超級篩底座數控加工編程研究范文

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摘要:通過對工藝流程的優化，在西門子840D數控系統下，靈活應用R參數、宏程序、鏡像、平面旋轉、空間旋轉、螺旋插補等功能，完成了超級篩主關件底座的精密主軸孔、反刮孔內端面、電機安裝斜面等重要工藝要素的數控編程和加工。

關鍵詞:宏程序;編程指令;旋轉坐標系;孔內端面加工

1工藝背景

底座是BF14260TD超級矩形篩的機架，是除篩箱之外的最重要主關件，其精度直接關系到驅動主軸運動是否可靠、上置篩箱動平衡穩定，以及重要進口件ROSTA的支撐性能，從而影響到整臺超級篩的軌跡準確、穩定可靠和耐用壽命等工作性能。底座的關鍵結構要素如圖1所示，其主要由主軸孔、電機安裝面、底座面等組成，并形成一系列的尺寸鏈公差和形位鏈公差精密要求。經分析產品性能及加工條件如下:①安排在12m五面體數控龍門銑床加工，確立基準鏈轉換的定位和調整方式;②制定工藝流程、重點編制出各工步在840D數控環境下的相應數控加工程序，從而達到機床精度最大趨同工件精度。

2工藝流程

通過基準鏈的定位轉換及優化工藝分析，結合西門子840D數控系統編程技巧，可以得出底座的工藝路線［1－3］。下面根據工藝路線，梳理出底座的全部加工內容和工藝要求。

2.1旋轉坐標系法復校電機安裝面工件擺放及校對如圖2所示，工件置于墊頭上，校兩對角線平行XY平面，有間隙用銅片墊實。校直兩M粗基準，找正300中心，G面為工件坐標系Z零點，鍵入工件坐標系G54機床存儲器中。繞Z軸旋轉工件坐標系141°，檢測電機安裝斜面，如位置相差較大可繞Z軸底座微量轉動，程序運行步驟見表1。

2.2鏡象法銑底面粗銑底面(A面)可采用鏡像功能編寫程序，以X正向、Y正向作為路徑編寫程序單輸入到子程序中，子程序為L1。A面數控程序見表2。

2.3螺旋插補法銑主軸孔下端面主軸裝200盤銑刀，采用螺旋坡銑E面、銑平，留0.1mm余量同A面統一進行精銑。下端面(G面)數控程序見表3。

2.4螺旋插補法以銑代鏜主軸下孔采用螺旋插補法以銑代鏜主軸下孔(B孔)。B孔為8級精度采用機床插補精度足夠，如果鏜削則需配置大規格粗精鏜排，也可采用快速坡銑代鏜。B孔數控程序見表4，通過改變R1值可實現粗、精銑分開。

2.5圓弧插補法反銑內端面(H面)在300孔底部有一直徑420mm、深5mm內面止口，可以用三面刃銑刀從孔底向上分層切削加工。也可以用鏜桿裝夾反向鏜刀單刀飛削，此原理和三面刃銑刀相同。因整個加工過程都是斷續切削，刀尖要耐沖擊，所以磨刀時主偏角要小于90°，前角、后角和副后角不應過大，切削刃口及刀尖磨倒棱。F面反刮好后，在鏜桿上裝主偏角45°刀，倒孔口和孔底C3角。H面數控程序見表5，通過改變R4可實現徑向分刀，通過改變R2可實現軸向分層實現內面反銑。

2.6固定循環圓陣列G面及A面鉆孔G面、A面鉆孔數控程序見表6。

2.7銑校準用X、Y向四點M、N工藝基準M、N工藝基準用于工件翻身后校正直線和找正中心用。Y負方向銑兩處(M面)，且在同一平面，X正向銑兩處(N面)，分別計算出各工藝基準到工件中心的距離，并精確記錄。

2.8旋轉坐標系法側銑一半電機安裝斜面(K面)運用西門子獨特的FRAME功能，通過繞Z軸旋轉XY坐標系141°建立新的坐標系，定位側銑一半電機安裝斜面，如圖3所示。K面數控程序見表7，根據實際余量通過R1的改變實現分層加工。

2.9旋轉和平移坐標系法固定循環點鉆、倒角、攻一半安裝面各斜孔角銑頭Z負方向行程過大會觸碰到其他相關面，故電機座面只能單側加工孔。主軸裝上直角銑頭及相應鉆頭。運用FRAME功能，通過繞Z軸旋轉XY坐標系141°建立新的坐標系，在此坐標系中完成X、Y、Z向以鉆尖為目標點對刀，定位在第一個孔起始位坐標。避免了大量的三角函數計算和插補編程，可使斜面編程像在一般坐標中一樣簡單。安裝面加工如圖4所示。安裝面兩斜孔數控程序見表8，通過刀補的調整完成鉆、攻絲、倒角等加工。

2.10銑等高墊頭，底面朝下定位，調整，復校下主軸孔將四個輔工作臺置于機床工作臺上，在輔工作臺上鎖緊四塊墊頭并將其銑平。工件翻身后A面放在等高墊頭上，校直工藝基準M面、N面。用尋邊器找正工件中心，并按銑工藝基準時所記錄的數值設定好工件中心，寫入到工件坐標系存儲器G55中再復校下主軸孔300。

2.11其他加工螺旋插補法銑主軸孔上端面，方法參考工藝流程2.3;螺旋插補法以銑代鏜主軸上孔，方法參考工藝流程2.4;固定循環圓陣列法點鉆、倒角、攻上外端面各孔，方法參考工藝流程2.6;旋轉坐標系法棒銑電機另一半安裝斜面，方法參考工藝流程2.8;旋轉和平移坐標系法固定循環點鉆、倒角、攻另一半安裝面各孔等，方法參考工藝流程2.9。

3工藝要求

(1)加工前應先檢查各加工面的余量，無法直接檢查的可以通過加長刀桿、杠桿表、尺、機床編程功能等，輔助檢測各加工余量，以確保加工順利進行。(2)工作機床沒有刀庫，本文以每把參加工作的刀具分別進行Z向對刀。也可以統一基準平面對刀，分別計算出基準面到各尺寸鏈的數值，量出每把刀具的長度，設定長度補償。(3)圖紙要求G面平行于A為0.02，所以在工藝流程粗銑底面和下端面兩道工序粗加工完成后，松掉壓板，待工件冷卻，重新墊實各墊頭與工件接觸面間隙，更換刀片，精銑A面和G面。工件自重足夠保證精銑平面的穩定性，精加工好后擰緊壓板螺絲，進行下道工序。(4)加工第二面時，為確保工件加工達到工藝要求，應做到以下幾點:①第二面420大孔同軸于第一面300孔;②420孔端面平行于A基準面;③上下斜面在同一平面內。(5)將4個墊頭置于機床工作臺上(見圖3b)，在輔工作臺上鎖緊四個等高塊，有一塊等高塊應露出工件范圍，用于在機床上打表測量加工平面到基準面A的高度，控制尺寸。用大直徑刀盤銑平四塊等高墊頭，銑等高墊頭時應選用垂直于Z軸較差的軸向銑削，且選擇不拖刀方向進刀。比如X軸和Z軸垂直較好，Y軸和Z軸垂直較差，應選用Y軸方向為切削方向，而進刀方向選與Z軸夾角略大于90°的Y軸方向進刀。反之就會出現明顯的接刀和拖刀現象，拖刀會加劇刀具磨損，錯誤選擇切削方向和進刀方向會影響基準面的平面度，從而影響再加工面與基準面A的平行度和垂直度。(6)工件翻身后基準面A放在等高方向上，銑好的Y負方向兩個工藝基準依舊朝向操作臺，便于校正，此時X正向工藝基準朝向X負向。用杠桿表校直Y負向兩個工藝基準，用尋邊器尋找出各工藝基準面，并按銑工藝基準時所記錄的數值設定好工件中心，并寫入到工件坐標系存儲器G55中。工件中心初步校好后在主軸上裝一個長刀桿，用百分表吸附在刀桿上，機床從X負方向和Y負方向以較低速度移動到工件中心，低速定向定位會消除機床定位誤差，能保證上下孔同心度。用手輪驅動Z軸，手動調整百分表，使百分表移動到已加工好的300孔壁，關閉主軸旋轉監控，手工定向旋轉主軸，使百分表旋轉一圈X向Y向數值不變，如有變化，應向百分表數值小的方向移動一半的值差，且重新定位要遵循低速定向定位原則，直到主軸旋轉一圈數值無變化，再重新設定坐標系。(7)銑電機另一半安裝斜面時，在精加工前先預留量，打表上下斜面落差值是否和預留量在數值和方向上一致。分別打表上下斜面平行度，保證加工后同一旋轉平面的要求。

4工藝結論

工藝識基準鏈，加工會一半;機床會坐標系，編程會一半;調整會校定位，操作會一半。正是通過工件的準確定位、工藝基準鏈的轉換，以及相應坐標系原點的確定，使機床位置精度與圖紙設計基準密切趨同，從而保證了各要素形位精度的實現［4］。(1)通過螺旋插補以銑代鏜結合翻身校孔，保證了兩主軸孔的八級尺寸公差和同軸度。(2)通過圓弧插補、條件跳轉、徑向分刀軸向分層、反向單刀，保證了有平行度要求的反向內面精銑加工精度。(3)通過西門子獨特的FRAME功能，繞Z軸旋轉XY坐標系建立新的坐標系，側銑電機安裝面和鉆孔，省去了原坐標系中需要大量的函數計算和插補編程，非常方便地實現了斜面及其上斜孔的加工。

參考文獻:

［1］徐衡．跟我學西門子數控系統手工編程［M］．北京:化學工業出版社，2018．

［2］李鋒．數控宏程序實例教程［M］．北京:化學工業出版社，2010．

［3］機械工程師手冊編委會．機械工程師手冊［M］．北京:機械工業出版社，2007．

［4］徐文俊，鄭麗文，申文權，等．一種基于MasterCAMX5和數控加工中心的零件表面雕刻技術［J］．林產工業，2018，45(5):54－58．

作者：嚴來成 徐強 單位：蘇州蘇福馬機械有限公司