SIEMENS 840D系統(tǒng)車銑復(fù)合機(jī)床銑削螺紋的方法及應(yīng)用*

延楊偉，祁海龍

(寧夏共享精密加工有限公司，寧夏 銀川 750021)

0 引 言

隨著機(jī)床技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，銑削螺紋在金屬切削制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及，銑削螺紋是數(shù)控加工生產(chǎn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，由于螺紋的結(jié)構(gòu)特殊，加工過程中很容易產(chǎn)生效率低，精度差的問題。目前國產(chǎn)機(jī)床的精度及穩(wěn)定性相對(duì)一些進(jìn)口品牌有差距，所以國產(chǎn)的SIEMENS 840D系統(tǒng)車銑復(fù)合機(jī)床很少有人進(jìn)行銑削螺紋加工，對(duì)于一些特殊零件來說就意味著需要增加工序，增加制造成本。

我公司車銑復(fù)合機(jī)床數(shù)量較多，使用的數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS 840D、FANUC 0iTD兩種。其中有1臺(tái)立式車銑復(fù)合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用FANUC 0iTD，該機(jī)床在設(shè)備安裝調(diào)試初期，已經(jīng)和廠家溝通協(xié)商，最終解決了車銑復(fù)合機(jī)床螺紋銑削加工功能并在后期產(chǎn)品中長期使用，效果明顯。但是其余立式車銑復(fù)合機(jī)床均使用SIEMENS 840D系統(tǒng)，目前我們現(xiàn)場(chǎng)加工過程中無法實(shí)施螺紋銑削的功能，所有存在螺紋銑削的產(chǎn)品，只能將這道工序安排至龍門銑床加工。這樣增加了龍門銑床的工序并且提高了產(chǎn)品加工成本。所以SIEMENS 840D系統(tǒng)立式車銑復(fù)合機(jī)床實(shí)現(xiàn)螺紋銑削功能，對(duì)提升產(chǎn)品加工效率和降低產(chǎn)品成本，具有重要意義。

1 技術(shù)要求及試驗(yàn)方法

立式車銑復(fù)合機(jī)床實(shí)現(xiàn)螺紋銑削文中研究思路是通過轉(zhuǎn)換將角度運(yùn)算轉(zhuǎn)化成平面運(yùn)算。具體如圖1所示，將現(xiàn)有的SIEMENS 840D系統(tǒng)車銑復(fù)合機(jī)床的C軸(角度)轉(zhuǎn)化成平面X軸和Y軸進(jìn)行銑削[1]。

圖1 立式車銑復(fù)合機(jī)床螺紋銑削思路

立式車銑復(fù)合機(jī)床銑螺紋對(duì)機(jī)床功能有一定的要求，首先保證車床必須具有一個(gè)可用作C軸的主主軸，第二個(gè)主軸必須可以驅(qū)動(dòng)銑刀；機(jī)床車削中心與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合；其次該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)必須開通X軸與C軸聯(lián)動(dòng)銑削功能。利用SIEMENS 840D系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)控系統(tǒng)編程的進(jìn)給指令從笛卡爾坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實(shí)際坐標(biāo)系。SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)有一項(xiàng)轉(zhuǎn)換指令：TRANSMIT。該指令可以實(shí)現(xiàn)車床上對(duì)車削部件進(jìn)行端面銑削加工(無Y進(jìn)給軸)[2]。但是在單獨(dú)使用此項(xiàng)功能時(shí)要求機(jī)床數(shù)據(jù)對(duì)TRANSMIT進(jìn)行配置并且可以通過程序中的特定語句激活或者取消。

通過借鑒FANUC機(jī)床利用極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的程序，實(shí)現(xiàn)XCZ三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)[3]，實(shí)現(xiàn)螺旋銑削的功能；FANUC車銑復(fù)合機(jī)床使用螺紋銑削的程序如下圖2所示；在驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別機(jī)床無法使用該項(xiàng)功能，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

圖2 FANUC機(jī)床極坐標(biāo)程序

2 試驗(yàn)和機(jī)床參數(shù)調(diào)整

為保護(hù)機(jī)床及驗(yàn)證銑削功能的安全性，我們是用木料進(jìn)行螺紋銑削的程序和功能驗(yàn)證，螺旋插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)，但是系統(tǒng)銑螺紋循環(huán)無法使用，如圖3所示。

圖3 驗(yàn)證程序 圖4 實(shí)際效果

第一步：將程序修改為半徑銑削，消除Y方向2倍情況。半徑銑削方式機(jī)床無報(bào)警，但程序加工后出現(xiàn)橢圓情況，與預(yù)期設(shè)定不符，如圖4所示。

第二步：通過分析，我們進(jìn)行修訂機(jī)床參數(shù)，①參數(shù)24910——轉(zhuǎn)后方向修正；②參數(shù)34090——機(jī)床坐標(biāo)系X零點(diǎn)偏移；③偏移坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)一致，無偏移量。

第三步：再次試驗(yàn)，程序如圖5所示，加工直徑D70 mm圓，最終達(dá)到預(yù)期驗(yàn)證目的，如圖6所示。加工后的圓仍然存在橢圓情況，后修訂機(jī)床參數(shù)增益系數(shù)后效果改善，銑削M36*4螺紋孔合格，達(dá)到預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)螺紋銑削功能，程序如圖7所示。

圖5 試驗(yàn)程序示意圖 圖6 驗(yàn)證效果

圖7 驗(yàn)證產(chǎn)品及程序

通過利用SIEMENS 840D系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)控系統(tǒng)編程的進(jìn)給指令從笛卡爾坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實(shí)際坐標(biāo)系。使用SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)有一項(xiàng)轉(zhuǎn)換指令：TRANSMIT，實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合機(jī)床螺紋銑削功能。

3 結(jié) 語

螺紋數(shù)控銑削是先進(jìn)的螺紋加工方法，筆者所在公司已經(jīng)在一些既有車序又有螺紋序的的產(chǎn)品上成功應(yīng)用，而且銑螺紋的效率與龍門、鏜銑床等機(jī)床相比一樣，縮短了產(chǎn)品加工流程，減少了重復(fù)裝夾的時(shí)間，也降低了重復(fù)找正的誤差，所以，螺紋車銑已成為降低螺紋加工成本、提高效率、解決螺紋加工難題的有效辦法，正越來越廣泛地被企業(yè)所接受。通過對(duì)SIEMENS 840D系統(tǒng)車銑復(fù)合機(jī)床銑削螺紋的試驗(yàn)和機(jī)床參數(shù)調(diào)整，達(dá)到了提升產(chǎn)品加工效率和降低成本的目的。文中闡述的此車銑復(fù)合機(jī)床銑削螺紋的方法，對(duì)從事數(shù)控加工研究，尤其是在生產(chǎn)一線的數(shù)控操作工在生產(chǎn)過程中有一定的指導(dǎo)意義。