曹永輝

（寶雞機床集團有限公司，陜西寶雞，721013）

1 引言

本文介紹的數(shù)控立式車銑中心是一款帶BBT40車主軸和BT40銑主軸的高效立式車銑中心，機床具有X、Z兩個直線軸和C一個旋轉(zhuǎn)軸的三軸聯(lián)動功能，不帶Y軸，配西門子828D數(shù)控系統(tǒng)，車、銑模式無縫集成，車、銑主軸直驅(qū)結(jié)構(gòu)，三軸全閉環(huán)控制，配合32工位鏈?zhǔn)降稁旒?1寸中實液壓三爪卡盤，可用于盤套類零件的精密、高效車銑復(fù)合加工。

2 數(shù)控立式車銑中心應(yīng)用

針對一些復(fù)雜精密盤類零件既有車工序又有銑工序的加工，早期的加工工藝為采用普通數(shù)控車床加工車工序，再采用立式加工中心配合專用夾具二次裝夾定位加工銑工序，這種加工工藝只能解決一些簡單零件的加工，而且非常消耗人力和時間，更不能保證現(xiàn)有航空、航天等高精密零件的加工精度要求，因此為了保證此類零件的加工精度和提高零件的加工效率，一般采用數(shù)控車銑中心完成零件一次性裝夾來實現(xiàn)零件的車、銑加工工序。

在使用數(shù)控立式車銑中心加工零件時，為了保證車、銑零件的加工精度，首先我們要檢驗機床的車主軸和銑主軸零點，即機床零點標(biāo)定，機床零點標(biāo)定方法為：

首先檢查X軸與C軸回轉(zhuǎn)中心沿Y方向高度差：

a.用卡盤裝夾試件；

b車刀座裝夾鏜刀，旋轉(zhuǎn)主軸，在試件中心鏜孔φA；

c.沿X軸移動距離R，用銑主軸鏜孔φB；

d.用三坐標(biāo)測量φB與φA孔中心距離L；

e.計算X軸與C軸回轉(zhuǎn)中心沿Y方向高度差H。

然后測配X軸與C軸回轉(zhuǎn)中心沿Y方向高度：

a.測量所有銑主軸箱滑塊配磨墊厚度值；

b.根據(jù)X軸與C軸回轉(zhuǎn)中心沿Y方向高度差H配磨配磨墊厚度至要求；

c.安裝配磨墊驗證X軸與C軸回轉(zhuǎn)中心沿Y方向高度差H。

d.對機床零點重新設(shè)定數(shù)控車銑中心中心C軸，利用銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)的合成運動來實現(xiàn)對工件的切削加工。

3 提出問題

立式車銑中心在不帶Y軸功能的情況下完成車削加工后，如何完成零件的銑削圓孔加工呢？

通常立式車銑中心完成零件的車加工后，再進行銑削圓孔加工工序，在銑削加工與主軸同心的圓孔時，只需要選擇刀具尺寸與孔尺寸大小一致的刀具，刀具移動至主軸中心，刀具旋轉(zhuǎn)即可完成加工；若要銑削與主軸中心偏心圓孔，一般需采用在同一個平面內(nèi)的兩個直線軸插補銑圓，即采用機床的X和Y軸兩個直線軸來實現(xiàn)插補銑圓，因該立式車銑中心無Y軸，只能采用X軸與C軸（即一個直線軸和一個旋轉(zhuǎn)軸）插補銑圓。

4 工藝驗證

首先采用X軸與C軸G01直線插補銑圓的方式加工，數(shù)控立式車銑中心三爪卡盤夾持工件，找正□任意一邊與X軸平行，設(shè)置C軸零點，通過C軸旋轉(zhuǎn)，用銑削的方式完成圓的加工，銑削加工的運動方式為X軸朝工件方向進給，C軸完成0°～180°旋轉(zhuǎn)，X軸朝工件相反方向進給，C軸完成180°～360°旋轉(zhuǎn)。

零件加工完后采用三坐標(biāo)檢測工件，發(fā)現(xiàn)采用X軸與C軸G01直線插補銑圓的方式加工的偏心圓孔圓度為0.1左右，不能滿足圖紙要求。分析原因為，采用G01直線插補銑圓相當(dāng)于無數(shù)小線段拼接的圓，無數(shù)控系統(tǒng)處理，內(nèi)圓表面有凹凸點，導(dǎo)致加工內(nèi)圓圓度不良。

5 工藝優(yōu)化

結(jié)合采用X軸與C軸G01直線插補銑圓的方式加工偏心圓孔精度不良問題，現(xiàn)采用X軸與C軸G02／G03圓弧插補銑圓加工工藝優(yōu)化：

一般使用G02／G03圓弧插補功能，需采用在同一個平面內(nèi)的兩個直線軸插補，即采用機床的X和Y軸兩個直線軸來實現(xiàn)直線插補銑圓，因該立式車銑中心無Y軸，只能采用X軸與C軸（即不在同一個平面內(nèi)的一個直線軸和一個旋轉(zhuǎn)軸）插補銑圓，因此需要采用西門子數(shù)控系統(tǒng)TRANSMIT運動轉(zhuǎn)換功能（見圖1）。

圖1 通過TRANSMIT銑削車削工件的端面

西門子TRANSMIT運動轉(zhuǎn)換功能是數(shù)控系統(tǒng)將編程的進給指令從笛卡爾坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實際坐標(biāo)系，這里的Y軸是西門子數(shù)控系統(tǒng)利用TRANSMIT運動轉(zhuǎn)換功能生成的虛擬軸，在數(shù)控車銑中心加工偏心圓編程時只需用X軸與虛擬Y軸編寫G03圓弧插補程序即可。

現(xiàn)已有數(shù)控立式車銑中心采用西門子數(shù)控系統(tǒng)TRANSMIT運動轉(zhuǎn)換功能，數(shù)控編程G03程序，圓弧插補銑削加工某零件φ508分度圓上φ9.525圓孔為例：

通過優(yōu)化機床系統(tǒng)參數(shù)，調(diào)整切削參數(shù)及程序路徑，多次加工驗證銑孔圓度，對比切削參數(shù)及銑孔圓度的實測精度，由最初的X軸與C軸直線插補G01方式，調(diào)整為X軸與C軸圓弧插補G03方式，總結(jié)出在立式車銑中心兩軸機床采用X軸與C軸圓弧插補G03方式銑圓，通過三坐標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn)該方法銑孔圓度可以達到0.01以內(nèi)，達到預(yù)期效果及零件圖紙要求。

6 結(jié)論

數(shù)控立式車銑中心兩軸圓弧插補銑圓的加工工藝應(yīng)用，在不增加機床Y軸的情況下，不但解決了復(fù)雜零件一次裝夾完成車加工及銑加工的問題，而且驗證了不帶Y軸的西門子數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床采用X軸與C軸圓弧插補G03方式可實現(xiàn)兩軸圓弧插補銑圓的零件加工，為今后復(fù)雜典型零件車、銑加工的推廣和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。