1  序言

WD615系列回转窑上大滚轮装配用垫板结构如图1所示。垫板上R510mm圆弧槽通常采用划线后在刨床上加工，或者利用装夹工装在立式车床上加工。前者加工效率低，且精度不高；后者虽然加工效率和精度都高，但需要投入专用装夹工装，且装夹麻烦，加工成本增高，不适于单件生产。

图1　垫板结构

经研究，采用一种简易的加工方法，在普通铣床或镗床上用铣刀盘实现了加工，提高了生产效率，且精度完全符合使用要求。

2 垫板圆弧槽加工方法

垫板圆弧槽加工如图2所示，将铣刀盘倾斜一个角度θ，即可加工出圆弧槽；控制铣刀盘与工件间距离，可保证圆弧槽深度。加工过程如图3所示。

图2　垫板圆弧槽加工示意

图3　加工过程

原理分析：当倾斜角度θ为0°时，所加工的圆弧槽半径为铣刀盘半径；当倾斜角度θ为90°时，所加工的圆弧槽半径为无穷大，即为平面；当倾斜角度θ介于0°到90°之间时，所加工的圆弧槽实际为长轴为铣刀盘直径、短轴为铣刀盘直径与倾斜角度的余弦之积的椭圆弧槽，在精度允许的情况下，可近似为圆弧槽[1]。

3 倾斜角度确定方法

按简易加工方法，关键是如何确定铣刀盘的具体倾斜角度θ。按图4所示的四心近似画椭圆法[2]，设椭圆的长半轴为a，短半轴为b，经简单的数学推算，可算出椭圆的大圆弧半径R[3]

图4　四心近似画椭圆法

在图2中，椭圆的长轴为铣刀盘直径d，短轴为dcosθ，代入式（1），可推导出d、θ、R之间的关系如下

对于具体的工件，圆弧槽半径R为已知，所用铣刀盘直径d也为已知，代入式（2）可计算出倾斜角度。当然，计算过程很繁琐，可在Excel上编一个计算公式，很简单地算出倾斜角度θ的具体值。

4  误差分析

由于以上所述简易加工方法，实际上是用椭圆弧面近似地代替了圆弧面，因此，研究其理论误差成为必要。

离中心线最远的点误差最大，可通过分别按圆弧和椭圆弧计算该点的坐标值的办法，计算出理论误差，如果在允许误差范围内，则可按这种方法加工；如果超过了允许误差，可通过加大铣刀盘直径、减小倾斜角度的办法来减小理论误差，直到符合要求。

具体的计算过程较复杂，简单办法是直接在CAD中绘图测量，可快速方便地确定出理论误差值。

图1中的垫板圆弧槽，采用φ250mm铣刀盘，按式（2）计算出倾斜角度为76.9353°。在CAD中绘图测量，离中心线最远处误差仅0.1064mm，满足要求。

5  注意事项

由于本简易加工方法是用椭圆弧槽近似代替圆弧槽，为保证精度，运用此方法时需注意以下几点。

1）所选用的铣刀盘直径需大于工件所要求的圆弧槽宽度（即弦长）。

2）工件圆弧槽的宽度需小于图4中椭圆的大圆 弧弦长B，B值的计算公式如下

3）运用前需确定出理论误差值，满足工件精度要求时才能运用本方法。

6  结束语

本文介绍一种在普通铣床或镗床上加工大半径圆弧槽的简易方法，通过控制铣刀盘的倾斜角度， 利用椭圆弧面实现圆弧槽的近似加工，并得出以下结论。

1）采用简易加工方法，对符合精度要求的大半径圆弧槽加工，可提高生产效率，降低生产成本。

2）对精度要求不高的大半径圆弧槽加工，可通过调整不同的倾斜角度，在铣刀盘直径不变的情况下，加工出多种半径的圆弧槽，从而减少刀具规格的备用量，降低生产成本。

3）简易加工方法特别适合单件、小批量生产。

专家点评

文章介绍了一种在普通铣床或镗床上加工大半径圆弧槽的简易方法，并推导出了铣刀盘倾斜角度的计算公式，以及理论误差的确定方法。非常适合单件、小批量生产。

文章内容具有一定的技术传承和工艺创新，方法简单，经济实用，充分发挥普通机床和传统加工的优势，通过控制铣刀盘的具体倾斜角度，利用椭圆弧面近似地代替圆弧面加工，减少了刀具费用，提高了生产效率。