卸料端端蓋上孔的加工與編程方法

■黑龍江廣播電視大學(xué)富拉爾基分校 （齊齊哈爾 161042） 王占平

卸料端端蓋上孔的加工與編程方法

■黑龍江廣播電視大學(xué)富拉爾基分校 （齊齊哈爾 161042） 王占平

摘要：在大型核電產(chǎn)品零部件上，經(jīng)常會出現(xiàn)斜孔、斜面和斜槽等加工特征，機(jī)床需要配備角度銑頭實(shí)現(xiàn)角度變化才能加工，在編程、對刀和測量等方面都要有所考慮，工藝方法和編程方法確定是否合理，根據(jù)實(shí)際情況給予解決和改善，提高了工作的準(zhǔn)確性和效率。

大型數(shù)控銑鏜床一般都配備數(shù)控鏜銑頭，有直角角度銑頭、可調(diào)角度銑頭、萬能角度銑頭和伸長銑頭等，可方便調(diào)整加工的角度和位置，如果能編程控制銑頭的角度，就更為方便省力，也能保證加工的精度要求，提高工作效率。大型工件上的斜槽、斜孔等較多，除了將工件按角度裝夾外，更多考慮工件體積太大，而選擇用調(diào)整角度銑頭的方法完成斜面、斜槽和斜孔的加工。在加工的工件直徑達(dá)11m，大型卸料端端蓋上總共加工540個(gè)孔，如果不考慮刀具、編程和機(jī)床的結(jié)構(gòu)問題，加工效率會大大降低。

1. 工作準(zhǔn)備

（1）任務(wù)描述。卸料端端蓋（見圖1）為鑄鋼材料，凈重26 356kg，最大直徑達(dá)10 922mm。其上共有252個(gè)斜孔，直徑均為52mm的通孔。第一排孔的初始角度為6.429°，兩排孔間隔12.857°，圓錐面上各孔分布圓直徑為φ4 019m m、φ5 255mm、φ5 746 mm、φ6 445 mm、φ7 525 mm、φ8 016 mm、φ8 850 mm、φ9 341 mm、φ9 735 mm。其中φ4 019mm分布圓上孔的最大鉆通深度195mm，其余各孔的鉆通深度140mm。

加工該零件選用橫梁移動式數(shù)控龍門鏜銑床，工作臺最大承載200t，立柱間距6m，主軸錐孔ISO60，橫梁升降行程3.2m，工作臺縱向（X）行程18m。特別適用于零件本身重量大，工件長度較長的黑色金屬和有色金屬的各種平面、曲面、空間曲面和孔的數(shù)控加工。滑枕銑頭在配置各種附件銑頭的情況下，可以在工件一次裝夾中按給定的程序自動連續(xù)地完成5個(gè)面上的銑、鏜、鉆、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等多工序多工位的加工。卸料端端蓋由4部分組成，合為一個(gè)整體，考慮到直徑太大，超過機(jī)床立柱間距，拆開兩部分，分別加工其上各孔。同時(shí)考慮工件太大，不能傾斜裝夾加工斜孔，所以機(jī)床要配備數(shù)控萬能角銑頭。

圖1　卸料端端蓋

（2）制定加工工藝。該零件大致經(jīng)過如下工序過程：劃線→粗加工90°結(jié)合面→四件把合到一起把牢→劃全線→粗加工各端面、外圓和錐面→MT探傷→劃線→精修90°結(jié)合面符圖及其上各孔→四件把合→精車各部符圖→MT探傷→劃線→鉆錐面上各孔→去掉工藝焊塊→清整、去毛刺→交檢。本文要研究鉆錐面上各孔的方法，完成加工的最后一道工序，零件（兩件把合在一起）內(nèi)錐面向上順工作臺平放（見圖2）按結(jié)合面及法蘭上端面（A—A剖右端面）找正，按內(nèi)孔定心，精度0.1mm，按程序完成各孔的加工。

（3）刀具的正確選用。該零件上孔的數(shù)量太多，工件材料為鑄鋼材質(zhì)，有很高的硬度，如果選用普通麻花鉆，鉆削速度會受到限制，同時(shí)對鉆頭的刃磨質(zhì)量提出很高的要求，鉆削效率會大大降低。所以選用目前較為先進(jìn)的內(nèi)冷式機(jī)夾刀片淺孔鉆（見圖3），也稱為U鉆，刀桿可重復(fù)使用，刀片選用立方氮化硼材料，鉆削若干孔后，可更換刀片改善鉆削情況。鉆頭尾部裝有減振夾柄，可將鉆削的噪聲降至60d B以下。同時(shí)裝有內(nèi)冷裝置，鉆孔時(shí)，U鉆切削液從刀具內(nèi)部噴出，在冷卻刀具的同時(shí)，還有助于排出切屑。

（4）工件裝夾與安裝。受機(jī)床寬度的影響，需要將工件拆開成兩部分，平放在工作臺上，邊緣處放墊鐵，并拉表找正。工件坐標(biāo)系設(shè)在工件的邊緣處，Z向零點(diǎn)設(shè)在距離工件上表面1 389.317mm處，符合圖樣的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，如圖2所示。

（5）調(diào)整銑頭。機(jī)床上裝N0.5萬能角銑頭，角銑頭有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸B和C，為了準(zhǔn)確編程完成鉆孔任務(wù)，讓B和C軸中心交點(diǎn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，才能準(zhǔn)確控制銑頭的角度和位置，首先按圖3所示找到銑頭中心位置，具體過程為裝萬能角銑頭，并安裝靠棒，將銑頭調(diào)整到圖4a所示水平位置，找一參照物，上表面加工精度較高（平面度和表面粗糙度），把量塊放在靠棒與參照物上表面間，感到拖滯則為對刀成功，銑頭中心距離參照物上表面為50+40/2＝70mm。取出量塊，側(cè)移銑頭，Z軸負(fù)向移動70mm，并將相對坐標(biāo)系中Z置零。

卸下靠棒，安裝刀具，并調(diào)整銑頭到圖4b所示位置，同樣用量塊對刀操作，對刀成功后，查看相對坐標(biāo)的Z值為550mm，計(jì)算550-50＝500（mm）值為刀尖到銑頭回轉(zhuǎn)中心的距離，即為刀長值。按刀尖對刀后，自然就得到銑頭中心到被測面間的準(zhǔn)確位置。鉆孔前，將刀具刀軸角度調(diào)整為繞B軸15°，注意旋轉(zhuǎn)角度與被加工孔的方向要一致，防止將孔鉆錯(cuò)。

圖2　工藝簡圖

圖3　U鉆

圖4　萬能銑頭確定回轉(zhuǎn)中心

2. 編程

（1）編程指令。①可編程的零點(diǎn)偏移TRANS、ATRANS：TRANS為絕對編程零位偏置，參考基準(zhǔn)是當(dāng)前設(shè)定的有效工件零位，即使用G54～G599中設(shè)定的工件坐標(biāo)系。而ATRANS附加可編程零位偏置，參考基準(zhǔn)為當(dāng)前設(shè)定的或最后編程的有效工件零位，該零位也可以是通過指令TRANS偏置的零位。加工大型零件時(shí)，常用該指令實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的平移，后面直接跟X、Y、Z方向的平移量。②可編程旋轉(zhuǎn)ROT、AROT：

對于某些圍繞中心旋轉(zhuǎn)得到的特殊輪廓形狀，如果根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的實(shí)際加工軌跡進(jìn)行編程，就會使坐標(biāo)值計(jì)算的工作量大大增加，而通過坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)功能，可以大大減少編程計(jì)算的工作量。ROT絕對可編程零位旋轉(zhuǎn)，參考基準(zhǔn)為G54～G599指令建立的工件坐標(biāo)系零位。而AROT附加可編程零位旋轉(zhuǎn)，參考基準(zhǔn)為當(dāng)前有效的設(shè)置或編程的零點(diǎn)。指令后跟旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度，大型機(jī)床上，加工斜面、斜槽和斜孔時(shí)常用該指令完成。

（2）編寫程序。程序名必須以兩個(gè)英文字母開頭，該程序名為CX2a。R1為每一排孔的起始角度值；R2為加工第二塊時(shí)角度的附加量，在R1的基礎(chǔ)上附加90°；R0為水平尺寸轉(zhuǎn)換為錐面尺寸的轉(zhuǎn)換量；首先調(diào)整銑頭角度，B軸轉(zhuǎn)過15°，與孔的角度一致，再繞C軸轉(zhuǎn)過要加工某排孔的角度；其次調(diào)整坐標(biāo)平面的角度，先繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)R1所賦的角度，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)15°，坐標(biāo)平面與刀具軸線垂直，最后坐標(biāo)系平面向上平移刀長距離，以使鉆孔深度不受刀具長度影響。最后編程如下：

CX2a

R1=6.429

R2=90+R1

R0=2*COS（15）

N05 G54G90G00X0Y0Z1500FS M03

N10 B=15

C=R2

ROT Z=R1

AROT Y= -15

ATRANS Z=R10

N15 X1500 Y0 Z300

N20 MCALL CYCLE81（10，0，5，—200）

N30 X=9735/R0

N35 X=9341/R0

N40 X=8850/R0

N45 X=8016/R0

N50 X=7525/R0

N55 X=6445/R0

N60 X=5746/R0

N65 X=5255/R0

N70 X=4019/R0

MCALL

N75 G00 Z100

ROT

N90 G00 G40 Z2000

M30

3. 結(jié)語

加工數(shù)量較多的斜孔時(shí)，除了選用合適的機(jī)床，注重編程方法外，選用高效的刀具也是必要手段之一，所以選用目前較為先進(jìn)的內(nèi)冷式機(jī)夾刀片淺孔鉆，鉆削時(shí)切屑會被切削液反向沖出，飛出很遠(yuǎn)，近距離工作人員不能接近。鑒于邊緣處的孔較容易加工，選用普通麻花鉆鉆削，最終加工結(jié)果如圖5所示。

圖5　加工結(jié)果

收稿日期：（20150112）