工件調頭加工難點及解決方法

■漢川數控機床股份公司 （陜西漢中 721300） 白翔文 趙 璐 任德勇 徐寶華

工件調頭加工難點及解決方法

■漢川數控機床股份公司 （陜西漢中 721300） 白翔文 趙 璐 任德勇 徐寶華

摘要：為解決大型零件的調頭加工問題，以刨臺式數控鏜銑加工中心為例，提供一種新的加工方案，利用數控機床工作臺的高精度回轉定位性能，消除了二次找正過程中的人為因素誤差。采用一種新的測量方法，步驟簡單，可操作性強，保證了工件兩端內孔的精度要求。

在機械零件的加工過程中，工件的調頭加工一直是加工工藝的難點。當工件在回轉工作臺上調頭加工時，如何保證工件兩端加工尺寸的精度要求，例如位置度、同軸度和對稱度等要求，是工藝技術人員及操作人員首要考慮的問題。通常采用的方法是先在工件上加工一個工藝基準面，然后工件待加工的兩端都以此基準面作為參照進行加工，此種方法雖然簡單，但是效率很低，工人在每次調頭加工時都要進行兩次對刀（基準對刀、主軸對刀），勞動強度較大，無法體現數控加工機床的優勢，也不利于批量加工。另外，對于大型工件來說，因受工件尺寸、形狀，機床加工范圍等因素的限制，很難使用加工工藝基準面的方法對工件二次找正。那么，有沒有一種行之有效的方法來更好地解決大型零件的調頭加工問題呢？本文將介紹一種新的加工方式，為以后大型工件的調頭加工提供參考和依據。

1. 解決方案

使用我公司自產設備刨臺式數控鏜銑加工中心HPBC1320，以調頭鏜孔加工為例，介紹一種加工方案。由于工件在回轉工作臺上裝夾時，很難保證鏜孔中心線與工作臺回轉軸線共面，若在工件端面有多個孔時，更是無法保證。假設工件裝夾后一端的鏜孔中心線偏離其調頭回轉軸線距離為e，那么在回轉調頭后，另一端的待鏜孔中心線則偏離鏜刀中心的距離為2e，如圖1所示。

圖1

此時則需要移動工件或鏜刀的位置，使得待鏜孔中心線與鏜刀中心軸線同軸才可進行另一端的加工。在機床中寫入加工子程序如下，將其定義為系統M指令，使得后序的找正工作由機床程序自動完成：

O9024(M150)

NO6084=150

#1=#4001

#2=#4003

#3=#5025（讀取B軸機床坐標）

#4=#5201（讀取X軸機床坐標）

#5=？

#6=#5-#4

#7=2*#6

#9=1000

G91G00X#7

G04X0.1

IF[#3LE180]GOTO200

#8=#3-180

GOTO300

N200#8=180+#3

N300G90G01B#8 F#9

G04X1.

G#1G#2

M99

%

上述子程序將工件調頭加工時參照的基準面，由工件加工出的實體面轉化至過工作臺回轉軸線并與主軸回轉軸線平行的虛擬面。程序中將工作臺回轉軸線與主軸回轉軸線共面時X軸的機械坐標賦值給#5，在工件調頭前由系統讀取當前X軸機械坐標賦值給#4。由#4與#5進行代數運算得出偏差值e，執行數控指令自動移動X軸坐標及B軸坐標完成調頭及調頭后的對正工作。因此，在后臺寫入上述子程序后，在工件加工主程序中只需調用M150指令，即可自動執行工件處于工作臺任意位置的調頭找正。由上述可見，此加工方案的優點有：①由主程序調用系統M代碼，由子程序自動執行調頭指令，快捷方便。②省去了工件調頭后的二次找正，不需加工工藝基準，達到了簡化工藝、節約材料之目的。③充分利用了數控機床工作臺的高精度回轉定位性能，消除了二次找正過程中的人為因素誤差。

2. 應用難點

此方法的難點在于工作臺回轉軸線與主軸回轉軸線共面時X軸的坐標值的確定。該坐標在子程序中以常量的方式賦值給#5，其準確性直接影響到工件的調頭誤差。因此，該坐標點測量方法是解決調頭加工問題的關鍵。

常用的方法一般是用專用工裝或者用專用的量具進行檢測。專用工裝雖然檢測起來比較快捷直觀，但是工裝加工精度要求較高，加工難度較大；專用量具（例如圓柱角尺）檢測起來較為復雜，一般工廠并不配備。而且此坐標一經確定，短時間內無需更改，所以工裝和量具的利用率較低，并且由于要保證精度，工裝和量具的存放也會造成不便。因此，對于普通用戶來說這兩種方法都不夠經濟。

3. 一種新的測量方法

利用機床之機械坐標系，千分表、平尺測量上述坐標值，如圖2所示。具體步驟如下：①先將千分表固定在鏜桿的一側，注意表桿不易過長，以確保測量裝置的剛性。②將平尺放置在工作臺的一側，千分表觸頭觸及平尺表面，移動鏜桿W軸并調整平尺，確保其表面與W軸平行后將其固定。③轉動和升降鏜桿，千分表讀數顯示為最大值時，將該點指針調零，記錄X軸的機械坐標值a。④縮回鏜桿，將工作臺旋轉180°，移動工作臺至位置二處后伸出鏜桿，轉動鏜桿并調整X軸，使千分表讀數的最大值回零位，記錄此時X軸的機械坐標值b。⑤計算#5。

此方法所用到量具有千分表、平尺，相對比較普遍，測量步驟簡單，可操作性強。

圖2

4. 結語

工件的加工精度與機床本身的精度密不可分，因此，為了保證工件的加工質量，對機床的維護和定期校準是必不可少的。在校準時，#5的值作為機床的固定幾何坐標值也要進行重新校準。

專家點評

調頭加工一直是鏜孔工藝的難點。文章以刨臺式數控鏜銑加工中心為例，介紹一種新的加工方案和測量方法，測量步驟簡單，可操作性強。文中的實踐經驗為大型工件在數控機床上的調頭加工提供了很好的參考和借鑒。

收稿日期：（20150618）