大圆弧上中心线相交斜孔的加工方法

　　1. 提出问题
　　在生产过程中会遇到这样的零件，如图1所示，该零件外形尺寸小且在圆弧上均布5个φ25H9孔，各孔中心又与圆弧中心交于同一点。如何既简单又方便地加工这些斜孔并保证精度成为一个棘手的问题。

图 1

　　2. 分析问题
　　按传统工艺方案有三种加工方法：①划线法，划出各孔位置，按线加工孔。但是由于圆弧半径大，划线困难，精度难以保证。②放置零件使其圆弧中心与工作台旋转中心重合，旋转工作台加工孔。但此种方法需要选用大规格机床（即工作台回转半径必须大于圆弧半径），并且要使两中心完全重合，操作难度极大。③利用五轴数控机床加工，这种方法简单且容易操作。但受机床限制，若无五轴机床就无法加工，并且加工成本高。如何在常规机床上加工出此类零件就成了一个迫切需要解决的问题。

　　零件在工作台任意位置放置，我们要求零件的直边与机床主轴垂直，然后夹紧，零件随工作台一起旋转，故旋转后要加工的孔将不在主轴正下方，其孔的中心和主轴中心在X轴方向将产生一段距离，工作台沿X轴方向补偿此段距离后，方能加工该孔，因此确定该补偿的距离成了难点。

　　3. 解决问题
　　（1）作图法确定补偿距离 利用AutoCAD软件在计算机上模拟画出工作台及旋转中心位置，再根据装夹位置（装夹时使零件的直边与机床主轴垂直）测量出A、B值，画出零件在工作台上的准确位置，如图2所示，工作台补偿距离A，即可加工中间孔。

图2

　　工作台按图样顺时针旋转4°，如图3所示，测量出X1值，实际加工中工作台沿X轴方向补偿距离X1，即可加工4°位置孔。

图3

　　工作台按顺时针旋转8°，如图4所示，测量出X2值，实际加工中工作台沿X轴方向补偿距离X2，即可加工8°位置孔。

图4

　　逆时针方向4°、8°孔的位置按同样方法得出X，即可加工。

　　（2）计算法确定补偿距离 以凹圆弧为例，工作台顺时针旋转β角，如图5所示，直角三角形3和直角三角形2全等，三角形3中已知一直角边为A，夹角为β/2，另一直角边通过Atan（β/2）求出；直角三角形1中，角度β已知，斜边为R、B及三角形3一直角边三段之和，由此即可求解出X。

图 5

　　工作台顺时针旋转β后工作台沿X轴方向补偿距离的计算公式为

　　X=［C＋Atan（β/2）］sinβ，其中C=R＋B

　　工作台逆时针旋转β后工作台沿X轴方向补偿距离的计算公式为

　　X=［C－Atan（β/2）］sinβ，其中C=R＋B

　　凸圆弧与凹圆弧计算方法相同，在此不再赘述，只给出计算公式。

　　工作台顺时针旋转β后工作台沿X轴方向补偿距离的计算公式为

　　X=［C＋Atan（β/2）］sinβ，其中C=R－B

　　工作台逆时针旋转β后工作台沿X轴方向补偿距离的计算公式为

　　X=［C－Atan（β/2）］sinβ，其中C=R－B

　　4. 结语
　　由于A、B值是作图或计算的基本数据，因此必须精确测量该值，可采用在工作台旋转中心定位孔内装检套检棒进行测量。为了精确测量A、B值，零件外形采用精铣加工，各面平行垂直控制在0.02mm内，外形及R圆弧表面粗糙度值Ra≤1.6mm。

　　采用以上所述方法，在我公司的TH6350卧式加工中心（工作台500mm×500mm）上成功加工出此零件，经过检验其精度满足设计要求，证明此方法经济、简单、可靠，值得推广。

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