■漢川數(shù)控機(jī)床股份公司 （陜西漢中 721300） 白翔文 趙 璐 任德勇 徐寶華

工件調(diào)頭加工難點(diǎn)及解決方法

■漢川數(shù)控機(jī)床股份公司 （陜西漢中 721300） 白翔文 趙 璐 任德勇 徐寶華

摘要：為解決大型零件的調(diào)頭加工問(wèn)題，以刨臺(tái)式數(shù)控鏜銑加工中心為例，提供一種新的加工方案，利用數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的高精度回轉(zhuǎn)定位性能，消除了二次找正過(guò)程中的人為因素誤差。采用一種新的測(cè)量方法，步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，保證了工件兩端內(nèi)孔的精度要求。

在機(jī)械零件的加工過(guò)程中，工件的調(diào)頭加工一直是加工工藝的難點(diǎn)。當(dāng)工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上調(diào)頭加工時(shí)，如何保證工件兩端加工尺寸的精度要求，例如位置度、同軸度和對(duì)稱度等要求，是工藝技術(shù)人員及操作人員首要考慮的問(wèn)題。通常采用的方法是先在工件上加工一個(gè)工藝基準(zhǔn)面，然后工件待加工的兩端都以此基準(zhǔn)面作為參照進(jìn)行加工，此種方法雖然簡(jiǎn)單，但是效率很低，工人在每次調(diào)頭加工時(shí)都要進(jìn)行兩次對(duì)刀（基準(zhǔn)對(duì)刀、主軸對(duì)刀），勞動(dòng)強(qiáng)度較大，無(wú)法體現(xiàn)數(shù)控加工機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，也不利于批量加工。另外，對(duì)于大型工件來(lái)說(shuō)，因受工件尺寸、形狀，機(jī)床加工范圍等因素的限制，很難使用加工工藝基準(zhǔn)面的方法對(duì)工件二次找正。那么，有沒(méi)有一種行之有效的方法來(lái)更好地解決大型零件的調(diào)頭加工問(wèn)題呢？本文將介紹一種新的加工方式，為以后大型工件的調(diào)頭加工提供參考和依據(jù)。

1. 解決方案

使用我公司自產(chǎn)設(shè)備刨臺(tái)式數(shù)控鏜銑加工中心HPBC1320，以調(diào)頭鏜孔加工為例，介紹一種加工方案。由于工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上裝夾時(shí)，很難保證鏜孔中心線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線共面，若在工件端面有多個(gè)孔時(shí)，更是無(wú)法保證。假設(shè)工件裝夾后一端的鏜孔中心線偏離其調(diào)頭回轉(zhuǎn)軸線距離為e，那么在回轉(zhuǎn)調(diào)頭后，另一端的待鏜孔中心線則偏離鏜刀中心的距離為2e，如圖1所示。

圖1

此時(shí)則需要移動(dòng)工件或鏜刀的位置，使得待鏜孔中心線與鏜刀中心軸線同軸才可進(jìn)行另一端的加工。在機(jī)床中寫(xiě)入加工子程序如下，將其定義為系統(tǒng)M指令，使得后序的找正工作由機(jī)床程序自動(dòng)完成：

O9024(M150)

NO6084=150

#1=#4001

#2=#4003

#3=#5025（讀取B軸機(jī)床坐標(biāo)）

#4=#5201（讀取X軸機(jī)床坐標(biāo)）

#5=？

#6=#5-#4

#7=2*#6

#9=1000

G91G00X#7

G04X0.1

IF[#3LE180]GOTO200

#8=#3-180

GOTO300

N200#8=180+#3

N300G90G01B#8 F#9

G04X1.

G#1G#2

M99

%

上述子程序?qū)⒐ぜ{(diào)頭加工時(shí)參照的基準(zhǔn)面，由工件加工出的實(shí)體面轉(zhuǎn)化至過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線并與主軸回轉(zhuǎn)軸線平行的虛擬面。程序中將工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線共面時(shí)X軸的機(jī)械坐標(biāo)賦值給#5，在工件調(diào)頭前由系統(tǒng)讀取當(dāng)前X軸機(jī)械坐標(biāo)賦值給#4。由#4與#5進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算得出偏差值e，執(zhí)行數(shù)控指令自動(dòng)移動(dòng)X軸坐標(biāo)及B軸坐標(biāo)完成調(diào)頭及調(diào)頭后的對(duì)正工作。因此，在后臺(tái)寫(xiě)入上述子程序后，在工件加工主程序中只需調(diào)用M150指令，即可自動(dòng)執(zhí)行工件處于工作臺(tái)任意位置的調(diào)頭找正。由上述可見(jiàn)，此加工方案的優(yōu)點(diǎn)有：①由主程序調(diào)用系統(tǒng)M代碼，由子程序自動(dòng)執(zhí)行調(diào)頭指令，快捷方便。②省去了工件調(diào)頭后的二次找正，不需加工工藝基準(zhǔn)，達(dá)到了簡(jiǎn)化工藝、節(jié)約材料之目的。③充分利用了數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的高精度回轉(zhuǎn)定位性能，消除了二次找正過(guò)程中的人為因素誤差。

2. 應(yīng)用難點(diǎn)

此方法的難點(diǎn)在于工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線共面時(shí)X軸的坐標(biāo)值的確定。該坐標(biāo)在子程序中以常量的方式賦值給#5，其準(zhǔn)確性直接影響到工件的調(diào)頭誤差。因此，該坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量方法是解決調(diào)頭加工問(wèn)題的關(guān)鍵。

常用的方法一般是用專用工裝或者用專用的量具進(jìn)行檢測(cè)。專用工裝雖然檢測(cè)起來(lái)比較快捷直觀，但是工裝加工精度要求較高，加工難度較大；專用量具（例如圓柱角尺）檢測(cè)起來(lái)較為復(fù)雜，一般工廠并不配備。而且此坐標(biāo)一經(jīng)確定，短時(shí)間內(nèi)無(wú)需更改，所以工裝和量具的利用率較低，并且由于要保證精度，工裝和量具的存放也會(huì)造成不便。因此，對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)這兩種方法都不夠經(jīng)濟(jì)。

3. 一種新的測(cè)量方法

利用機(jī)床之機(jī)械坐標(biāo)系，千分表、平尺測(cè)量上述坐標(biāo)值，如圖2所示。具體步驟如下：①先將千分表固定在鏜桿的一側(cè)，注意表?xiàng)U不易過(guò)長(zhǎng)，以確保測(cè)量裝置的剛性。②將平尺放置在工作臺(tái)的一側(cè)，千分表觸頭觸及平尺表面，移動(dòng)鏜桿W軸并調(diào)整平尺，確保其表面與W軸平行后將其固定。③轉(zhuǎn)動(dòng)和升降鏜桿，千分表讀數(shù)顯示為最大值時(shí)，將該點(diǎn)指針調(diào)零，記錄X軸的機(jī)械坐標(biāo)值a。④縮回鏜桿，將工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，移動(dòng)工作臺(tái)至位置二處后伸出鏜桿，轉(zhuǎn)動(dòng)鏜桿并調(diào)整X軸，使千分表讀數(shù)的最大值回零位，記錄此時(shí)X軸的機(jī)械坐標(biāo)值b。⑤計(jì)算#5。

此方法所用到量具有千分表、平尺，相對(duì)比較普遍，測(cè)量步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。

圖2

4. 結(jié)語(yǔ)

工件的加工精度與機(jī)床本身的精度密不可分，因此，為了保證工件的加工質(zhì)量，對(duì)機(jī)床的維護(hù)和定期校準(zhǔn)是必不可少的。在校準(zhǔn)時(shí)，#5的值作為機(jī)床的固定幾何坐標(biāo)值也要進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

專家點(diǎn)評(píng)

調(diào)頭加工一直是鏜孔工藝的難點(diǎn)。文章以刨臺(tái)式數(shù)控鏜銑加工中心為例，介紹一種新的加工方案和測(cè)量方法，測(cè)量步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。文中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為大型工件在數(shù)控機(jī)床上的調(diào)頭加工提供了很好的參考和借鑒。

收稿日期：（20150618）