高速多工位精銑底面、鉆鉸定位銷孔數(shù)控專機(jī)的研制

陳 輝 周瑞婷 劉 磊

(一拖(洛陽(yáng))開創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南 471004)

設(shè) 計(jì)

高速多工位精銑底面、鉆鉸定位銷孔數(shù)控專機(jī)的研制

陳 輝 周瑞婷 劉 磊

(一拖(洛陽(yáng))開創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南 471004)

介紹了用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體工藝基準(zhǔn)面和工藝定位銷孔的數(shù)控專機(jī)的設(shè)計(jì)思想。以簡(jiǎn)約、高效為原則，通過合理設(shè)計(jì)機(jī)床整體布局和巧妙的夾具結(jié)構(gòu)，制造出了完全符合工藝要求，滿足用戶需要的機(jī)床。

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體;數(shù)控加工;定位基準(zhǔn);專機(jī)柔性化

我公司經(jīng)常對(duì)外承接發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體等零件的整線工程。對(duì)于整線，要求前面工序的機(jī)床為后面工序加工出合適的定位基準(zhǔn)，一般是一面兩銷。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，一般都是將工件底面和底面上的兩個(gè)定位銷孔作為后續(xù)加工的工藝基準(zhǔn)。

在我公司早期所做的一些機(jī)床上，受工藝的限制，底面和兩定位銷孔都是分別在兩臺(tái)機(jī)床上加工。一般是先將底面在第一臺(tái)專機(jī)上加工好，然后在第二臺(tái)專機(jī)上，以底面為定位基準(zhǔn)，加工出定位銷孔，這只能在一定程度上保證底面和定位銷孔的垂直度、位置度等相對(duì)位置關(guān)系。這種分兩次定位裝夾加工出的一面兩銷的定位基準(zhǔn)之間的誤差較大。隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工精度的要求日益提高，這種誤差程度已經(jīng)不能滿足要求。所以需研發(fā)一臺(tái)一次定位裝夾就能夠加工出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體一面兩銷的定位基準(zhǔn)的專機(jī)。

1 機(jī)床總體方案

我公司專門設(shè)計(jì)了高速多工位精銑底面、鉆鉸定位銷孔數(shù)控專機(jī)，如圖1。

機(jī)床床身是一個(gè)T字型連體底座。床身前部是一個(gè)數(shù)控滑臺(tái)，數(shù)控滑臺(tái)上面安裝夾具。連體底座后部安裝一個(gè)帶數(shù)控進(jìn)給滑臺(tái)的整體立柱，立柱的一邊安裝銑頭(右側(cè))，另一邊數(shù)控進(jìn)給滑臺(tái)上安裝一個(gè)加工中心主軸結(jié)構(gòu)的鏜頭(左側(cè))，鏜頭左側(cè)的立柱面上安裝刀庫(kù)。

機(jī)床動(dòng)作循環(huán)如下:

(1)按“開始”按鈕，液壓?jiǎn)?dòng)，電氣啟動(dòng)，導(dǎo)軌潤(rùn)滑系統(tǒng)啟動(dòng)→按@按鈕→自動(dòng)上料油缸輸送工件到位，夾具定位夾緊完成→氣檢裝置檢測(cè)工件定位面，若不合格，機(jī)床動(dòng)作停止并報(bào)警;若合格，則進(jìn)行下面的工序。

(2)臥式數(shù)控移位滑臺(tái)快進(jìn)→工進(jìn)(銑削)→快進(jìn)到鉆鉸第一個(gè)定位銷孔位置→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給鉆定位銷孔→換刀→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給孔口倒角→換刀→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給鉸定位銷孔(同時(shí)噴霧潤(rùn)滑裝置啟動(dòng))。1號(hào)定位銷孔加工完成。

(3)臥式數(shù)控移位滑臺(tái)快進(jìn)到鉆鉸第二個(gè)定位銷孔位置→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給鉆定位銷孔→換刀→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給孔口倒角→換刀→立式進(jìn)給滑臺(tái)進(jìn)給鉸定位銷孔(同時(shí)噴霧潤(rùn)滑裝置啟動(dòng))。2號(hào)定位銷孔加工完成。

(4)夾具定位和夾緊放松完成→自動(dòng)下料油缸將工件拉出夾具到下料位→臥式數(shù)控移位滑臺(tái)快退到初始位置→從@重復(fù)循環(huán)。

圖1 新設(shè)計(jì)的組合機(jī)床Figure 1 Newly-designed assemblingmachine

2 機(jī)床主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

2.1 專機(jī)柔性化

(1)采用新的加工方式，實(shí)現(xiàn)了一次定位裝夾完成精銑機(jī)體底面、鉆鉸兩定位銷孔的工序，減少了工件兩次定位裝夾產(chǎn)生的誤差，保證了工件的加工精度。此方式滿足節(jié)拍要求，降低設(shè)備投資;采用鉸孔，能夠穩(wěn)定地保證工件孔徑尺寸精度，降低了操作人員調(diào)整刀具的難度，避免人為因素可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

(2)夾具結(jié)構(gòu)可靠，排屑順暢。我們?cè)趭A具本體上設(shè)置大斜面，使得加工中產(chǎn)生的鐵屑沿著斜面排到滑臺(tái)底座的接屑槽中。工件在夾具中是三個(gè)面定位，夾緊只能夾緊在主軸承結(jié)合面處，所以?shī)A具中采用了多個(gè)油缸，設(shè)置了可靠的定位夾緊機(jī)構(gòu)，很好地保證了整臺(tái)機(jī)床功能的實(shí)現(xiàn)。

(3)采用數(shù)控技術(shù)，增加機(jī)床柔性。采用數(shù)控技術(shù)，可以針對(duì)不同品種的加工更換不同的加工程序。如果用戶增加新的加工品種，僅需對(duì)現(xiàn)有夾具進(jìn)行微小改動(dòng)即可保證整臺(tái)機(jī)床繼續(xù)可靠使用。采用圓盤刀庫(kù)，如果加工孔徑等有所改變，用戶可以在刀庫(kù)上增加新的刀具，滿足不同加工的需要。

2.2 高速刀具，滿足節(jié)拍要求

(1)高速切削。表1是本臺(tái)機(jī)床不同工步的切削速度，實(shí)際加工一個(gè)四缸缸體的總時(shí)間約為2.7 min，滿足了機(jī)床加工節(jié)拍的要求。

表1 不同工步的切削速度Table 1 Cutting speed of various working procedure

(2)大膽采用先進(jìn)刀具。采用進(jìn)口刀具，滿足高速切削要求。采用瓦爾特的精銑刀、大昭和的整體硬質(zhì)合金鉆頭和有可轉(zhuǎn)位刀片的倒角刀、鈷領(lǐng)的整體硬質(zhì)合金鉸刀。

(3)刀柄選用液壓刀柄，自定心，減少刀柄系統(tǒng)的跳動(dòng)。配合選用短刀具，提高刀具系統(tǒng)的剛性。主軸選用高精度加工中心主軸，主軸剛性好，跳動(dòng)小，精度高。

(4)最終加工精度為:定位銷孔孔間距為0.02 mm;底面平面度0.02 mm;孔徑尺寸誤差0.01 mm。

2.3 將刀庫(kù)應(yīng)用在專機(jī)上，實(shí)現(xiàn)多刀加工

應(yīng)用刀庫(kù)提升專機(jī)檔次，在專機(jī)上安裝刀庫(kù)，使專機(jī)柔性化。機(jī)床采用數(shù)控滑臺(tái)和加工中心主軸形式的鏜頭，帶上刀庫(kù)后，不僅能適應(yīng)更多的品種，而且更換品種非常方便。使用刀庫(kù)后，機(jī)床變得簡(jiǎn)單而且緊湊。即在一個(gè)加工工位可以完成鉆孔、孔口倒角和鉸孔三個(gè)工序的加工，而以前的專機(jī)需要多工位才能完成。

盤式刀庫(kù)特點(diǎn):(1)快速換刀。采用滾子齒輪式凸輪，快速換刀時(shí)間1.5秒/循環(huán)。(2)快速刀具分度。以雙滾子齒輪式凸盤，定位精度可達(dá)到 ±0.05 mm、分度時(shí)間為 0.6 秒/刀套。

2.4 采用微量潤(rùn)滑系統(tǒng)(MQL)進(jìn)行半干式加工

MQL系統(tǒng)主要原理:利用少量潤(rùn)滑油為刀具進(jìn)行潤(rùn)滑的同時(shí)，通過大量壓縮空氣為刀具和工件冷卻，并吹走帶高熱的切屑。

微量潤(rùn)滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)切削是指將壓縮氣體(空氣、氮?dú)?、二氧化碳?與極微量的潤(rùn)滑油混合汽化后，形成微米級(jí)的液滴噴射到加工區(qū)進(jìn)行有效潤(rùn)滑的一種切削加工方法。切削液的用量一般僅為(0.03～0.2)L/h，而傳統(tǒng)濕法切削的用量為(20～100)L/min，可有效減小刀具與工件、刀具與切屑之間的摩擦，防止粘結(jié)，延長(zhǎng)刀具壽命，提高加工表面質(zhì)量。

3 結(jié)論

該組合機(jī)床滿足了用戶的生產(chǎn)節(jié)拍要求，能夠保證工件的尺寸精度、兩大定位基準(zhǔn)形位公差及粗糙度等工藝要求。在用戶近兩年的使用中，運(yùn)行狀態(tài)良好。

編輯 傅冬梅

Development of Numerical Control Special Machine for Finish Milling Bottom Surface and Boring Positioning Pin Hole with High Speed and MultiWorking Position

Chen Hui，Zhou Ruiting，Liu Lei

Design thoughts of numerical control specialmachine used for processing technical datum level and positioning pin hole of engine body have been described.On the principle of brief and high efficiency，and through reasonable design of general arrangement and excellent fixture configuration，themachine has been manufactured，which could achieve technical standard and customers’need.

engine body;numerical controlmachining;positioning standard;specialmachine flexibility

TG65

B

2014—01—10