工件的外圆柱面，且能保证其精度，以提高机械加工效率，降低加工成本，则成为业内长期探究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用落地镗铣床及标准铣刀盘切削加工大直径外圆工件的外圆柱面铣加工方法，且该方法能够保证加工件外圆尺寸精度，以提高机械加工效率，降低加工成本，解决业内长期以来未能采用镗铣床解决大直径外圆工件的外圆柱面的加工课题。

本发明解决其所要解决技术问题的思路是，根据所加工工件的直径和外圆柱面的高度，采用市供规格φ300mm以下的铣刀盘，选择铣刀盘中心y向轴线偏离工件回转中心z向轴线的偏心距，以及每次铣削工件外圆柱垂直面的z向宽度，且令工件绕其回转中心z向轴线作慢速旋转运动，铣刀盘绕其中心y向轴线作高速切削运动，从而加工出符合图样精度要求的外圆柱面。

由上述思路可以明白，选择所述铣刀盘轴心偏离工件回转中心z向轴线的偏心距和每次铣削的z向宽度即z向进刀行程，是本发明所要解决的关键技术问题。

本发明之所以要选择所述的偏心距和每次铣削的z向宽度，我们在“以铣代车”加工外圆的方法中可以明了，当铣刀盘y向轴线与工件z向轴线成正相交，就能加工成所要求的外圆球面；而当铣刀盘y向轴线与工件z向轴线有偏差，即两者产生一个偏心距时，当在所说偏心距并不大的条件下，工件所形成的表面为椭球面或称扁的球面；当在所说偏心距加大，甚至加大到接近刀盘半径的条件下，所形成的表面就渐渐形成一个凹回转面，按照解析几何理论，凹回转面的母线应当是椭圆曲线中的一段曲线。当选择铣刀盘半径较大，所述偏心距接近铣刀盘半径，加工件半径又足够大时，在工件靠近铣刀盘回转中心平面附近处的椭圆半径会很大，则所述凹回转面的母线，就近似工件外圆柱面。这是实现本发明初衷的原理。

在上述原理基础上，本发明所述的偏心距，理应追求每次铣削的z向宽度即切削宽度的最大值，以谋求在保证铣削精度的前提下，有效提高加工效率，使本发明具有最大的经济性效果。

如果仅有以上所述的理论，而没有一个能按工件半径RB，铣刀盘刀尖半径Rd，所述偏心距e，计算出能保证精度的每次铣削的z向宽度即铣削宽度b值的数学模型或称数学表达式，那么做工艺试验就会有点盲目，要靠经验、靠测量、靠反复多次试验才能得出合理可行的铣削宽度b值。

为了能够正确选定所述铣削宽度b值，本发明由附图1推导出工件外圆柱面任意点的曲率半径Ogi的数学表达式为：

Ogi=RB2+e2-2eRbCOSθi]]>

式中：RB为工件理论半径；

e为所述的偏心距；

Rd为铣刀盘刀尖回转半径；

θi为e的投影OdG与Odi的夹角；

i为变量，i为在图1所示第4象限中的铣刀盘刀尖回转曲线上的任意点。

可用计算机通过上述数学表达式进行计算，并绘制图表(附图2)，按Ogi即工件半径在尺寸公差范围之中，选定切削宽度1/2b值。也就是说，当铣刀盘回转一周，在其回转轴线上下，各形成1个铣削宽度1/2b值，即铣削宽度b值＝1/2b值×2。在铣削宽度b值范围内，工件外圆柱面能符合“柱面”要求，并进行尺寸精度验算，在满足图样设计精度的条件下，选取切削宽度b值。