卸料端端盖上孔的加工与编程方法

2015-02-19黑龙江广播电视大学富拉尔基分校齐齐哈尔161042王占平

金属加工(冷加工) 2015年11期

■黑龙江广播电视大学富拉尔基分校（齐齐哈尔 161042）王占平

卸料端端盖上孔的加工与编程方法

■黑龙江广播电视大学富拉尔基分校（齐齐哈尔 161042）王占平

摘要：在大型核电产品零部件上，经常会出现斜孔、斜面和斜槽等加工特征，机床需要配备角度铣头实现角度变化才能加工，在编程、对刀和测量等方面都要有所考虑，工艺方法和编程方法确定是否合理，根据实际情况给予解决和改善，提高了工作的准确性和效率。

大型数控铣镗床一般都配备数控镗铣头，有直角角度铣头、可调角度铣头、万能角度铣头和伸长铣头等，可方便调整加工的角度和位置，如果能编程控制铣头的角度，就更为方便省力，也能保证加工的精度要求，提高工作效率。大型工件上的斜槽、斜孔等较多，除了将工件按角度装夹外，更多考虑工件体积太大，而选择用调整角度铣头的方法完成斜面、斜槽和斜孔的加工。在加工的工件直径达11m，大型卸料端端盖上总共加工540个孔，如果不考虑刀具、编程和机床的结构问题，加工效率会大大降低。

1. 工作准备

（1）任务描述。卸料端端盖（见图1）为铸钢材料，净重26 356kg，最大直径达10 922mm。其上共有252个斜孔，直径均为52mm的通孔。第一排孔的初始角度为6.429°，两排孔间隔12.857°，圆锥面上各孔分布圆直径为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分布圆上孔的最大钻通深度195mm，其余各孔的钻通深度140mm。

加工该零件选用横梁移动式数控龙门镗铣床，工作台最大承载200t，立柱间距6m，主轴锥孔ISO60，横梁升降行程3.2m，工作台纵向（X）行程18m。特别适用于零件本身重量大，工件长度较长的黑色金属和有色金属的各种平面、曲面、空间曲面和孔的数控加工。滑枕铣头在配置各种附件铣头的情况下，可以在工件一次装夹中按给定的程序自动连续地完成5个面上的铣、镗、钻、扩孔、铰孔及攻螺纹等多工序多工位的加工。卸料端端盖由4部分组成，合为一个整体，考虑到直径太大，超过机床立柱间距，拆开两部分，分别加工其上各孔。同时考虑工件太大，不能倾斜装夹加工斜孔，所以机床要配备数控万能角铣头。

图1　卸料端端盖

（2）制定加工工艺。该零件大致经过如下工序过程：划线→粗加工90°结合面→四件把合到一起把牢→划全线→粗加工各端面、外圆和锥面→MT探伤→划线→精修90°结合面符图及其上各孔→四件把合→精车各部符图→MT探伤→划线→钻锥面上各孔→去掉工艺焊块→清整、去毛刺→交检。本文要研究钻锥面上各孔的方法，完成加工的最后一道工序，零件（两件把合在一起）内锥面向上顺工作台平放（见图2）按结合面及法兰上端面（A—A剖右端面）找正，按内孔定心，精度0.1mm，按程序完成各孔的加工。

（3）刀具的正确选用。该零件上孔的数量太多，工件材料为铸钢材质，有很高的硬度，如果选用普通麻花钻，钻削速度会受到限制，同时对钻头的刃磨质量提出很高的要求，钻削效率会大大降低。所以选用目前较为先进的内冷式机夹刀片浅孔钻（见图3），也称为U钻，刀杆可重复使用，刀片选用立方氮化硼材料，钻削若干孔后，可更换刀片改善钻削情况。钻头尾部装有减振夹柄，可将钻削的噪声降至60d B以下。同时装有内冷装置，钻孔时，U钻切削液从刀具内部喷出，在冷却刀具的同时，还有助于排出切屑。

（4）工件装夹与安装。受机床宽度的影响，需要将工件拆开成两部分，平放在工作台上，边缘处放垫铁，并拉表找正。工件坐标系设在工件的边缘处，Z向零点设在距离工件上表面1 389.317mm处，符合图样的设计基准，如图2所示。

（5）调整铣头。机床上装N0.5万能角铣头，角铣头有两个旋转轴B和C，为了准确编程完成钻孔任务，让B和C轴中心交点与工件坐标系原点重合，才能准确控制铣头的角度和位置，首先按图3所示找到铣头中心位置，具体过程为装万能角铣头，并安装靠棒，将铣头调整到图4a所示水平位置，找一参照物，上表面加工精度较高（平面度和表面粗糙度），把量块放在靠棒与参照物上表面间，感到拖滞则为对刀成功，铣头中心距离参照物上表面为50+40/2＝70mm。取出量块，侧移铣头，Z轴负向移动70mm，并将相对坐标系中Z置零。

卸下靠棒，安装刀具，并调整铣头到图4b所示位置，同样用量块对刀操作，对刀成功后，查看相对坐标的Z值为550mm，计算550-50＝500（mm）值为刀尖到铣头回转中心的距离，即为刀长值。按刀尖对刀后，自然就得到铣头中心到被测面间的准确位置。钻孔前，将刀具刀轴角度调整为绕B轴15°，注意旋转角度与被加工孔的方向要一致，防止将孔钻错。

图2　工艺简图

图3　U钻

图4　万能铣头确定回转中心

2. 编程

（1）编程指令。①可编程的零点偏移TRANS、ATRANS：TRANS为绝对编程零位偏置，参考基准是当前设定的有效工件零位，即使用G54～G599中设定的工件坐标系。而ATRANS附加可编程零位偏置，参考基准为当前设定的或最后编程的有效工件零位，该零位也可以是通过指令TRANS偏置的零位。加工大型零件时，常用该指令实现坐标系的平移，后面直接跟X、Y、Z方向的平移量。②可编程旋转ROT、AROT：

对于某些围绕中心旋转得到的特殊轮廓形状，如果根据旋转后的实际加工轨迹进行编程，就会使坐标值计算的工作量大大增加，而通过坐标系统旋转功能，可以大大减少编程计算的工作量。ROT绝对可编程零位旋转，参考基准为G54～G599指令建立的工件坐标系零位。而AROT附加可编程零位旋转，参考基准为当前有效的设置或编程的零点。指令后跟旋转平面内的旋转角度，大型机床上，加工斜面、斜槽和斜孔时常用该指令完成。

（2）编写程序。程序名必须以两个英文字母开头，该程序名为CX2a。R1为每一排孔的起始角度值；R2为加工第二块时角度的附加量，在R1的基础上附加90°；R0为水平尺寸转换为锥面尺寸的转换量；首先调整铣头角度，B轴转过15°，与孔的角度一致，再绕C轴转过要加工某排孔的角度；其次调整坐标平面的角度，先绕Z轴水平旋转R1所赋的角度，再绕Y轴旋转15°，坐标平面与刀具轴线垂直，最后坐标系平面向上平移刀长距离，以使钻孔深度不受刀具长度影响。最后编程如下：

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）