1  序言

在我厂某产品的加工过程中，右侧板的加工难度大，精度要求高，板尺寸为2200mmx1650mm，板厚47mm，平行度要求0.04mm，导轨面的平行度要求0.015mm，板的最薄处只有14mm，加工过程中极易变形。板中间有一条深19mm、R60.75mm、长1630mm的圆弧槽，若采用普通镗削加工，无法加工浅长圆弧槽；若采用球刀进行分层加工，一是加工时间长，二是我厂重型龙门铣床主轴转速无法达到要求，加工过程中极易产生形变，因此，如何在高效加工的同时还能较好地控制形变已成为实际生产中急需解决的瓶颈问题。

结合以往加工经验，将万向角度头旋转一个固定角度，利用小刀盘来铣削较长的浅圆弧槽的方案[1]，可解决加工难题。

2  加工原理

将机床主轴（万向角度头）倾斜一定角度，用小刀盘沿加工轴线运动轨迹中的一段椭圆弧来近似代替加工圆弧，用较小刀盘加工出大半径圆弧面，可以先通过理论计算，确定主轴或万向角度头的倾斜角度。再通过绘图软件确认椭圆弧和实际圆弧的误差，进行最终加工[2]。

3  设计计算

要想用小刀盘加工出理想的圆弧面，必须先对角度铣头倾斜角度进行计算，选择合适大小的铣刀盘，在电脑上进行模拟误差检验[3]。

3.1 角度铣头应扳角度β

角度铣头应扳角度B的计算公式如下

式中，d是铣刀直径(mm)；D是工件圆弧直径（mm）；h是工件被加工的圆弧弦高（mm） 。

3.2 盘铣刀直径d的最小与最大极限值的选用

应满足：所铣削圆弧开口的弦长L≤盘铣刀直径d≤所铣削圆弧的直径D。可以按式（2）计算出所加工圆弧弦长L

实际选用的铣刀直径d不得小于L，且越大越好，当刀盘直径d越接近加工圆弧直径D时，精度越高，角度铣头所扳角度越大。

4  加工应用

现将我厂用小直径铣刀加工大直径圆弧的铣削方法介绍如下。

4.1 加工参数的选择及计算

按图样及工艺要求，圆弧槽长1630mm，取加工圆弧槽半径为60.75mm，直径121.5mm，加工圆弧弦高为19.75mm，刀盘直径90~121.5mm。刀盘选用尽量越大越好，刚好我厂有直径115mm铣刀盘，取刀盘直径d=115mm，加工圆弧直径D=121.5mm，加工弦高h=19.75mm代入式（1），计算得β=66.79°，所扳角度在万向角度头合理加工范围内，满足加工条件。

4.2 利用绘图软件检验加工中圆弧段精度误差

如图1所示，通过CAD软件将直径115mm的圆倾斜66.79°后，投影为一个长半轴长115mm、短半轴长105.69mm的椭圆，将加工圆弧直径121.5mm的圆与椭圆下方的大圆弧相切，截取弦高h=19.75mm，检查加工圆弧与刀盘倾斜后的椭圆弧的误差值。

图1 CAD示意

由图1可以看出，所加工圆弧与刀盘倾斜后所形成的椭圆弧高度吻合，相差处仅为0.028mm，完全满足加工要求，此办法可行。

4.3 加工实例

选用直径115mm刀盘，将万向角度头旋转66.79°后，进行圆弧面的铣削加工，效率将大大提升。采用此方法适用于加工D值较大、弦高h较小、长度较长的浅圆弧槽，可大大简化加工步骤，提高加工效率，加工完成后效果如图2所示。

图2 加工完成后效果

5  结束语

此方法操作性强，加工效率高，在普通铣床上就可以实现，特别是对于较长的浅圆弧面，对于不好加工、费时费力的情况具有相当大的优势。为保证普通铣床加工圆弧槽的精度及质量，在圆弧近似法原理的基础上，应科学选择圆弧面的加工刀具，并合理进行角度铣头偏转角度的确定，通过模拟误差检验，保证小刀盘近似铣削圆弧槽的质量及综合效率。