如何在立式铣床上利用立铣刀铣削成形面？

现以图12-1所示扇形板为例，介绍在X5032型立式铣床上用立铣刀铣削直线成形面的操作方法。

图12-1 扇形板

（1）图样分析

1）扇形板外形由直线、凹圆弧R40mm和凸圆弧R80mm±0.37mm、R16mm、R15mm及R5mm组成，扇形板上有定位孔φ20^+0.021₀mm，在以距孔中心R65mm圆弧线为中心的位置上有夹角为40°的10^+0.15₀mm宽的圆弧槽。

2）零件型面素线均为直线，且零件厚度为12mm，因此，属于可采用立铣刀加工的直线成形面零件。该零件加工成形后的立体形状如图12-2所示。

（2）铣削准备

1）铣刀选择与安装。

①根据外形，宜选用刃部长度大于12mm、直径为φ16mm的直柄立铣刀。本例选用外径d₀=16mm的粗齿直柄标准型立铣刀。

②根据圆弧槽尺寸，选择直径d₀=10mm的键槽铣刀。

③φ16mm立铣刀和φ10mm键槽铣刀均选用铣夹头及弹性套装夹，具体安装时须注意控制刀具伸出长度，以保证铣削时刀具有较好的刚性。

图12-2 扇形板立体形状

2）回转工作台安装和工件装夹。

①本例零件外形由直线，凹、凸圆弧组成，因此，在立铣上应选用转台铣削圆弧面，并与机床工作台配合使用，以达到圆弧与圆弧、圆弧与直线之间的连接要求。

②按规范把回转工作台安装在工作台面上。

③在回转工作台上安装垫块衬垫在工件下面，垫块的形式如图12-3所示。垫块上有定位穿孔，穿孔的直径与工件定位孔相同（本例为φ20mm），以备穿装定位心轴。垫块上有压紧工件用的螺纹孔M14×2，供旋装螺杆压紧工件。垫块自身用螺栓压板压紧在回转工作台上，其位置按加工部位的位置确定。

图12-3 垫块形式

④定位心轴是台阶轴。大端轴颈尺寸与转台中心定位孔相同，本例为φ40f7，小端轴径与工件定位孔相同，本例为φ20f7。在加工R16mm、R80mm圆弧面与R65mm位置圆弧槽时，可用心轴定位，操作时把φ40mm轴颈装入回转工作台定位孔，垫块和工件以φ20mm定位孔套装在心轴φ20mm轴颈上，使工件φ20mm定位孔与回转工作台回转中心同轴。

⑤在垫块上的螺孔内旋装螺栓，使用压板压紧工件。待工件加工部位调整至加工位置后，再用螺栓压板把垫块连同工件装夹在回转工作台上。工件定位装夹如图12-4所示。

3）工件表面划线和连接点位置的测定。

①在工件表面涂料，以专用心轴定位，把工件放置在回转工作台面的垫块上，利用心轴端部的中心孔，用划规划出R16mm圆弧、R65mm中心圆弧线及宽10mm槽两侧圆弧、R80mm圆弧。

图12-4 扇形板定位装夹

②把专用心轴装夹放置在划线平板上的分度头自定心卡盘内，把工件套装在心轴上，用千斤顶支撑工件（见图12-5），用游标高度卡尺在工件坯料中部划出中心线Ⅰ，然后把工件放置在平板上，在中心线Ⅰ与R65mm圆弧交点上打样冲眼，用划规以该交点为基点，取出圆弦槽两端中心。弦长S按下列公式计算

S=2Rsinθ

式中 S——待求弦长（mm）；

θ——弦长对应中心角（°）；

R——圆弧半径（mm）。

本例中

③以圆弧槽两端中心为圆心，划出槽两端R5mm圆弧，并划出R15mm圆弧。

图12-5 用千斤顶支撑工件

④在工件R40mm凹圆弧中心处放置一个与工件厚度相同的平铁，在平铁表面涂料。以φ20mm孔中心为圆心，以56mm为半径在平铁上取圆弧，再以R15mm中心为圆心，以55mm为半径，取圆弧与前圆弧相交，获得R40mm凹圆弧中心，然后用划规划出R40mm圆弧与R16mm、R15mm两凸圆弧相切。用钢直尺分别连接R16mm、R40mm中心连线和R15mm、R40mm中心连线，得出两个切点位置。

⑤用钢直尺按垂直中心线Ⅰ的方位取出75mm尺寸与R80mm圆弧交点，然后由此交点沿R16mm圆弧切线方向划出工件直线部分。

⑥以φ10mm圆柱为R5mm样板，划R5mm圆弧与R80mm圆弧及直线相切。

⑦在工件上加工轮廓的划线部分打上样冲眼，注意在连接点上打上样冲眼。

（3）铣削操作步骤

1）粗铣外形。把工件装夹在工作台面上，下面衬垫块，用压板压紧，按划线手动进给粗铣外形。(www.xing528.com)

2）铣R40mm凹圆弧面。把工件装夹在回转工作台上，垫上垫块，按划线找正R40mm圆弧。找正时可先把找正用针尖位置调整至距回转工作台中心40mm处，然后移动工件，使工件上划线与圆转台R40mm圆弧位置重合。找正后压紧工件，粗、精铣R40mm圆弧面。找正方法如图12-6所示。

3）铣直线部分。把专用心轴φ40mm轴颈装入回转工作台中心孔内，把垫块、工件套入心轴，用压板压紧工件，转动回转工作台，找正直线部分与工作台进给方向平行，然后粗、精铣直线部分至划线位置。

图12-6 找正方法

4）铣R16mm圆弧面。调整工作台，用环表法使铣刀中心处于回转工作台中心位置，紧固横向工作台，使刀具通过调整纵向工作位置处于工件左侧。转动回转工作台，找正直线部分与R16mm圆弧切点（切点是φ20mm圆心向直线部分作垂线的垂足）和φ20mm孔中心的连线与纵向平行，记下回转工作台位置刻度Ⅰ。随后找正R16mm与R40mm切点和φ20mm孔中心连线与纵向平行，记下回转工作台位置刻度Ⅱ。铣削时，由刻度Ⅰ处逐步切入，转动回转工作台进行铣削至刻度Ⅱ。粗、精铣R16mm圆弧面至划线位置达到图样要求。

5）铣R80mm圆弧面。横向工作台位置不变，调整纵向工作台和回转工作台，使铣刀处于R80mm圆弧左侧，以划线为参考，逐步切入，粗、精铣R80mm圆弧面达到图样要求。因R80mm圆弧有公差要求，在铣削中应使用游标卡尺测量加工尺寸，测量时可借助φ20mm孔壁，精加工后R80mm圆弧面至φ20mm孔壁实际尺寸应在70mm±0.37mm范围内。

6）铣圆弧槽。

①换装8mm键槽铣刀。

②参照划线，调整纵向工作台，使铣刀中心处于R65mm圆弧位置上。

③调整回转工作台，用手转动铣床主轴，使铣刀刀尖回转轨迹与槽一端圆弧划线相距1mm，做好回转工作台起始位置刻度Ⅰ，回转工作台沿槽向转过40°，做好回转台终止位置刻度Ⅱ，用手转动铣床主轴，观察铣刀刀尖回转轨迹与Ⅱ位置槽另一端圆弧划线是否相距1mm。

④在起始位置刻度Ⅰ逐步升高垂向工作台，深度12mm分两次铣削，粗铣圆弧槽。

⑤换装10mm键槽铣刀，用百分表检测铣刀两刃是否同圆，偏差范围应在0.05mm之内。

⑥按回转工作台刻度Ⅰ至Ⅱ，深度12mm一次铣成，精铣圆弧槽至图样尺寸。

7）铣R15mm圆弧面。换装φ16mm立铣刀，找正R15mm圆弧中心与回转工作台同轴，找正R15mm圆弧与R80mm圆弧中心连线与纵向平行，记下刻度Ⅰ，转动回转工作台，找正R15mm圆弧中心与R15mm圆弧同R40mm圆弧相切的切点连线与纵向平行，记下刻度Ⅱ。调整纵向工作台，使铣刀处于工件左侧，从刻度Ⅱ位置逐步切入，铣至刻度Ⅰ位置，粗、精铣R15mm圆弧面达到图样要求。

8）铣R5mm圆弧面。用目测方法找正R5mm圆弧中心与回转工作台同轴。找正操作时，首先使铣床主轴与回转工作台同轴，换装φ10mm键槽铣刀，用手转动主轴，使φ10mm铣刀刀尖回转轨迹与R5mm圆弧划线重合（见图12-7），然后压紧工件。由于R5mm圆弧面较小，故切点位置可用目测方法通过试切得到，按逆铣方式，逐步切入，粗、精铣R5mm圆弧面，注意与直线部分和R80mm圆弧连接部位圆滑相切。

图12-7 铣R5mm圆弧面

（4）检验与测量

1）外观检验。曲线外形是由直线和凹、凸圆弧连接而成的，因此，分段铣削可能在连接部位产生切痕。每次连接铣削时应注意找正起始位置和终止位置，操作时，应随时注意仔细观察连接部位是否圆滑。

2）圆弧槽检验。本例圆弧槽夹角40°±30′在铣削时是通过回转工作台的起始刻度与终止刻度来达到的。检验测量时，可借助塞规，首先检验槽宽是否达到要求，然后把工件按加工装夹位置固定在回转工作台上，把塞规分别插入槽起始位置和终止位置，用百分表校核同一侧。当起始位置一侧读数与回转工作台转过40°时塞规同一侧读数一致时，即达到了图样要求。检验测量圆弧槽夹角如图12-8所示。

图12-8 检验测量圆弧槽夹角

3）圆弧面尺寸检验。用游标卡尺分别借助φ20mm孔壁检测R16mm、R65mm、R80mm圆弧面；用圆弧样板检测R15mm、R5mm圆弧面；用φ80mm塞规或圆柱棒测量R40mm凹圆弧面。测量时可通过观察缝隙来进行判断。

4）型面素线检验。型面素线应垂直于两平面，因此检测时可用直角尺检测素线是否与两端平面垂直，同时检验各圆弧面与直线部分素线是否平直。

（5）质量分析

1）曲线外形连接不圆滑，原因是：

①划线不准确。

②切点位置确定错误。

③回转工作台转动角度错误。

2）圆弧尺寸不准确，原因是：

①划线错误或偏差较大。

②铣削过程中检测不准确。

③圆弧加工位置找正不准确。

④加工操作时切深过量。

3）表面质量差，原因是：

①铣削用量不当，回转工作台回转进给速度过大或不均匀。

②铣削方向选择错误，引起梗刀等。

③铣刀粗铣后磨损未及时调换，精铣表面质量差。

④回转工作台主轴、传动系统间隙过大。