如何精确加工椭圆孔

1.加工原理

设三面刃铣刀直径为D，倾斜一个Q角，开动铣床使铣刀旋转，工作台上升则可以把在铣床工作台面上的平板中铣出一个椭圆孔来，长轴：2a=D，短轴：2b=Dcosα。

2.加工方法

（1）荒铣椭圆孔 在工件上按椭圆长轴和短轴画一个近似椭圆，确定椭圆的外形和位置。用立铣刀钻铣荒孔，按划线留3～4mm的余量（图5-134）。

使用三面刃铣刀粗铣椭圆孔，由于三面刃铣刀有一定厚度B，起切削作用的不是铣刀直径D（E—E），而是K—K，这样铣出来的椭圆短轴为2b′＞2b，长轴也有所加长。因此采用三面刃铣刀粗铣椭圆时，铣刀直径D≠2a，由于铣刀厚度B对短轴的影响大，所以计算出铣刀直径对椭圆短轴产生多大影响，再对铣刀实际使用直径进行修正。

2b′=DcosQ+2KEsinQ=DcosQ+BsinQ

2b=DcosQ

在短轴处产生的尺寸误差

Δb=2b′-2b=BsinQ

由此可见，由于三面刃铣刀存在厚度B，这样使铣出来的椭圆曲线的短轴加大了Δb=BsinQ，为此在计算铣刀直径时要减去BsinQ，才能使加工出来的椭圆曲线短轴和长轴精确。

图5-134 粗铣铣刀直径计算图

粗铣椭圆孔铣刀实际直径

D_实=2a-BsinQ

设：椭圆长半轴a=100mm，短半轴b=30mm，理论铣刀直径D=2a=200mm，铣刀厚度B=12mm

D_实=2a-BsinQ=2×100mm-3.6mm=196.4mm

Δb=BsinQ=12mm×sin17°27′=3.6mm

选择三面刃铣刀实际使用直径D_实=190mm，这样粗铣后，在椭圆长轴和短轴方向都有加工余量。

（2）粗铣和精铣椭圆型腔

1）粗精铣时，使用在刀盘上装两个硬质合金刀头（铣淬硬钢用陶瓷刀头）刀尖圆弧半径R1，提高曲面的表面质量。

2）刀具分三个刀盘三种尺寸：粗铣刀D₁=198mm（可调），半精铣刀D₂=199.9mm，精铣刀D₃=199.95mm。

刀具直径对刀方法：车一个圆孔ϕ196mm圆板，装夹在卡盘中压在工作台上，铣刀盘中装一个刀头将板孔铣成D₁=ϕ198mm孔（粗铣刀），铣成D₂=199.9mm（半精铣刀）铣成D₃=199.95mm（精铣刀，留0.05mm精调刀时用）。

3）精铣后加工出来椭圆孔的长轴、短轴尺寸和椭圆曲线形状，调整刀具直径或主轴倾斜角Q（图5-135）。

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图5-135 校对刀直径

3.加工范围

采用三面刃铣刀或刀盘装刀头铣椭圆型腔时，由于采用上、下进刀加工，铣刀直径、刀杆直径和铣刀倾斜角受到椭圆型腔短轴长度的约束。从而使型腔加工深度受到限制。从图5-136a可见：当铣刀倾斜后，从铣刀A点作水平线与刀杆一侧素线相交于F点，当2b′＞AF时方可进行加工，而且其值大得越多，可加工深度越大。当2b′＜AF时（图5-136b），工件的上平面碰到刀杆C′点，铣刀上的A点刚铣到上平面并未铣出工件，所以只能加工出半面椭圆孔。

图5-136 加工范围计算图

能否加工出完整孔或加工椭圆孔的深浅，主要取决于被加工椭圆长、短轴之比b/a，b/a的比值决定主轴倾斜角Q大小，b/a比值越大，则Q角越小，可加工的深度越深；反之，b/a的比值越小，则Q角越大，可加工的椭圆孔深越浅。因此应在加工前进行核算。

从图5-135a中可知

2b′＞AF，2b′＞FK+KA

2b′=Dcosα+Bsinα

由此可得到可加工性

粗铣

精铣

加工深度范围

H=EM-CM

CM=BMsinQ

BM=MG-BG=MG-（AGtanQ）

MG=D（铣刀直径），AG=B（铣刀厚度）

BG=BtanQ

BM=（D-BtanQ）sinQ

CM=（D-BtanQ）sinQ

故

从上述分析可见，采用倾斜铣削法加工椭圆型腔，铣削型腔的深度主要受铣刀倾斜角的影响，倾斜角越大，铣削型腔的深度越浅，如果设计上允许，可以把椭圆型腔从中分面上分开，分成为两个半面椭圆型面加工，这样加工长度即可以不限制。