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        高強(qiáng)度鋼板過渡坡口加工工藝

        2021-05-28 07:39:52李云
        金屬加工(冷加工) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:程序方法

        李云

        徐工消防安全裝備有限公司 江蘇徐州 221000

        1 序言

        隨著工程機(jī)械產(chǎn)品性能的日益完善,工程機(jī)械產(chǎn)品向著輕量化、智能化方向發(fā)展。輕量化的產(chǎn)品不僅能夠降低工程機(jī)械的能耗,還能提升作業(yè)性能。為了減輕產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件質(zhì)量,在結(jié)構(gòu)件的設(shè)計過程中,經(jīng)常采用薄鋼板與厚鋼板對接焊的方法,這樣不僅滿足了結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度要求,還降低了其整體質(zhì)量。采用這種焊接方式需要在鋼板上加工過渡坡口,本文就高強(qiáng)度鋼板過渡坡口的加工工藝展開研究,通過使用多種方法加工該類型坡口,為加工其他同類型工件提供參考依據(jù)。

        2 工件分析

        圖1為一種舉高噴射類消防車臂架結(jié)構(gòu)上的側(cè)板,材質(zhì)為Q890D高強(qiáng)鋼。工件邊緣是一個由15°坡口及30°坡口組成的過渡坡口,該坡口無法直接使用等離子切割機(jī)氣割成形,現(xiàn)場使用立式加工中心進(jìn)行加工。

        3 加工設(shè)備及刀具

        加工設(shè)備為友嘉VB-715A三軸立式加工中心,工作臺尺寸為1600mm×715mm,數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 0i-MF,刀具為山特維克可樂滿R390型φ40mm玉米銑刀(見圖2)。

        4 工件的裝夾方式

        工件在機(jī)床工作臺上的裝夾方式及工件坐標(biāo)系的位置如圖3所示,為保證過渡坡口的鈍邊與機(jī)床的X軸平行,使用壓板將工件壓緊。

        圖1 舉高噴射類消防車臂架結(jié)構(gòu)上的側(cè)板

        圖2 山特維克可樂滿R390型φ40mm玉米銑刀

        圖3 工件的裝夾方式及工件坐標(biāo)系的位置

        5 使用宏程序編程進(jìn)行加工

        根據(jù)圖1中的A-A剖視圖,將過渡坡口的角度、板厚和坡口長度等參數(shù)設(shè)置成變量(見圖4),使用宏程序編程進(jìn)行加工,這樣就提高了程序的通用性,可以加工不同板厚及不同角度的過渡坡口。

        圖4 宏程序中的變量示意

        使用可編程參數(shù)輸入幾何補(bǔ)償?shù)募记杉庸ぴ撨^渡坡口??删幊虆?shù)輸入幾何補(bǔ)償?shù)闹噶畲a為G10 L12 P_ R_,其中P是刀號,R是刀具補(bǔ)償值(使用G90絕對值編程模式,此處R為刀具半徑值)。

        程序代碼如下:

        T1M06

        #1=37

        #2=6

        #3=30

        #4=15

        #5=15(鋼板厚度)

        #6=600(過渡坡口的長度)

        #8=20(刀具半徑)

        #10=0.2(#4坡口的每層切削深度)

        #11=20(刀具半徑)

        #12=#2*TAN[#3]

        #13=0.1(#3坡口的每層切削深度)

        G0G54X0Y0

        G0Z100

        M03S800

        M08

        N10G0G40X-60Y0

        G0Z#5

        G10L12P1R#8

        G0G40X-60Y0

        G0G42Y#1D1F500

        G01X#6F500

        G00G40Z100

        #5=#5-#10

        #9=#10/TAN[#4]

        #8=#8+#9

        IF[#5GE#2]GOTO10

        N20G0G40X-100Y0

        G0Z#2

        G10L12P2R#11

        G0G40X-60Y0

        G0G42Y#12D2F500

        G01X#6F500

        G00G40Z100

        #2=#2-#13

        #14=#13*TAN[#3]

        #11=#11+#14

        IF[#2GE0]GOTO20

        G0Z200

        M05

        M30

        使用該程序,在刀具允許的范圍內(nèi),可以加工不同板厚的任意角度組合的過渡坡口,操作工只需要根據(jù)圖樣,更改程序開頭的變量即可。該程序?qū)⒌毒甙霃皆O(shè)為一個變量,該變量的初始值為真實(shí)的刀具半徑數(shù)值,加工過程中每往下切削一層,刀具半徑數(shù)值就會相應(yīng)發(fā)生變化,并使用G10L12的代碼將刀具半徑值寫入機(jī)床的刀補(bǔ)寄存器。一般情況下,對于較平緩的坡口,每層的切削深度應(yīng)盡量設(shè)置得小一些;對于較陡峭的坡口,每層的切削深度可以盡量設(shè)置得大一些,這樣能夠在提升工件表面質(zhì)量的同時兼顧加工效率。使用VERICUT軟件對程序進(jìn)行校驗(yàn)(見圖5),并檢查工件最終加工完成的形狀(見圖6),說明程序準(zhǔn)確無誤。

        圖5 使用VERICUT軟件校驗(yàn)程序

        圖6 使用VERICUT軟件檢查工件最終加工完成的形狀

        6 NX軟件編程方法

        除了使用上述宏程序編程的方法以外,該工件還可以使用NX軟件進(jìn)行自動編程。但是自動編程的缺點(diǎn)在于程序的行數(shù)較多,且不便于操作人員現(xiàn)場修改程序,程序的通用性較差,為此針對需要開過渡坡口的不同工件,需要編制多個程序。

        該工件的過渡坡口水平方向最大長度為37mm,使用φ40mm的玉米銑刀加工,可以選擇NX軟件的型腔銑或者等高線精加工的策略進(jìn)行加工。由于經(jīng)過驗(yàn)證,使用型腔銑加工策略生成的刀具路徑略顯凌亂,因此使用等高線精加工的策略進(jìn)行加工。為了避免多次反復(fù)提刀,于是優(yōu)化刀具路徑,在“非切削移動”中設(shè)置區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)移方式為“無”,并設(shè)置轉(zhuǎn)移類型為“直接”;同時設(shè)置切削類型為“混合”。使用等高線精加工策略最終生成的刀具路徑如圖7所示。

        圖7 使用等高線精加工策略最終生成的刀具路徑

        7 兩種編程方法的比較

        對兩種編程方法進(jìn)行比較如下:用宏程序編程的方法生成的程序可以針對不同的過渡坡口進(jìn)行修改,通用性較強(qiáng),且程序的行數(shù)較少,但需要計算變量間的三角函數(shù)關(guān)系,編程耗時略長;用NX軟件生成的程序精度較高,編程速度快,但程序的通用性較差,需要針對不同尺寸的過渡坡口進(jìn)行多次編程。

        使用兩種方法生成的程序都加工出了合格成品。除了這兩種方法之外,該工件還可以使用五面體加工中心的BC軸萬向銑頭進(jìn)行加工,也可以根據(jù)坡口的角度設(shè)計相應(yīng)的夾具進(jìn)行加工。

        8 結(jié)束語

        本文針對工程機(jī)械中常見的鋼板對接過渡坡口,介紹了多種加工方法,并重點(diǎn)對宏程序編程和NX軟件自動編程方法進(jìn)行了介紹,比較了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。其中可編程參數(shù)輸入幾何補(bǔ)償?shù)募记桑约癗X等高線精加工策略中優(yōu)化刀具路徑的相關(guān)技巧,對其他同類型工件的加工具有一定的參考意義。

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