?

　　? 這是金屬加工（mw1950pub）發(fā)布的第13006首詩

　　薩德基

　　闡述了五軸數(shù)控加工的優(yōu)勢與梅森漢數(shù)控控制技術(shù)的特點，提出了直徑補(bǔ)償金圖解分析法，同時以實例校正直徑補(bǔ)償金圖解分析法在數(shù)控銑床加工中的實用性與準(zhǔn)確性，精簡了補(bǔ)償金原理的理解和數(shù)控加工程序的編制，提高了數(shù)控加工的有praziquantel，保證了零件加工產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

　　1 序言

當(dāng)前，航空航天、鑄件制造和船舶等領(lǐng)域?qū)α悴考募庸ぞ让鞔_要求越來越高，但是很多零件加工存在諸多困難，尤其是空間球面的復(fù)雜零件。五軸協(xié)同數(shù)控機(jī)床是同時實現(xiàn)難加工零件高產(chǎn)品質(zhì)量制造的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)控機(jī)床的人性化、易操作性已成為衡量設(shè)備加工性能的關(guān)鍵基礎(chǔ)，這就對機(jī)床數(shù)控控制技術(shù)的機(jī)能模塊，如控制技術(shù)的運行速度、高速高精、多軸機(jī)能、高耐酸性特性、控制技術(shù)可移植性及人機(jī)操作介面親善性等提出了更高的明確要求。此外，由于五軸數(shù)控機(jī)床加工精度與表的模塊設(shè)定具有密切聯(lián)系，科學(xué)合理準(zhǔn)確設(shè)定補(bǔ)償金模塊對增加制造成本，掌控機(jī)床加工精度具有關(guān)鍵意義，因此數(shù)控仿真軟件及加工試驗的校正應(yīng)用領(lǐng)域在實際制造中也就具有關(guān)鍵意義。

　　2 五軸協(xié)同多軸加工與梅森漢控制技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造正走向智能化，同時市場對產(chǎn)品制造中關(guān)鍵部件的材質(zhì)、耐酸性和加工精度等制造技術(shù)指標(biāo)的明確要求越來越高。近年來，數(shù)控技術(shù)拉維縣集成化、高效化和精益化的優(yōu)勢推動制造領(lǐng)域的發(fā)展，其中五軸數(shù)控機(jī)床可同時實現(xiàn)多技術(shù)與設(shè)備的整合，大幅延長制造流程，提升制造組織工作效率，有效地解決產(chǎn)品研發(fā)周期性長、設(shè)計精度低的痛點，能夠滿足市場對產(chǎn)品高組織工作效率、高精度加工的需求。

　　2.1 五軸數(shù)控加工的特點

　　1）透過3個線性軸和2個轉(zhuǎn)軸完成加工組織工作。

　　2）解決了現(xiàn)代兩軸加工無法加工到位或加工時裝夾時間過長的痛點。

　　3）提高了自由球面的加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量和組織工作效率等技術(shù)指標(biāo)。

　　4）五軸加工一種為機(jī)能定位五軸，另一種為五軸協(xié)同。機(jī)能定位五軸表現(xiàn)為刀軸矢量可發(fā)生改變，一般來說后沿著整個研磨方向的操作過程保持不變，由X、Y及Z方向掌控軸掌控A（B）、C轉(zhuǎn)軸得以同時實現(xiàn)。五軸協(xié)同表現(xiàn)為整個研磨方向操作過程的刀軸矢量可以根據(jù)明確要求發(fā)生改變，由X、Y、Z方向掌控軸掌控A（B）、C轉(zhuǎn)軸來同時實現(xiàn)。

　　2.2 五軸數(shù)控加工的優(yōu)點

1）可增加裝夾次數(shù)及裝夾誤差，提高加工精度。對毛蟶、曲柄和復(fù)雜零件可同時實現(xiàn)透過一次裝夾完成現(xiàn)代兩軸加工多次裝夾工藝。

　　2）增加模塊明確要求，提高表面加工產(chǎn)品質(zhì)量與加工組織工作效率。如對陡峭側(cè)面可使用更短的伸長加工，能夠增加偏差和成本，有效延長的使用壽命。

　　3）可高效地同時實現(xiàn)高產(chǎn)品質(zhì)量零件表面加工。如加工時側(cè)刃與平刀底面也可得到充分利用；加工直紋面或斜正方形時，有助于提高加工組織工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量，增加手工拋光。

　　4）優(yōu)化零件制造工藝，延長產(chǎn)品制造周期性。如將五軸加工與高速加工結(jié)合，可發(fā)生改變鑄件的零部件和制造工藝，增加對現(xiàn)代振動加工的依賴，增加其他加工設(shè)備的使用，大大地延長鑄件制造周期性。

五軸數(shù)控加工有效地精簡了制造流程，延長了加工時間和澤列涅，提高了機(jī)床利用率。

　　2.3 梅森漢掌控控制技術(shù)

　　梅森漢掌控控制技術(shù)具有面向車間程式設(shè)計的特點，透過結(jié)構(gòu)科學(xué)合理表單、直接GUI支持和易用模式生成工具使其成為強(qiáng)大的程式設(shè)計環(huán)境。透過設(shè)計科學(xué)合理與用戶親善的介面，和連續(xù)的兼容性，廣泛應(yīng)用領(lǐng)域在銑、鉆、鏜和加工中心的多機(jī)能線條加工。憑借簡易的程式設(shè)計操作、智能化機(jī)能及親善人機(jī)介面適應(yīng)各種類型機(jī)床，同時實現(xiàn)高速高精加工。

　　3 機(jī)能定位五軸機(jī)床坐標(biāo)變換及其應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)能定位五軸機(jī)床透過2個轉(zhuǎn)軸先將研磨一般來說在一個下壓位置，再由方向掌控軸X、Y及Z進(jìn)行加工。透過 3+2 軸機(jī)床加工（例如回轉(zhuǎn)頭或回轉(zhuǎn)臺）定義空間中的轉(zhuǎn)動組織工作正方形。在此組織工作正方形，可以程式設(shè)計 2D 或 3D 加工操作。這種加工方式中回轉(zhuǎn)軸總是轉(zhuǎn)動到加工正方形垂直于軸的位置進(jìn)行加工，加工期間加工正方形保持一般來說。TNC（梅森漢數(shù)控控制技術(shù)）提供的坐標(biāo)變換循環(huán)式是圓心移位（在程序內(nèi)或用圓心表掌控移位線條）、圓心設(shè)置（程序代碼時設(shè)置圓心）、快照（快照線條）、轉(zhuǎn)動（加工面內(nèi)轉(zhuǎn)動線條）、翻轉(zhuǎn)常數(shù)（振動或縮小線條體積）、特定軸的翻轉(zhuǎn)常數(shù)（用于放大或縮小各軸線條體積的翻轉(zhuǎn)常數(shù)）、加工面（用于下壓主軸頭或回轉(zhuǎn)組織工作臺在下壓坐標(biāo)系中加工）。加工四斜坡零件（見圖1），可透過圓心移位與加工面坐標(biāo)變換循環(huán)式指令同時實現(xiàn)坐標(biāo)變換。

　　圖1　四斜坡零件

　　4 直徑補(bǔ)償金在數(shù)控銑床加工中的應(yīng)用領(lǐng)域

在數(shù)控銑床加工中，直徑補(bǔ)償金和寬度補(bǔ)償金的靈活應(yīng)用領(lǐng)域，對零件產(chǎn)品質(zhì)量和加工組織工作效率有非常大的影響。實際制造操作過程中，由于存在磨損、重磨及更換等工況，所以為提升制造組織工作效率，通常采用一般來說的加工程序，透過更改表中模塊來調(diào)整中心與工件線條偏置值來解決粗、精加工問題。透過軟件自動程式設(shè)計進(jìn)行制造時，先透過三坐標(biāo)測量儀測出實際直徑值R′，再進(jìn)行粗加工，預(yù)留精加工余量。精加工時，將R′輸入表中的直徑補(bǔ)償金值進(jìn)行精加工。當(dāng)不確定直徑且不方便對直徑進(jìn)行精確測量時，程式設(shè)計人員通常采用假定體積來進(jìn)行程式設(shè)計。精加工時，采用實際直徑代替假設(shè)直徑的方法對直徑進(jìn)行補(bǔ)償金，以圖1中銑四周槽（48±0.02）mm體積為例，加工時其補(bǔ)償金方法如下。

對零件外線條加工（見圖2），其中 χ 為假定直徑值（mm）；δ為單邊加工余量（mm）；b為理論直徑（mm），a和c都為實際直徑（mm）；A為實際測量值48.1 mm；B為理想加工情況48.2 mm；C為實際測量值48.3 mm；L為刀軌中心線。選用為φ10mm銑刀，假定直徑 χ 為5.1mm（實際直徑偏差≤0.1mm，為便于計算 χ取5.1mm），故加工圖1中四周槽，先輸入直徑為5.1mm進(jìn)行粗加工，然后測量加工體積，如果實際測量值為48.1mm或48.3mm，推算出加工余量和實際直徑（補(bǔ)償金后的直徑），并將實際對應(yīng)直徑值5.05mm或4.95mm輸入到機(jī)床模塊表中進(jìn)行精加工。上述情況計算適應(yīng)于公差對稱體積形式的外端面加工，如體積（48±0.02）mm。

　　圖2　直徑補(bǔ)償金外線條加工（一）

對零件內(nèi)線條加工（見圖3），其中 χ 為假定直徑值（mm）；δ為單邊加工余量（mm）；e為理論直徑（mm），d和f都為實際直徑（mm）；D為實際測量值47.7mm；E為理想加工情況值47.8 mm；F為實際測量值47.9 mm；L為刀軌中心線。選用為φ10mm銑刀，假定直徑 χ 為5.1mm（實際直徑偏差≤0.1mm，為便于計算取5.1mm），故對加工48mm×48mm內(nèi)孔槽時，先輸入直徑為5.1mm進(jìn)行粗加工，然后進(jìn)行測量，如果實際測量值為47.7mm或47.9mm，推算出加工余量和實際直徑（補(bǔ)償金后的直徑），并將實際對應(yīng)直徑值4.95mm或5.05mm輸入到機(jī)床表中進(jìn)行精加工。上述情況計算適應(yīng)于公差對稱體積內(nèi)孔類加工，如體積（48±0.02）mm。

　　圖3　直徑補(bǔ)償金內(nèi)線條加工（一）

對零件外線條加工（見圖4），其中δ為單邊加工余量（mm）；λ為理想直徑值（mm）；L 1 =8（-0.03，-0.05） mm為刀軌中心1；L 2 =（48±0.02 ）mm為刀軌原始中心；L 3 =48 （+0.05，+0.03） mm為刀軌中心2。假定精加工時， 當(dāng)?shù)?具直徑值 λ 為 5 mm ， 可同時實現(xiàn)體積（48±0.02）mm精加工，而當(dāng)圖樣公差體積調(diào)整到48 （-0.03，-0.05） mm或48（+0.05，+0.03） mm時，對應(yīng)直徑補(bǔ)償金值分別對應(yīng)修正為4.98mm和5.02mm，以此體積數(shù)值進(jìn)行精加工方可保證達(dá)到圖樣體積明確要求。

　　圖4　直徑補(bǔ)償金外線條加工（二）

對零件內(nèi)線條加工（見圖5），其中δ為單邊加工余量（mm）；λ為理想直徑值（mm）；L 1 =48 （-0.03，-0.05） mm為刀軌中心1；L 2 =（48±0.02） mm為刀軌原始中心；L 3 =48 （+0.05，+0.03） mm為刀軌中心2。假定精加工時，當(dāng)直徑值λ為5mm，可同時實現(xiàn)體積（48±0.02）mm精加工，而當(dāng)圖樣公差體積調(diào)整到48 （-0.03，-0.05） mm或48（+0.05，+0.03） mm時，對應(yīng)直徑補(bǔ)償金值分別修正為5.02mm和4.98mm，以此體積數(shù)值進(jìn)行精加工方可保證達(dá)到圖樣體積明確要求。對寬度補(bǔ)償金，首先建立在加工前對刀操作過程中對寬度的正確設(shè)定，梅森漢數(shù)控控制技術(shù)機(jī)床在操作操作過程中，刀長設(shè)定操作過程前保證表中刀長模塊清零，機(jī)床位置回零，并先調(diào)用零號刀。實際加工時，當(dāng)出現(xiàn)實際刀長與標(biāo)準(zhǔn)刀長不符時，可透過設(shè)置表中寬度偏置補(bǔ)償金來同時實現(xiàn)刀長值的補(bǔ)償金，而無需修改加工程序。

　　圖5　直徑補(bǔ)償金內(nèi)線條加工（二）

　　5 典型零件銑床加工

以圖1零件為例描述梅森漢程序操作過程。梅森漢數(shù)控控制技術(shù)機(jī)床在零件正方形銑床中可透過多種循環(huán)式指令同時實現(xiàn)，此處采用矩形型腔銑床循環(huán)式。為保證銑床完成后新零件表面為Z軸坐標(biāo)零正方形，可將循環(huán)式中銑床深度與工件表面坐標(biāo)設(shè)置相同數(shù)值，以便于后續(xù)加工計算。此處工件表面坐標(biāo)設(shè)置為+2mm。

　　在零件四周銑床操作過程中，利用前序直徑補(bǔ)償金分析方法，分別進(jìn)行粗、精加工。首先選用φ10mm銑刀進(jìn)行粗加工，直徑在控制技術(shù)表中設(shè)定為R=5.1mm，粗加工完成后進(jìn)行測量，然后結(jié)合圖2分析方法調(diào)整補(bǔ)償金直徑進(jìn)行精加工。另外，深度值通?？扇≈胁钪担ü畹钠骄担┹斎耄旨庸y量后若存在偏差，可透過表中寬度偏置調(diào)整。

銑床零件中心孔16mm×16mm，按圖3直徑分析方法進(jìn)行粗、精加工，深度中差值取5.025mm進(jìn)行粗加工，測量后透過寬度偏置調(diào)整后進(jìn)行精加工。

　　加工零件中4個斜正方形，首先需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（見圖6）。同時應(yīng)考慮轉(zhuǎn)換新坐標(biāo)環(huán)境后，銑床深度H在程式設(shè)計中的明確要求。

　　圖6　斜正方形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

　　零件斜坡的銑床可透過將C軸轉(zhuǎn)動一定角度同時實現(xiàn)4個正方形的加工（見圖7）。同時對斜正方形銑床操作過程中應(yīng)注意坐標(biāo)零點位置。圖7中H的計算見式（1）。

　　式中，H為銑床深度（mm）；α為斜坡角度（o）；L 2 為四斜坡加工件四周體積（mm）；OM為斜正方形下壓點與零件中心間距（mm）。

　　圖7　斜正方形銑床

由式（1）得H=3.88mm。為保證銑床明確要求，設(shè)置銑床深度值為－4mm，設(shè)置偏角值為9°。對另2個斜坡需要透過調(diào)整工件表面坐標(biāo)中，C軸轉(zhuǎn)動180°來掌控銑床深度值。

　　加工零件鍵槽，鍵槽寬度體積8.5 （+0.04，+0）mm，程式設(shè)計時粗加工寬度可直接寫入8.52mm，選用 φ6mm銑刀，利用圖5直徑補(bǔ)償金內(nèi)線條加工案例分析方法進(jìn)行零件鍵槽粗加工，最后透過直徑補(bǔ)償金進(jìn)行精加工。

　　銑床零件凸臺（見圖8），調(diào)用圓弧凸臺循環(huán)式指令進(jìn)行加工，并利用圖4直徑補(bǔ)償金外線條加工（二）分析方法進(jìn)行粗、精加工。同時應(yīng)注重銑床深度和工件表面坐標(biāo)的正確輸入。在斜坡的加工操作過程中，為避免坐標(biāo)變換影響后面程序的應(yīng)用領(lǐng)域，可在每一工序程序后面增加機(jī)床坐標(biāo)及各轉(zhuǎn)軸回零指令。

　　a）凸臺體積

　　b）凸臺高度

　　圖8　零件凸臺

加工零件2×φ7.8mm孔，可使用φ7.8mm鉆頭并調(diào)用鉆孔循環(huán)式指令，同時應(yīng)注意銑床深度（設(shè)置為－11.25mm）、工件坐標(biāo)系關(guān)系及數(shù)值準(zhǔn)確性。四斜坡零件加工成品如圖9所示。

　　圖9　四斜坡零件

　　6 結(jié)束語

　　1）五軸數(shù)控加工利用自身優(yōu)勢與特點可有效地精簡制造流程，延長了加工時間和澤列涅，提高了機(jī)床利用率。

　　2）直徑補(bǔ)償金分析方法有助于靈活計算并發(fā)生改變補(bǔ)償金值，便于在不發(fā)生改變程序的情況下進(jìn)行粗、精加工，有效提高加工精度和程式設(shè)計組織工作效率，為數(shù)控機(jī)床的實際應(yīng)用領(lǐng)域增加便捷性。

　　本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2021年第4期第62~65+69頁，：天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械學(xué)院　呂煒帥，天津賽象科技股份　李慧敏，原標(biāo)題：《基于五軸數(shù)控機(jī)床的典型零件銑床加工》。

-End-?來源：金屬加工?本文：小鴨梨 ?媒體合作: 010-88379864

　　推薦閱讀

　　點擊圖片即可閱讀全文哦~

　　西門子的工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)地位，是如何一步一步建立起來的？今天透過這首詩了解一下。

　　工業(yè)巨頭西門子的“工程機(jī)械與高端裝備行業(yè)數(shù)字孿生技術(shù)論壇”不久前成功舉辦，專家們圍繞論壇主題展開了講解。我們看看西門子都講了什么？