車銑復(fù)合加工中心的加工方法

胡澤凱，曹婭婧

1. 西門子（中國(guó)）有限公司 湖北武漢 430000

2. 武漢聯(lián)影智融醫(yī)療科技有限公司 湖北武漢 430000

1 序言

車銑復(fù)合加工機(jī)床通過一次裝夾零件完成多種加工工序。車銑復(fù)合是利用銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工，使工件在幾何精度、已加工表面完整性等多方面達(dá)到使用要求的一種先進(jìn)切削加工方法。車銑復(fù)合加工不是簡(jiǎn)單地將車削和銑削兩種加工手段合并到一臺(tái)機(jī)床上，而是利用車銑合成運(yùn)動(dòng)來完成各類表面的加工，是在當(dāng)今數(shù)控技術(shù)得到較大發(fā)展的條件下產(chǎn)生的一種新的切削理論和技術(shù)[1-3]。本文以西門子828D系統(tǒng)為例，介紹西門子車銑復(fù)合的編程方法。

2 西門子數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

西門子828D提供了很實(shí)用的人機(jī)對(duì)話式編程，加工零件程序無需記憶大量G代碼，還有各種轉(zhuǎn)換功能，用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換指令就能很方便高效地編程。在大部分車床結(jié)構(gòu)中均沒有實(shí)際Y軸，若在配置有動(dòng)力銑頭的車床中進(jìn)行銑削加工，通過車削主軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償才能三維加工。但是手工去計(jì)算主主軸角度與X、Z軸的位置關(guān)系難度較大，而西門子數(shù)控系統(tǒng)正適用于這種需求。

進(jìn)行圓周銑削加工時(shí)使用“TRACYL(d)”進(jìn)行柱面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)虛擬的Y軸，需要注意的是此時(shí)深度方向即為刀具軸X；進(jìn)行端面銑削加工時(shí)使用“TRANSMIT”端面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)虛擬的Y軸。以下為柱面和端面車銑的常用指令。

3 車銑復(fù)合編程方法

3.1 使用TRACYL柱面轉(zhuǎn)換加工柱面銑削類零件銷軸

通過車銑復(fù)合機(jī)床TRACYL柱面轉(zhuǎn)換加工銷軸，首先運(yùn)用西門子人機(jī)對(duì)話模塊把零件外圓和螺紋加工完成，然后加工螺紋端的對(duì)穿孔，再銑削零件根部扁方，最后在扁方處雕刻字母。成品銷軸如圖1所示。

圖1 成品銷軸

銷軸外圓和螺紋車削界面如圖2所示，使用的是西門子系統(tǒng)的模塊編程。

圖2 銷軸外圓和螺紋車削界面

外圓和螺紋加工完成后，第一步需要在銷軸的螺紋部分鉆兩個(gè)對(duì)穿孔。首先選擇需要的刀具，4號(hào)刀為φ5mm鉆頭，然后主軸定位到0°，啟動(dòng)第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在外圓直徑為24mm、Z方向－6mm的圓柱上開始鉆孔，因?yàn)槭莾蓚€(gè)對(duì)穿孔，所以設(shè)定的X絕對(duì)值＞24，此處設(shè)為－28。鉆完孔后轉(zhuǎn)換結(jié)束，使用TRAFOOF取消轉(zhuǎn)換，主主軸復(fù)位。具體程序如下。

另外一個(gè)對(duì)穿孔的加工程序基本一致，僅需更改“SPOS=90”。鉆孔完成后的零件如圖3所示。

圖3 鉆孔完成后的零件

第二步需要在銷軸卡盤處銑一個(gè)對(duì)稱扁方，此時(shí)不需要車床主軸跟隨運(yùn)動(dòng)，所以不需要TRACYL柱面轉(zhuǎn)換命令。首先選擇刀具，6號(hào)刀為φ10mm立銑刀，然后主軸定位到0°，啟動(dòng)第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在Z方向－95mm、X方向40mm的圓柱上沿虛擬Y軸銑削平面，銑削完成后第二軸銑削軸復(fù)位，也可以使用西門子面銑削模塊編程，此處不再贅述。具體程序如下。

銑削另外一邊僅需更改“SPOS=180”。銑削完成的零件如圖4所示。

圖4 銑削完成的零件

第三步需要在銷軸外圓柱面刻字，需要車床主軸跟隨第二軸銑削軸運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)TRACYL柱面轉(zhuǎn)換命令。首先選擇刀具，8號(hào)刀為φ1.5mm中心鉆，然后主軸定位到0°，啟動(dòng)第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在Z方向－70mm、X方向38mm的圓柱上使用西門子雕刻模塊進(jìn)行加工，雕刻完成后主主軸復(fù)位。雕刻完成的零件如圖5所示。具體程序如下。

圖5 雕刻完成的零件

如果需要在平面上雕刻，則刪除程序“TRACYL(38)”，把主軸定位到需要的角度就可以雕刻，具體程序如下。

平面雕刻完成的零件如圖6所示。

圖6 平面雕刻完成的零件

雕刻功能還可以在工件上雕刻日期和產(chǎn)品流水號(hào)，不需要人工干預(yù)，日期和流水號(hào)可以自動(dòng)更新，以方便品控和質(zhì)保人員后續(xù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行追溯。

3.2 使用TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換加工端面銑削類零件套筒

通過車銑復(fù)合機(jī)床TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換加工套筒，首先運(yùn)用西門子人機(jī)對(duì)話模塊把零件外圓加工完成，再通過TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換鉆孔，最后在端面銑削型腔。

套筒外圓車削如圖7所示，使用的是西門子系統(tǒng)的模塊編程。

圖7 套筒外圓車削

車削完成后，第一步需要在套筒的端面鉆一圈孔。首先選擇需要的刀具，5號(hào)刀為φ10mm鉆頭，然后主軸定位到0°，啟動(dòng)第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。以零件端面中心為圓心，以15mm為半徑進(jìn)行圓周鉆孔。具體程序如下。

鉆孔完成后零件如圖8所示。

圖8 鉆孔完成的零件

第二步需要在套筒的端面加工一個(gè)正方形的槽。首先選擇需要的刀具，7號(hào)刀為φ10mm立銑刀，啟動(dòng)第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在零件端面中心的位置，銑槽加工邊長(zhǎng)為15mm的正方形。具體程序如下。

銑槽完成后的零件如圖9所示。

圖9 銑槽完成的零件示意

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于既需要車削又需要銑削的零件，使用西門子柱面和端面轉(zhuǎn)換指令可大幅減少編程的工作量、縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高生產(chǎn)效率、減少裝夾次數(shù)、提高加工精度、減少占地面積以及降低生產(chǎn)成本，這些都是制造企業(yè)所希望擁有的。車銑復(fù)合機(jī)床憑借這些優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械加工中正發(fā)揮著越來越重要的作用。