数控龙门铣四轴加工技术探讨

时间:2022-09-25作者:佚名

数控龙门铣床是近几年陆续登上我国老工业基地的新型设备,为我国先进的加工技术做出了不朽的贡献。但是,它也被限制在三维空间内进行各种加工,对于四轴及五轴的加工也是无能为力的。

本文介绍的是用CKUMA-MCR-ASCⅡ数控龙门铣床加工HS-FAS-2111支架(见图1)。该件除上下面具有定位销孔外,在Z方向还有两斜面,并在斜面内各自有各坐标孔。

下面论述加工需自制具有简单而精确旋转功能的先进夹具,完成四轴的加工技术,以完善和充实该机床之不足。

数控龙门铣四轴加工技术探讨

图 1

一、技术分析

该支架采用Q235—A焊接件,是用于汽车装配线上重要部位的零部件。

支架上下面均有坐标定位孔,上下各定位坐标孔位置公差±0.02mm。上下坐标孔与两侧斜面的位置公差是以两斜面交点(153.9±0.02)mm 分别向两侧分步。

在侧面的各坐标孔,除位置精度在±0.02mm外,其倾斜角度分别为22o±0.05′、19.5°±0.05′,切相交点偏离中心1.1mm,与侧面距离为(153.9±0.02)mm。

左侧是(142.4±0.02)mm、(210±0.02)mm,而右侧是(150.1±0.02)mm、(210±0.02)mm,支架与底面旋转点距离(436.5±0.02)mm,偏心距离不是155mm,而是(153.9±0.02)mm。

该件关键加工部位是两侧斜面的相交点(436.5±0.02)mm,及该相交点至各斜面的坐标孔。

二、工艺编制

镗:刀校中间连接筋一侧面,平面度≤0.05mm。

镗:粗铣上下面,凹台面加工至成品,其余各面各留1~1.5mm。

龙门铣:粗铣两斜面,坐标孔面各留1~1.5mm(用专用夹具)。

龙门铣:精铣上下面,钻铰各坐标孔,其余各孔点窝。

龙门铣:精铣两斜面,钻铰各坐标孔,其余各孔点窝(用专用夹具)。

摇臂钻:各螺纹孔。

为了保证加工件的几何公差,所有的坐标孔面均应分粗精加工。并且,该件在粗加工后应放置一段时间,至少不小于24h,待工件消除切削应力后再进行各部位的精加工。

三、工装设计原则

该工件两侧斜面的加工,必须采用高精度的角度调整功能,就是四轴旋转功能。而龙门铣床不具备加工斜面功能,只能设计专用的角度旋转夹具,当工件精加工时,一次性将两侧斜面加工成品,该夹具应具备以下功能和特点:

①该夹具是典型的一面两销定位方法,即以底面和两坐标孔定位。坐标孔应选择两距离较远位置,即相距(345±0.01)mm的两个φ8H7坐标孔。

②该夹具还必须具备一次性装夹的功能,即夹具需具备左右翻转功能,且翻转角度的误差必须≤±0.05o。

③该夹具应具备加工各种左右翻转角度功能,根据被加工件共同特点,左右翻转±30o为宜。

④该夹具底座需安装在龙门加工中心工作台上,并必须用平键和工作台定位,该工作台定位槽宽度24H7,而夹具定位键宽度公差采用基孔制h7即可。

⑤该夹具工作台大小应和底座匹配,为确保夹具强度,其厚度不得小于36mm。

⑥该夹具翻转装置采用焊接件即可,分别焊接在底座和工作台上下面,其位置应合理配置。

⑦该夹具角度旋转应采用精度较高的分度头,即北京机床厂生产的F11125。该分度头旋转主轴孔两端都是莫氏4号定位孔,中心与底面相距125mm。

⑧该夹具各关键件的加工精度,不得小于8级公差精度。

根据以上分析,该夹具应根据角度工件的形状特点,既要具备较高精度,又要考虑其通用性;既要具备安装中大型工件的能力,又要考虑制作方便可行的经济效益(见图2)。

数控龙门铣四轴加工技术探讨

图 2

1.中心旋转轴 2.中心莫氏套 3.工作台 4.底座 5.两侧旋转轴

四、关键件的设计情况

1、底座

底座是该夹具的基础件(见图3),它必须具备以下条件:

①外形360mm×600mm即可,该大小既要适用于本次工件的加工范围,又要具备一定的通用性和广泛的使用性能,属于中型加工件的专用夹具。

②该件底面的几何公差确定在平面度0.02mm,为工作台安装后的平面精度提供条件。

③该件的旋转孔定位φ40H7,承受工件质量的能力绰绰有余。

④该旋转孔是和F11125分度头配套使用,其与底面距离(125±0.01)mm。

⑤该孔左右各一个,除保证与底面(125±0.01)mm的尺寸公差外,还必须对称中心0.02mm。

⑥该底座底面定位键槽宽24H7,与机床本身工作台配套使用。

⑦该定位槽应与旋转孔中心对称0.02mm,以防止使用时旋转中心偏移。

⑧该底座的4个定位槽是固定各种角度定位柱的基面,应与底面统一尺寸(16±0.01)mm。

数控龙门铣四轴加工技术探讨

图 3

2、工作台

工作台是和底座链接在一起的关键件(见图4),它除了担负装夹各种加工件的任务外,很重要的是负责旋转各种角度,这就要求具备以下技术要求:

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