數控鏜銑床基于SIEMENS 840D加工大型精密相交斜孔

■ 中國兵器集團江山重工十五分廠 （湖北 441813） 李 慶 居大偉 張甲濤 謝正武 張 偉

需加工工件如圖1、圖2所示，工件外形尺寸為2 100mm×200mm×600mm，斜孔不但要保證與基準面的傾斜角22°，還要嚴格保證兩孔的軸線相交和對稱度、斜孔的圓度。

1. 技術原理及方法

加工此類零件的技術難點和技術方案如下：

（1）加工角度22°±0.1°時，利用機床自帶的ROT旋轉坐標系功能，XY方向插補來實現。

（2）加工孔的圓度0.03mm時，角銑頭的旋轉角度與ROT的角度相吻合（使用杠桿表和標準檢棒打表找正），避免在22°軸線方向形成橢圓。

圖 1

圖 2

（3）保證兩孔相交和對稱度時，使用自制心軸，采取打“壁厚差”的方法，調整程序中Y值來實現，消除了角銑頭回轉中心與主軸回轉中心之間的誤差，造成實際加工中直孔軸線與斜孔軸線不相交的現象。

綜上具體技術方案是首先在數控鏜銑床上，利用回轉工作臺，從兩端加工直孔，同時保證同軸度0.1mm，然后利用機床自帶的機械角銑頭，精確加工斜孔，主要分為以下幾步。

首先調整機械式角銑頭的角度，換上角銑頭（見圖3），旋轉角銑頭22°，在MDI狀態下，輸入ROT Z=-22。把旋轉坐標系打開，這樣在手動情況下，X、Y會實現聯動，最后把標準檢棒裝入角度銑頭上，打表找正，保證角銑頭旋轉角22°，消除機械旋轉誤差（見圖4）。

2. 編制加工程序

首先，設定坐標系G56，直孔的回轉中心為G56的X0和Y0，直孔的端面為G56的Z0。具體程序如下：

R1=-550；//刀具長度不一致時，修改此值。當ROT功能打開情況，并且Y＝0，刀具刀位點接近斜孔毛坯時，把此時工件坐標系的X值賦值到R1。

R2=0；//假設角銑頭的回轉中心與主軸的回轉中心存在誤差，調整程序中R2值來消除誤差，保證兩軸線相交。

G56 G90 G0；//建立坐標系。

ROT Z=-22；//坐標系旋轉繞Z軸轉22°，程序結束時也不能取消ROT指令，直到斜孔加工完以后，在MDI狀態取消ROT指令。

GO X=R1-50；//X退刀

Y=R2 Z-200；//Z-200 為斜孔的回轉中心到直孔端面的距離

M3 S300 ；

X=R1-3 ；

G1 X=R1+70 F60 ；//R1后面的值根據所使用的刀具如鉆頭或鏜刀不同，可以適當調整一下。

X=R1+200 F1000；

X=R1+270 F60 ；

X=R1-1 F1000；

G0 X=R1-50 ；

M30；//程序結束時也不能取消ROT指令，否則手動狀態下，X、Y顯示值不是程序所需要的R1、R2。

鉆完孔后，先鏜一段斜孔，然后把自制心軸穿入直孔內，使用杠桿表通過打“壁厚差”方法測量兩孔軸線的距離（注意ROT功能一定要打開），然后調整程序Y值，直到兩孔上下壁厚差的值相同，這樣才能保證兩孔相交。

3. 結語

此操作法簡單可靠、便于操作，比較容易保證斜孔的傾斜角和圓度以及兩孔的軸線相交。由于是大型工件，外形尺寸大，使用此操作法加工可以省去專用工裝，并利用公司現有的設備，一次裝夾完成，加工精度高（見圖5）。

圖 3

圖 4

圖 5

[1] 李蓓華. 數控機床操作工 [M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

[2] 李海霞，姬東偉，馬玉良.VERICUT7.2 數控加工仿真技術培訓教程 [M]. 北京：清華大學出版社，2013.