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龙门式加工中心角度铣头对刀技巧与应用
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加工中心/FMS展厅
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数控加工效率高、精度高,除了机床本身精度和程序的精度以外,对刀是非常关键的因素之一。对刀的目的是确定编程原点在机床坐标系中的位置,对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上,对刀时应使对刀点与刀位点重合。数控加工有多种对刀方式,如手动对刀、对刀仪对刀及A TC对刀等。手动对刀,即试切对刀。由于其对刀简单、可靠、易操作、经济,因此得到广泛应用。缺点是精度不是很高,而且对刀精度因人而异。不同机床、不同的零件结构,其手动对刀的难易程度不同。如龙门式加工中心角度铣头在非坐标轴方向加工时对刀等等。

本文介绍采用角度铣头、三面刃铣刀加工螺旋沟纹辊时,如何借助辅助用具进行对刀的技巧与应用。

1. 加工方案

如图1所示,移动辊的圆周上有40条螺旋角度为30°的螺旋沟槽,每个沟槽的断面形状是直角三角形。在完成其他工序之后,需要在龙门式数控加工中心上,采用直角铣头,逆时针旋转30°后铣螺旋沟槽。根据沟槽结构的特殊性和沟槽的数量,决定采用三面刃成形铣刀成形加工。由于同类的辊有多个,因此采用手工编程、宏程序。

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图1 移动辊示意图

2. 对刀

由于直角铣头工作时的状态必须是刀轴线垂直于螺旋槽,也就是说刀盘在X-Y平面的投影直径线(见图2中刀盘端线)必须与螺旋槽同方向。然后随着工作台的移动、机床A轴的转动和刀轴的转动,在程序的控制下,便可加工出螺旋沟槽。但前提是要找出工作状态下编程零点在机床坐标系中的位置。只有找出编程零点的位置,程序才能控制各轴准确动作,加工出工件。

(1) 标准棒心到编程零点的距离。由图2可以看出,如果将编程零点直接作为对刀点,当刀轴旋转30°后,无法精确的对出这一点, 因此只能采用辅助用具,将对刀点设在容易对出的位置。本案采用圆形标准棒的圆心作为对刀点,具体对刀步骤如下:①将一个标准棒固定到工作台面任何位置,为方便可固定在工件附近。②将百分表固定在轴上(机床主轴),测得标准棒X方向最外缘点到移动辊端的距离L,又根据已知的标准棒直径和螺旋槽起点到辊端的距离h算出图中标准棒心到编程零点的距离X为L+h-d/2。同理测出标准棒Y方向最外缘点到移动辊上缘的距离b,然后计算出Y(L1)为D/2+b-d/2,式中D为辊径。除了用百分表外,还可使用对刀棒对出标准棒心到编程零点的X、Y值。

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图2 对刀计算图

(2)编程零点确定。在直角头中安装一标准刀棒,然后沿Y轴方向逆时针旋转30°,如图2俯视图中所示。将刀棒与标准棒相切(见图2俯视图),此时刀棒与标准棒的切点距标准棒心的距离为d/2。将刀棒抬起,平移d/2,实际中是工作台沿X负方向平移d/2,此时刀棒中心线的位置,也即刀轴线的位置。锁定X、Y,抬Z轴,卸下刀棒,换上三面刃铣刀,如图3所示,调整Z轴,使刀位点与标准棒端面圆心点重合,如图2中俯视图所示。在G54坐标中,分别移动X(L+h-d/2)、Y(D/2+b-d/2)的距离,然后清零,即找到了直角铣头旋转30°时,使用三面刃铣刀加工螺旋沟槽的编程零点。工件的装夹示意图如图4所示。

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图3 三面刃成形铣刀示意图

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图4 工件装夹及刀具定位示意图

3. 结语

刀轴成一定角度,需要工作台旋转或刀轴旋转一定的角度后才能进行加工的工况中。

对于粗加工后还需热处理或时效等其他工序的工件,工件转序前要在编程零点作标记,再上床时需要重新对零点。为了保证对刀精度,最好粗精加工由同一个操作者、使用同样的辅具进行对刀,否则会产生较大的误差或调整困难。

批量生产时,还是采用更简便高效、更准确的方法为易。但当条件不具备时,采用辅助对刀点进行手动对刀的方法还是必不可少的。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (3/12/2016)
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