一种大型工件平面圆弧槽加工装置及利用该装置铣圆弧槽的方法

摘要

本发明公开了一种大型工件平面圆弧槽加工装置及利用该装置铣圆弧槽的方法，包括底板、圆弧轨迹进给装置、铣削深度调整装置和铣刀导向装置，铣削深度调整装置与圆弧轨迹进给装置连接，铣削深度调整装置实现铣削刀具在铣削深度上的进刀调整，圆弧轨迹进给装置固定在底板上实现铣削刀具圆周方向的进刀，铣刀导向装置与圆弧轨迹进给装置平行设置且在水平方向上连接，铣刀导向装置的中心线与圆弧轨迹进给装置的中心线之间的水平距离等于待加工圆弧的加工半径，底板上设置有校验弧槽。该大加工装置及铣弧形槽的方法，可以现场对大型工件平面圆弧槽进行加工制作，实现了圆弧槽深度≤0.5mm的加工要求，结构简单、操作方便、经济实用，成本低，加工精度高。

说明书

技术领域

本发明涉及铣削加工技术领域，涉及一种大型工件平面圆弧槽加工装置及利用该装置铣圆弧槽的方法。

背景技术

目前，金属工件平面圆弧槽部位加工，常规加工方法采用数控铣床加工，但是对于外形尺寸大、重量重的大型工件加工，数控铣床加工存在较大困难，首先是工件的装夹难题，数控铣床加工工件装夹平台限制了所加工工件的外形尺寸，其次在数控铣床满足大型工件加工要求时，加工费用需很大的投入。

中国专利文献（公告日： 2011年2月9日，公告号： CN201735844U）公开了一种弧槽加工工具，其包括：一直角定位框架，其包括一水平边和一垂直边；一定位孔，垂直贯穿所述水平边，所述定位孔靠近所述水平边的外端部设置；一加工孔，靠近所述水平边的内端部设置，所述加工孔垂直贯穿所述水平边，并在所述垂直边上形成一弧形槽。该弧槽加工工具使得弧槽的加工简便易行，通过钻削的方式便能达到铣加工或数控加工的效果，从而简化了生产工艺，降低了生产成本。

中国专利文献（公告日： 2013年7月31日，公告号： CN203091823U）公开了一种圆弧槽铣加工装置。该装置，包括底座、旋转机构、固定机构和限位机构，所述旋转机构包括旋转轴、旋转平台、固定螺母板、螺杆和手柄；固定机构包括压板、压板螺栓和垫块，垫块设置在旋转平台边缘，压板螺栓穿过压板中部的通孔与旋转平台连接；限位机构包括限位螺钉Ⅰ和限位螺钉Ⅱ，限位螺钉Ⅰ设置在旋转平台前侧的底座上，限位螺钉Ⅱ设置在旋转平台左侧的底座上。本实用新型的有益效果是有效地降低了工人的劳动强度，而且操作过程中的人为控制因素大大降低，提高了加工效率，提高了产品合格率。

中国专利文献（公告日： 2014年3月12日，公告号：CN103624304A）公开了轴向变化的空间圆弧槽的加工方法涉及轨道客车转向架的空间圆弧槽加工领域，该加工方法在圆弧插补时，将圆弧分为若干线段，采用直线插补方式，在加工平面内沿着与刀具平行的轴向方向进给，实现空间圆弧的加工，插补时系统自动计算刀具半径参数，解决了轴向变化而导致系统无法计算刀具半径以及轴向方向插补空间圆弧的难题，既提高了效率，又保证了加工质量。尤其适用于在空间或刀具受限制的特殊情况下，无法在垂直于加工平面的方向进行圆弧插补的圆弧加工方式。

发明内容

本发明的第一个发明目的是为了克服现有大型工件平面圆弧槽铣削在数控铣床加工中存在的上述不足，而提供一种结构简单、使用方便、减少费用投入，并且能满足圆弧槽加工的大型工件平面圆弧槽加工装置。

本发明的第二个发明目的是提供一种利用大型工件平面圆弧槽加工装置铣圆弧槽的方法。

本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种大型工件平面圆弧槽加工装置，该平面圆弧加工装置与摇臂钻床配合使用，包括底板、圆弧轨迹进给装置、铣削深度调整装置和铣刀导向装置，所述的铣削深度调整装置与圆弧轨迹进给装置连接，所述的铣削深度调整装置实现铣削刀具在铣削深度上的进刀调整，所述的圆弧轨迹进给装置固定在底板上实现铣削刀具圆周方向的进刀，所述的铣刀导向装置与圆弧轨迹进给装置平行设置且在水平方向上连接，所述的铣刀导向装置的中心线与圆弧轨迹进给装置的中心线之间的水平距离等于待加工圆弧的加工半径，所述的底板上设置有校验弧槽。该大型工件平面圆弧槽加工装置，通过摇臂钻床作为动力装置，实现铣削刀具旋转切削力，通过圆弧轨迹进给装置实现铣削刀具沿固定半径作圆周路径行走，通过铣削深度调整装置实现铣削深度调整，通过底板上的校验弧槽实现对待加工工件圆弧槽位置的校正，保证铣削加工的加工精度，该大型工件平面圆弧槽加工装置，能够在大型工件所在地的现场进行弧槽加工，并且能够实现圆弧槽深度≤0.5mm的加工要求，该加工装置、结构简单紧凑、占空小、操作运输方便、减少了大型设备的投入，成本低实用性强。

作为优选，所述的圆弧轨迹进给装置包括心轴和旋转支架，所述的心轴垂直设置在底板上且设置在校验弧槽的圆弧中心位置，所述的旋转支架与心轴转动连接，所述的旋转支架实现铣削刀具沿心轴中心作圆周路径进给。心轴既实现了与底板的连接又能够实现弧槽圆心的定位校正，保证弧槽加工的精确性，而旋转支架既方便实现铣削刀具在圆周方向的进刀，又方便铣刀导向装置的设置实现铣削刀具与摇臂钻床的动力连接。

作为优选，所述的铣削深度调整装置包括上调整垫圈和下调整垫圈，所述的下调整垫圈套设在旋转支架下方的心轴上，所述的上调整垫圈套设在旋转支架上方的心轴上，所述的上调整垫圈的上端通过压紧垫圈和压紧螺母定位。通过调整上调整垫圈和下调整垫圈可以实现铣削刀具的进刀深度，可以完成不同深度的铣削加工。

作为优选，所述的旋转支架包括一体设置的旋转柄、旋转座和导向座，所述的旋转座的轴线和导向座的轴线平行设置，所述的旋转座与心轴旋转连接。 旋转支架的上述结构保证了圆弧槽加工半径的要求，操作方便快捷。

作为优选，所述的铣刀导向装置包括钻套和滚珠轴承，所述的滚珠轴承设置在导向座内，所述的钻套与滚珠轴承连接并延伸到导向座下端面，所述的钻套与滚珠轴承通过卡簧轴向定位，所述的钻套的上端设置有钻床主轴箱连杆连接柄，所述的钻套的下端内部设置有铣削刀具安装孔，所述的滚珠轴承的中心至心轴的距离为圆弧加工半径。钻套上端与摇臂钻床主轴箱连杆连接下端安装铣削刀具，实现动力的传递，

作为优选，铣刀导向装置与摇臂钻床主轴箱连杆连接并通过摇臂钻床带动实现铣削加工。

本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种利用权利要求1所述的大型工件平面圆弧槽加工装置铣圆弧槽的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：调整大型工件，使大型工件呈水平放置，并将摇臂钻床吊运至弧槽加工范围的上方，调整摇臂钻床使其与大型工件处于垂直状态；

步骤2：在大型工件表面标划出待加工圆弧槽的边线及圆弧中心；

步骤3：将铣削刀具与大型平面圆弧槽加工装置中的铣刀导向装置连接，大型平面圆弧槽加工装置摆放大型工件上，并使底板上的圆弧轨迹进给装置的中心线对准步骤2中划出的待加工工件的圆弧中心，使底板上的校验弧槽对准步骤2中划出的圆弧槽的边线，对圆弧槽加工轨迹进行校验，校验准确后，利用定位挡块将平面圆弧槽加工装置中的底板固定在大型工件上；

步骤4：调整铣削深度调整装置，使铣削刀具切削深度控制在0.5mm～2mm左右，同时调整圆弧轨迹进给装置使其能够灵活转动；

步骤5：松开摇臂钻床摇臂和主轴箱锁紧装置，移动摇臂钻床臂柱与主轴箱，将钻杆插入铣削刀具导向装置，并将进刀主轴箱手柄扳到手动位置；

步骤6：启动摇臂钻床进行圆弧槽切削加工，人工扳动圆弧轨迹进给装置，使铣削刀具沿弧形轨迹进刀加工工件；

步骤7：重复步骤4、步骤5、步骤6，每次铣削加工一层深度的弧形槽后，采用深度游标卡尺进行测检，以确保最终铣削加工至设计加工深度，完成大型工件平面圆弧槽的加工。该方法，可以实现在大型工件所在现场进行实地加工，无需要对大型工件进行夹紧定位操作，而是将加工装置直接设置在工件上面，操作方便快捷，加工精度高，经济实用。

作为优选，步骤3中的铣刀导向装置包括钻套和滚珠轴承，所述的滚珠轴承设置在导向座内，所述的钻套与滚珠轴承连接并延伸到导向座下端面，所述的钻套与滚珠轴承通过卡簧轴向定位，所述的钻套的上端设置有钻床主轴箱连杆连接柄，所述的钻套的下端内部设置有铣削刀具安装孔，所述的滚珠轴承的中心至心轴的距离为圆弧加工半径，铣削刀具与铣削刀具安装孔连接。

作为优选，步骤4中的圆弧轨迹进给装置包括心轴和旋转支架，所述的心轴垂直设置在底板上且设置在校验弧槽的圆弧中心位置，所述的旋转支架与心轴转动连接，所述的旋转支架实现铣削刀具沿心轴中心作圆周路径进给；所述的旋转支架包括一体设置的旋转柄、旋转座和导向座，所述的旋转座的轴线和导向座的轴线平行设置，所述的旋转座与心轴旋转连接；铣削深度调整装置包括上调整垫圈和下调整垫圈，所述的下调整垫圈套设在旋转支架下方的心轴上，所述的上调整垫圈套设在旋转支架上方的心轴上，所述的上调整垫圈的上端通过压紧垫圈和压紧螺母定位。

作为优选，步骤4的具体操作过程为：旋开压紧螺母，取出压紧垫圈和旋转支架，更换下调整垫圈，装入旋转支架，更换上调整垫圈，使铣削刀具切削深度控制在0.5～2mm左右，放入压紧垫圈，旋入压紧螺母并使旋转支架能灵活转动。

本发明的有益效果是：该大型工件平面圆弧槽加工装置及利用该装置铣圆弧槽的方法，可以现场对大型工件平面圆弧槽进行加工制作，通过多次调整能够实现圆弧槽深度≤0.5mm的加工要求，并且该加工装置结构简单、操作方便、经济实用，减少了大型加工设备的投入，成本低，加工精度高，经济效益明显。

附图说明

图1是本发明大型工件平面圆弧槽加工装置的一种分解结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是本发明大型工件平面圆弧槽加工装置的一种应用结构示意图；

图中：1、底板，2、圆弧轨迹进给装置，3、铣削深度调整装置，4、铣刀导向装置，5、校验弧槽，6、心轴， 7、旋转支架，8、上调整垫圈，9、下调整垫圈，10、压紧垫圈，11、压紧螺母，12、旋转柄，13、旋转座，14、导向座，15、钻套，16、滚珠轴承，17、卡簧，18、钻床主轴箱连杆连接柄，19、铣刀安装孔，20、大型工件，21、摇臂钻床，22、定位挡块，23、铣削刀具。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1、图2所示的实施例中，一种大型工件平面圆弧槽加工装置，该平面圆弧加工装置与摇臂钻床配合使用，包括底板1、圆弧轨迹进给装置2、铣削深度调整装置3和铣刀导向装置4，铣削深度调整装置3与圆弧轨迹进给装置2连接，铣削深度调整装置3实现铣削刀具在铣削深度上的进刀调整，圆弧轨迹进给装置2固定在底板1上实现铣削刀具圆周方向的进刀，铣刀导向装置4与圆弧轨迹进给装置2平行设置且在水平方向上连接，铣刀导向装置4的中心线与圆弧轨迹进给装置2的中心线之间的水平距离等于待加工圆弧的加工半径，底板1上设置有校验弧槽5。

圆弧轨迹进给装置2包括心轴6和旋转支架7，心轴6垂直设置在底板4上且设置在校验弧槽5的圆弧中心位置，旋转支架7与心轴6转动连接，旋转支架7实现铣削刀具沿心轴6中心作圆周路径进给。

铣削深度调整装置3包括上调整垫圈8和下调整垫圈9，下调整垫圈9套设在旋转支架7下方的心轴6上，上调整垫圈8套设在旋转支架7上方的心轴6上，上调整垫圈8的上端通过压紧垫圈10和压紧螺母11定位。

旋转支架7包括一体设置的旋转柄12、旋转座13和导向座14，旋转座13的轴线和导向座14的轴线平行设置，旋转座13与心轴6旋转连接。

铣刀导向装置4包括钻套15和滚珠轴承16，滚珠轴承16设置在导向座14内，钻套15与滚珠轴承16连接并延伸到导向座14下端面，钻套15与滚珠轴承16通过卡簧17轴向定位，钻套15的上端设置有钻床主轴箱连杆连接柄18，钻套15的下端内部设置有铣刀安装孔19，滚珠轴承16的中心至心轴6的距离为圆弧加工半径。

铣刀导向装置4与摇臂钻床主轴箱连杆连接并通过摇臂钻床带动实现铣削加工。

.一种利用大型工件平面圆弧槽加工装置铣圆弧槽的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：调整大型工件20，使大型工件20呈水平放置，并将摇臂钻床21吊运至弧槽加工范围的上方，调整摇臂钻床21使其与大型工件20处于垂直状态；

步骤2：在大型工件20表面标划出待加工圆弧槽的边线及圆弧中心；

步骤3：将铣削刀具23与平面圆弧槽加工装置中的铣刀导向装置4连接，平面圆弧槽加工装置摆放大型工件20上，并使底板1上的圆弧轨迹进给装置2的中心线对准步骤2中待加工工件的圆弧中心，使底板1上的校验弧槽5对准步骤2中划出的圆弧槽的边线，对圆弧槽加工轨迹进行校验，校验准确后，利用定位挡块22将平面圆弧槽加工装置中的底板1固定在大型工件20上；

步骤4：调整铣削深度调整装置3，使铣削刀具23切削深度控制在0.5mm～2mm左右，同时调整圆弧轨迹进给装置2使其能够灵活转动；

步骤5：松开摇臂钻床21摇臂和主轴箱锁紧装置，移动摇臂钻床21臂柱与主轴箱，将钻杆插入铣刀导向装置4，并将进刀主轴箱手柄扳到手动位置；

步骤6：启动摇臂钻床21进行圆弧槽切削加工，人工扳动圆弧轨迹进给装置2，使铣削刀具23沿弧形轨迹进刀加工工件；

步骤7：重复步骤4、步骤5、步骤6，每次铣削加工一层深度的弧形槽后，采用深度游标卡尺进行测检，以确保最终铣削加工至设计加工深度，完成大型工件平面圆弧槽的加工。

步骤3中的铣刀导向装置4包括钻套15和滚珠轴承16，滚珠轴承16设置在导向座14内，钻套15与滚珠轴承16连接并延伸到导向座14下端面，钻套15与滚珠轴承16通过卡簧17轴向定位，钻套15的上端设置有钻床主轴箱连杆连接柄18，钻套15的下端内部设置有铣刀安装孔19，滚珠轴承16的中心至心轴6的距离为圆弧加工半径，铣削刀具23与铣刀安装孔19连接。

步骤4中的圆弧轨迹进给装置2包括心轴6和旋转支架7，心轴6垂直设置在底板4上且设置在校验弧槽5的圆弧中心位置，旋转支架7与心轴6转动连接，旋转支架7实现铣削刀具沿心轴6中心作圆周路径进给；旋转支架7包括一体设置的旋转柄12、旋转座13和导向座14，旋转座13的轴线和导向座14的轴线平行设置，旋转座13与心轴6旋转连接；铣削深度调整装置3包括上调整垫圈8和下调整垫圈9，下调整垫圈9套设在旋转支架7下方的心轴6上，上调整垫圈8套设在旋转支架7上方的心轴6上，上调整垫圈8的上端通过压紧垫圈10和压紧螺母11定位。

步骤4的具体操作过程为：旋开压紧螺母11，取出压紧垫圈10和旋转支架7，更换下调整垫圈9，装入旋转支架7，更换上调整垫圈8，使铣削刀具23切削深度控制在0.5～2mm左右，放入压紧垫圈10，旋入压紧螺母11并使旋转支架7能灵活转动。

该大型工件平面圆弧槽加工装置，与摇臂钻床21配合使用、臂柱与主轴箱锁紧采用机械锁紧方式，圆弧轨迹进给装置2、铣削深度调整装置3、铣刀导向装置4和铣削刀具23，大型工件20、定位挡块22一起实现对大型工件平面圆弧槽的铣削加工。以底板1作为该加工装置的固定基础，心轴6与底板1进行焊接固定，心轴6作为圆弧加工的中心，旋转支架7用于滚珠轴承16、钻套15的固定，轴向固定采用上下两个卡簧17实现，滚珠轴承16的中心至心轴6的距离即为圆弧加工半径，心轴6下部放入下调整垫圈9，再放入旋转支架7，心轴6上部依次放入上调整垫圈8及压紧垫圈10，最后旋入压紧螺母11。工作时，钻套15与摇臂钻床21主轴箱连杆和铣削刀具23进行连接，通过调整上调整垫圈8和下调整垫圈9的高度，实现铣削刀具23铣削深度的调整，通过摇臂钻床21主轴箱带动铣削刀具23作切削运动，通过人工扳动旋转支架7使铣削刀具23沿心轴6作圆弧进刀。

具体操作过程（见图3），利用该平面圆弧槽加工装置进行大型工件平面圆弧槽加工包括以下步骤：

步骤1：将大型工件20调到水平位置，并将摇臂钻床21吊运至大型工件20的加工范围内，摇臂钻床21调整到与大型工件20垂直。

步骤2：在大型工件20表面划出待加工圆弧槽边线及圆弧中心。

步骤3：将铣削刀具23与该大型工件平面圆弧槽加工装置上的钻套15连接，并将该大型工件平面圆弧槽加工装置旋转在大型工件20上，使底板1上的心轴6中心以及校验弧槽5对准步骤2中划出的圆弧中心和待加工圆弧槽，校验圆弧槽加工轨迹，利用定位挡块22将底板1固定在大型工件20上。

步骤4：旋开压紧螺母11，取出旋转支架7，更换适合加工需要的上调整垫圈8和下调整垫圈9，装入旋转支架7，使铣削刀具23切削深度控制在0.5～2mm左右，旋入压紧螺母11，压紧螺母11不宜过紧，确保旋转支架7能灵活转动。

步骤5：松开摇臂钻床21摇臂和主轴箱锁紧装置，移动摇臂钻床21臂柱与主轴箱，将钻杆插入钻套15，进刀主轴箱手柄扳到手动位置。

步骤6：启动摇臂钻床21切削圆弧方槽，人工扳动旋转支架7上的旋转柄12，使铣削刀具23沿弧形轨迹加工工件。

步骤7：重复步骤4、步骤5、步骤6，每次铣削一层后，采用深度游标卡尺进行检查，最终铣削至设计深度，完成大型工件平面圆弧槽的加工。

通过摇臂钻床作为动力装置，实现铣削刀具旋转切削力，通过该大型平面圆弧槽加工装置实现铣削刀具沿固定半径作圆周路径行走，通过更换上下调整垫圈，实现铣削深度调整。可以实现大型工件平面圆弧槽加工，实现圆弧槽深度≤0.5mm的加工要求，并且该装置、结构简单、操作方便、减少大型设备投入经济效益明显。