数控镗铣床基于SIEMENS 840D加工大型精密相交斜孔

■ 中国兵器集团江山重工十五分厂 （湖北 441813） 李 庆 居大伟 张甲涛 谢正武 张 伟

需加工工件如图1、图2所示，工件外形尺寸为2 100mm×200mm×600mm，斜孔不但要保证与基准面的倾斜角22°，还要严格保证两孔的轴线相交和对称度、斜孔的圆度。

1. 技术原理及方法

加工此类零件的技术难点和技术方案如下：

（1）加工角度22°±0.1°时，利用机床自带的ROT旋转坐标系功能，XY方向插补来实现。

（2）加工孔的圆度0.03mm时，角铣头的旋转角度与ROT的角度相吻合（使用杠杆表和标准检棒打表找正），避免在22°轴线方向形成椭圆。

图 1

图 2

（3）保证两孔相交和对称度时，使用自制心轴，采取打“壁厚差”的方法，调整程序中Y值来实现，消除了角铣头回转中心与主轴回转中心之间的误差，造成实际加工中直孔轴线与斜孔轴线不相交的现象。

综上具体技术方案是首先在数控镗铣床上，利用回转工作台，从两端加工直孔，同时保证同轴度0.1mm，然后利用机床自带的机械角铣头，精确加工斜孔，主要分为以下几步。

首先调整机械式角铣头的角度，换上角铣头（见图3），旋转角铣头22°，在MDI状态下，输入ROT Z=-22。把旋转坐标系打开，这样在手动情况下，X、Y会实现联动，最后把标准检棒装入角度铣头上，打表找正，保证角铣头旋转角22°，消除机械旋转误差（见图4）。

2. 编制加工程序

首先，设定坐标系G56，直孔的回转中心为G56的X0和Y0，直孔的端面为G56的Z0。具体程序如下：

R1=-550；//刀具长度不一致时，修改此值。当ROT功能打开情况，并且Y＝0，刀具刀位点接近斜孔毛坯时，把此时工件坐标系的X值赋值到R1。

R2=0；//假设角铣头的回转中心与主轴的回转中心存在误差，调整程序中R2值来消除误差，保证两轴线相交。

G56 G90 G0；//建立坐标系。

ROT Z=-22；//坐标系旋转绕Z轴转22°，程序结束时也不能取消ROT指令，直到斜孔加工完以后，在MDI状态取消ROT指令。

GO X=R1-50；//X退刀

Y=R2 Z-200；//Z-200 为斜孔的回转中心到直孔端面的距离

M3 S300 ；

X=R1-3 ；

G1 X=R1+70 F60 ；//R1后面的值根据所使用的刀具如钻头或镗刀不同，可以适当调整一下。

X=R1+200 F1000；

X=R1+270 F60 ；

X=R1-1 F1000；

G0 X=R1-50 ；

M30；//程序结束时也不能取消ROT指令，否则手动状态下，X、Y显示值不是程序所需要的R1、R2。

钻完孔后，先镗一段斜孔，然后把自制心轴穿入直孔内，使用杠杆表通过打“壁厚差”方法测量两孔轴线的距离（注意ROT功能一定要打开），然后调整程序Y值，直到两孔上下壁厚差的值相同，这样才能保证两孔相交。

3. 结语

此操作法简单可靠、便于操作，比较容易保证斜孔的倾斜角和圆度以及两孔的轴线相交。由于是大型工件，外形尺寸大，使用此操作法加工可以省去专用工装，并利用公司现有的设备，一次装夹完成，加工精度高（见图5）。

图 3

图 4

图 5

[1] 李蓓华. 数控机床操作工 [M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.

[2] 李海霞，姬东伟，马玉良.VERICUT7.2 数控加工仿真技术培训教程 [M]. 北京：清华大学出版社，2013.