浅谈普通机床加工的曲面零件工艺

李闪林

摘 要：一般用来加工样式比较单一的零件的机床，我们称之普通机床。用普通机床加工出具有弧形曲面的零件是机床生产商最为关注的问题。本文就将对普通机床中的零件切割刀的支撑进行分析和研究，并且以特别案例的形式对具有曲面的零件在普通机床上的加工工艺进行剖析，从而得出能够提高零件加工密度和效率的方法。

关键词：普通机床；曲面加工；工艺研究

1 概述

对于轴流转浆式水轮机中的零件的加工工艺研究可以通过将把整个轴流转浆式水轮机分为转动叶片和转轮体来进行研究。通常情况下，转动叶片在机械中的是有4-6片的，这些叶片的形状都有普通机床加工为具有一定曲度的扇形，在外缘型线上表现为一个曲面。普通机床就是依照相关的要求中有关大小和外形上的内容，对这些叶片进行加工，这样才能保证加工出来的零件时能够正常的在轴流转浆式水轮机中工作。另外，普通机床对零件加工是需要将叶片的形状进行相应的调整的。这些调整细化到零件的各个不同的部分。

利用普通机床用传统的方法对零件进行弧形线加工时，都需要有模型的辅助，才能够完成。这种模型通常都是通过两个刀架、呈弧形的靠模，以及装有弹簧的刀杆来制作完成的。带有弹簧的刀杆带动着刀具依照着靠模的形状运转，刀具在这样的运转下就会在加工的零件上留下其户型的运动轨迹，这就是过去普通机床对曲面零件的加工原理。

2 设备要求

普通机床比较擅长加工简单造型的零件，对于加工曲面零件，普通机床就必须具备一些特有的工具，例如刀架、靠模、带有弹簧的刀杆，以及有一个比较大的加工范围。关于普通机床加工的零件的尺寸范围的计算方法，应该是其带弹簧的刀杆的两倍，以及机床加工时的转轮的直径和靠模长度尺寸，这三者数值加起来所得到的结果，就是机床加工的零件的尺寸范围。

如果带弹簧的刀杆长为0.6m，普通机床的转轮直径为2.5m，靠模的长度大小为3m，那么这台普通机床就可以加工大小为5m以内的零件。不过一般的转浆水轮机的转轮直径在3m，正常情况下其可以加工的零件尺寸范围可以大于5m。大于5m的零件制作的立车会为生产的某些方面带来一定的困难，有些还会让生产成本增加，所以我们要把零件的尺寸进行改良，省略机床加工中的一些装置，最终让水轮机转轮叶片的加工更加完善化。

如果水轮机的转轮叶片直径定位2.5m，那么就需要机床加工出3.4m的立车零件，这种情况下，采用普通机床传统的靠模装置精心加工是很难达到加工要求的。取消靠模装置的使用，普通机床要完成对零件的曲面加工工序，就需要从机床的刀具方面入手来解决问题。刨床加工道具就有一种加工弧形零件的样板刀，由样板刀加工出的零件的数据是十分符合要求的。

但是这种样板刀也存在着一个缺点，当样板刀进行加工时，其余零件的接触面积很大，刀具和样板刀之间都会受到很大的切削力，从结构上来说，立车与刨床是不相同的，在切削的方式上也存在着差异。然而，且切削的方式又决定了样板刀和零件在切削过程中受到的切削力的大小。刀具的要求是受加工方式的影响的，要达到不同的加工效果，那么刀具索要达到的要求也会不一样，为了保证零件最终的加工效果，即弧面的曲度要满足加工要求，那么就要使用特变的样板刀来对零件进行加工。

仅仅只有样板刀的要求是不够的，与此同时还要找到正、装夹和对刀等环节和刨床在满足零件加工最终想过所有具备的条件，可以发现这些条件也是不一样的。为了保证机床对零件的加工过程中不出现工件的挤动，或者是刀具出现松动的可能性，在进行装夹和对到环节是都需要特别的小心谨慎，才能不耽误工程进度的同时，加工出满足要求的零件。

要是加工过程不得不使用靠模装置，机床对零件的加工位置的选择也有特别的要求。这个时候，机床对叶片的加工位置应该选在叶片全关闭处，如果机床的转轮直径在2-3m范围内饰，那么走刀的实际长度也会是70-100nm之间，这样将会有利于机床的样板刀对零件曲面加工的进行。

立车使用的样板刀和刨床之间是很相似的，在利用普通机床加工的叶片的外圆弧线很长的情况下，可以把样板刀直接做成两块来对零件进行加工。相反的情况下，一块样板刀就能完成零件的弧线型设计了。

3 注意事项

利用样板刀对轴流转浆式水轮机的零件叶片进行加工之前，必须要对叶片的旋转垂直线和中心线进行必要的标注的，这样做的目的是为了保证加工出的叶片零件是高精度的。在加工的一开始，需要对刀具的位置进行固定，这个固定位置必须要依照固定的牢固性、稳定性和准确性的要求。与此同时还要保证刀具中心线和轴流转浆式水轮机的转轮叶片中线之间是重合的。

机床在对零件进行弧面加工的过程中，难免造成机床样板刀和零件之间较大的接触面积而造成的零件松动或者是刀具受到切削力被磨损的情况。为了减小这种损耗，就需要将样板刀对零件的切削方式进行改进，这样的话，在工程进行中，切削力和进刀量的数值上就会有所减少。如果不是对零件进行精加工的话，样板刀在零件上留下的走刀轨迹是球形轨道长度和转轮叶片外圆直径共同决定的，这个数据是可以直接通过计算得到的。

如果是进行精加工，那么立车在对刨床进行走刀时就不能使用自动走刀的方式，这样才能保证控制的进刀量在手动的控制下是高准确性的。在进行手动景倒是，要时时关注刀具的变化情况，在刀具与零件的接触过程中，一旦接触面积过大，或者是刀台出现强烈的抖动，甚至发出怪声，那么就要立刻停止走刀。

最后对加工完成的零件进行精度检查，要把零件装到刀架上，并使之保持一个旋转的状态，这个时候再用工具对二者之间的差距进行测量。

4 小结

样板刀的使用对于立车来说是非常有益的。它即解决了立车的设备能力问题，又将机床的功能发挥到了极致，并且还将这个加工过程的成本降低，充分的探索出了立车对弧形曲面零件加工的最高效的方式。

参考文献：

[1]刘凡，周靖明.普通机床加工曲面零件工艺研究[J].无线互联科技，2012（06）：94.

[2]郭勋德.基于普通机床回转功能曲面数控加工技术的研究[D].山东大学，2007.

[3]王晓晖.基于凸轮加工技术的数控车床编程方法的设计与实现[D].吉林大学，2013.endprint