■北方重工集團(tuán)重大部件加工分公司 （遼寧沈陽 110141） 劉麗華 何海洋

高效五軸加工技術(shù)應(yīng)用

■北方重工集團(tuán)重大部件加工分公司 （遼寧沈陽 110141） 劉麗華 何海洋

北方重工集團(tuán)有限公司是在沈陽重型機械集團(tuán)有限責(zé)任公司和沈陽礦山機械（集團(tuán)）有限責(zé)任公司合并重組的基礎(chǔ)上組建的國有獨資公司。2007年并購法國NFM公司后，成為跨國經(jīng)營企業(yè)。北方重工現(xiàn)擁有四個工業(yè)園區(qū)，即沈陽研發(fā)制造工業(yè)園區(qū)、沈陽鑄鍛工業(yè)園區(qū)、營口臨港研制基地和法國里昂研制中心，占地面積160萬m2，員工總數(shù)10 000余人。

1. 主要產(chǎn)品和加工特點

北方重工主導(dǎo)產(chǎn)品包括隧道工程裝備、電力裝備、建材裝備、冶金裝備、礦山裝備、煤炭機械、石油壓裂裝備、港口裝備、環(huán)保裝備、鍛造裝備、傳動機械、汽車電器和大型鑄件及工程總包項目。加工件特點以超大超重超高、懸伸超長和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點。

加工案例1：刀軸螺旋面為復(fù)雜曲面，制造精度要求高，在f348mm尺寸外圓表面加工54mm尺寸溝槽并且螺旋角為2°25′必須保證與相關(guān)件在數(shù)值上一致，刀體導(dǎo)程為25 903.548 57mm，長度為2 100mm，并要求與相關(guān)件螺旋旋向相反。如圖1所示，保證加工后螺旋槽對應(yīng)部分相對于對稱線對稱。對于此類螺旋曲面的加工，在沒有五軸聯(lián)動加工時需要制造專用的輔助設(shè)備，且無法保證曲面的精度，同時對于沿螺旋線空間垂直定位的各孔的加工，則更無法實現(xiàn)。

加工案例2：如圖2所示，玻璃鋼筒體為橢圓形曲面，銑削加工難度大，橢圓長邊3 500mm，短邊1 6 0 0 m m，整體高度達(dá)2 330mm，中間有兩處凸臺，有倒圓角R40mm與R20mm過渡，工件最薄處厚度達(dá)15mm，要求工件外表面加工精度達(dá)Ra=6.3μm，兩頭端面達(dá)Ra=12.5μm，加工過程中需進(jìn)行一次調(diào)個裝卡，無法保證加工精度，普通機床加工難度大且難測量，此類工件使用五軸加工更容易實現(xiàn)，走程序檢測更方便。

圖1　螺旋刀軸

圖2　玻璃鋼筒體、俯視圖橢圓結(jié)構(gòu)

2. 五軸機床主要參數(shù)

數(shù)控8m×20m銑車復(fù)合機床，由德國希斯公司生產(chǎn)，動梁、龍門移動式結(jié)構(gòu)可以加工大噸位工件，較移動式工作臺更能承重，可以滿足工件一站式加工，精度有保證。

機床固定臺尺寸6 000m m ×15 000m m，加工件最大寬度7 000mm，加工件最大長度19 000m m，加工件最大高度5 000mm，Z軸行程3 000mm。W軸行程4 000mm，C軸旋轉(zhuǎn)范圍±270°，A軸旋轉(zhuǎn)范圍±95°。

數(shù)控系統(tǒng)：西門子840D。

3. 存在的問題及前景展望

我公司現(xiàn)有VMG6七軸五聯(lián)動數(shù)控的機床本身A軸和C軸不能

實現(xiàn)刀具的長度補償和半徑補償功能，要保證螺旋刀軸的一對旋轉(zhuǎn)方向?qū)ΨQ的螺旋槽及空間螺旋線定位把合孔位置關(guān)系，需要通過外部計算刀具補償參數(shù)，計算過程復(fù)雜。玻璃鋼筒體同樣不能進(jìn)行半徑補償。

通過軟件建立的空間立體模型，設(shè)計出適合我公司機床的X、Y、Z、A、C軸同時聯(lián)動的模擬運動軌跡，再利用外部軟件對螺旋刀軸、玻璃鋼筒體加工所使用的各刀具的長度及半徑補償進(jìn)行計算，最后形成可在本公司機床加工的五軸聯(lián)動NC程序。螺旋刀軸、玻璃鋼筒體五軸聯(lián)動加工的實現(xiàn)，為我公司在復(fù)雜曲面的大、中型零件的加工奠定堅實的基礎(chǔ)，提高了我公司的生產(chǎn)加工能力。

五軸聯(lián)動加工是目前世界上最先進(jìn)的單通道最高聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)，可應(yīng)用于各種復(fù)雜曲面的加工，用途廣泛，刀具補償問題有待改善。

圖3　8m×20m數(shù)控銑車復(fù)合機床

收稿日期：（20150714）