基于FANUC系统的加工中心镗孔加工初探.pdfVIP

4 8 内燃机与配件 基于F A N U C 系统的加工中心镗孔加工初探 许清海 晋江安海职业中专学校 晋江3 6 2 2 6 1 摘要 镗孔加工是孔加工中重要的加工方法 本文基于F A N u c系统 从镗孔加工原理 镗刀的选择 加工指令 镗孔动作 镗刀安 装与调整等方面进行阐述镗孔加工的各个环节 同时以加工中2 4 H 7 和中3 2 H 7 的孔为例讲解精镗孔的程序编写 关键词 加工中心 镗孔加工 1 概况 镗孔加工是对工件上原有的孔进行扩大再加工 其目 的 是为了修正孔位和轴心的偏差 得到较高的尺寸精度 位置精度 圆度和表面粗糙度 精镗孔的尺寸精度可达 I 吖 I T 6 表面粗糙度R a 值1 6 0 8 斗m 镗孔加工作为孔加 工的最后一道工序 主要应用于各种机器设备重要孔的加 工上 如气缸杆 连杆孔 轴承孔 主轴孔等 加工中心的镗孔原理是工件不动 镗刀完成高速旋动 的主运动和垂直升降的进给运动 孔径尺寸是通过调整镗 刀直径的尺寸来控制 从而保证加工精度 2 镗孔加工方法 镗孔加工分为粗镗 半精镗 精镗三种 2 1 粗镗 粗镗是镗孔加工的重要前期工艺 对工件钻削后的内 孔进行预先的加工 为以后的半精镗精镗奠定基础 粗镗 预留单边2 3 毫米作为半精镗 精镗的加工佘量 在粗镗 过程中为了提高加工效率 使用较大的切削用量 造成切 削力较大 切削温度较高 刀具磨损较严重 因此粗镗刀必 须具有较高的强度和抗冲击能力 2 2 半精镗 半精镗是精镗的前道工序 目的是解决粗镗后残留不 均匀的余量 对高精度的孔而言 半精镗可以分为两次 进行 第一次是除去粗镗时余留的不均匀材料 第二次是 除去镗削剩下的佘量 达到较高的尺寸形状精度及较好的 表面粗糙度 半精镗一般预留单边0 3 0 4 毫米给精镗 当 孔精度要求不高时 直接安排粗镗和精镗 不用半精镗 2 3 精镗 精镗是镗孔的最后一道工序 采用高切削 慢进给的 方法 去除前道工序留下的微小余量 达到加工要求的尺 寸精度和表面粗糙度 粗镗后由于装夹力 切削力较大 容 易产生应力变形 所以在精镗前 需要先稍微松开夹紧 再 作者简介 许清海 1 9 7 6 一 男 福建晋江人 机械机电部主任 机 械教研组组长 中职讲师 研究方向为数控编程与加工 实训 M A s T E R C A M u G 软件教学 重新夹紧 释放变形 达到较好的加工效果 3 镗刀的选择标准 要根据系统本身的刚性 加工内容 动平衡性 寿命和 成本进行镗刀的选择 3 1 镗刀系统 模块化镗刀系统包含延长器 减径器 基础柄 镗杆 镗头 刀片等多个部分 基础柄 刀柄 可分为B T H S K 直 柄 镗头可分为精镗头和粗镗头 根据加工情况进行随意 组合 完成加工任务 因此成本较低 使用方便 在生产中 有广泛的应用 3 2 镗刀 根据镗刀的切削刃个数分为单刃镗刀和双刃镗刀 3 2 1 单刃镗刀 单刃镗刀一般做成可以调节尺寸的形式 根据加工的 用途可分为通孔镗刀 阶梯孔镗刀和盲孔镗刀 由于单刃 镗刀装夹在刀杆上 靠紧固螺栓锁紧 刚性较差 容易振 动 应选择较大的主偏角 以减少刀杆受到的径向力 单刃 镗刀调节时由于不带刻度 需要在对刀仪或采用打表的方 式进行调节 效率较低 由于结构简单 成本较低 在小批 量中有着广泛的应用 3 2 2 双刃镗刀 双刃镗刀的两边有着对称的切削刃 加工中两个切削 刃同时切削内孔 抵消了径向力对刀杆的作用 对刀杆的 刚性要求不高 加工中也不容易发生振动 因此可以使用 较大的主轴转速 进给量 背吃刀量 加工效率达到单刃镗 刀的两倍 在粗加工中有着广泛的使用 调整尺寸时转动 刻度盘 精确又方便 3 3 刀片 刀尖半径大 会增强刀尖的强度 不易磨损 加工表面 粗糙度低 但容易引起振刀 切屑处理也较差 加工孔长径比较大时 应选用刀尖半径小的刀片 孔长径比较小时 选用刀尖半径大的刀片 粗镗时选用刀尖半径大的刀片 精镗选用刀尖半径 小 如R 0 2 刀片角度9 0 的刀片 以减少变形和振动 阵 三维机器误差模型的构建模式 希望可以为数控加工 中心位置误差补偿模型领域的发展提供参考 提升数控加 工中心位置误差补偿效果 参考文献 1 范晋伟 李伟 李云 蒙顺政 雒驼 罗建平 运用分步式矢 量方法的立式数控加工中心误差分离的研究 J 机械设计与制 造 2 0 1 3 0 2 1 5 3 1 5 6 2 苗恩铭 龚亚运 成天驹 陈海东 支持向量回归机在数控 加工中心热误差建模中的应用 J 光学精密工程 2 0 1 3 0 4 9 8 0 9 8 6 3 沈云波 童景琳 数控机床空间位置误差的检测及神经网 络误差补偿技术 J 工具技术 2 0 0 6 0 1 6 9 7 2 I I lt e r n a IC o m b u s t io nE n g in e P a r t s 4 9 4 镗孔指令 4 1 镗孔循环 G 8 7 循环是加工上孔小 下孔大的镗孔场合 镗刀从 下往上镗削 称为反镗或背镗 动作如图2 以F A N U C 为例 常用的镗孔循环指令有G 8 5 G 8 9 G 8 6 G 8 8 G 7 6 G 8 7 等六种 指令格式 G X Y 上R Q P F 其中G 为循环指一 令代码 x Y 为孔的坐标值 z 为镗孔的最终深度 R 为镗 孔的参考高度 Q 在底孔时镗刀的回退距离 m m P 为孔 底的暂停时间 秒 F 为镗孔的进给速度 4 2 加工动作 G 8 5 兰 摊粤 G 8 5 X Y Z R F 一 镗刀以切削进给的方式加工到孔底 再仍以切削进给 的方式退回到R 平面或初始平面 易形成螺旋线而划伤 已加工表面 本指令可用于铰孔 扩孔和精密镗孔加工 G 8 9 G 8 9X Y Z 一目L P F L G 8 9 与G 8 5 基本相似 不同的是在增加了在孔底的短 暂停留 主要用于阶梯孔的镗孔加工 G 8 6 G 8 6X Y z R P F 镗刀以切削进给的方式加工到孔底 主轴停转 镗刀 快速退到R 点平面或初始平面后 主轴再正转 由于镗刀 是停转后退刀 容易在已加工的孔壁划出直线的条痕 本 指令主要用于加工精度和粗糙度要求不高的内孔 G 8 8 G 8 8X Y z R J 1 镗刀以切削进给的方式加工到孔底 刀具在孔底暂停 一段时间后 主轴停转 通过手动的方式让刀具从孔中安 全退出 主轴再恢复正转 该指令虽然能使提升孔的加工 精度 但效率较低 应用场合较少 G 7 6 正镗 G 7 6X Y z k Q P F G 7 6 主要用于精密镗孔加工 执行G 7 6 循环动作如图 一所示 刀具以切削进给的方式加工到孔底 实现主轴准 停 镗刀沿刀尖相反方向移动一段距离Q 使刀具完全脱 离已工件表面 保证镗刀不刮伤已加工的内孔表面 再快 速退刀至R 平面或初始平面 回到x Y 的坐标值位置 主 轴恢复正转 望霉纛两 J 嚣 囊囊蓬转 k 一工遵 快堪 一一0 篮 蠡鳍瓣l一 善0 G 8 7 反镗或背镗 G 8 7x Y z 耻Q F 图1 韧始高度 Z 0 高度 R 点焉度 图2 1 镗刀走到x Y 坐标后 主轴准停 2 镗刀沿刀尖的相反方向偏移 段距离Q 3 镗刀快速下降到R 点 R 点的位置在z 位置之下 4 镗刀向刀尖方向移动一段距离Q 5 主轴正转 按切削进给的方式加工到孔底 6 主轴准停 与刀尖的相反方向移动一段距离Q 7 镗刀快速提刀到初始平面 而不能是参考平面 8 沿刀尖方向移动一段距离Q 镗刀回到x Y 的坐标 点 主轴恢复正转 5 镗刀安装与调整 在执行G 7 6 和G 8 7 时 由于要主轴准停 刀尖回退 因此镗刀装在主轴上位置很重要 如果刀尖方向与回退方 向有误 会造成刀尖折断和已加工面被破坏的危险 5 1 安装 镗刀杆装在刀柄上时 保证刀尖与刻度盘的指向 相反 设置机床回退方向 回退方向一般出厂设置为刀库反方向移动 但每一台 机床的设置可能不一样 具体参数 M D 系统为5 1 4 8 或 M C 系统为5 1 0 1 设置如下 5 1 4 8 Z 1 回退方向为 X 5 1 4 8 Z 一1 回退方向 为一X 5 1 4 8 Z 2 回退方向为 Y 5 1 4 8 Z 一2 回退方 向为一Y 设置完毕后用G 7 6 x 0 Y 0 2 5 R 1 0 Q 2 0 F 1 0 0 在工件上方 试运行 验证机床的回退方向 在M 1 9 主轴定位时 保证装在主轴上的镗刀刀尖 朝向与回退方向相反 5 2 试切与调整 测量镗刀的最小直径 先松开锁紧螺钉 再逆时针 旋转刻度盘到极限位置 注意到极限位置时不能再拧 否 则会破坏调整装置 此处即是镗刀的最小位置 最后用扭 矩扳手锁紧锁紧螺钉 利用工件的x 向某个已知侧面作 紫 羔 5 0 内燃机与配件 为参考面 将镗刀旋转起来 靠近该参考面 直到刚刚好切 到 将主轴当前的X 值与该侧面的X 值相减的差值再乘 2 即是镗刀的最小直径 试切和调整 将镗刀调整到要加工的尺寸 对孔进 行试切5 m m 深 利用内径量表或三针内侧千分尺测量试 切后的尺寸 按加工要求调整刻度盘 调整时先松开锁紧 螺钉 每次调整必须顺时针调整 往直径增大的方向调整 如果调整过大 必须逆时针多旋一些 消除螺纹间隙后 再 重新调到所需的位置 否则数值有误差 调整结束后 必须 用扭矩扳手进行锁紧锁紧螺钉 以免因用力过大损坏其底 部的半圆球而造成镗杆精度的丧失 通过再试切 再测量 再调整的方式 直到加工出合格尺寸 6 加工用量 根据加工材料和刀片推荐的切削用量进行试加工 当 镗削难加工材料 高精度孔时 精镗余量应不小于0 0 l 能 避免加工面弹性让刀而造成加工的无效 在加工过程中发现刀片比以前磨损更快而造成粗 糙度不良时 应降低切削线速度 但也不排除刀片质量发 生变化的可能 加工后刃口粘刀 有积屑瘤产生时 应提高转速即 是提高线速度 加工过程中出现颤振现象时 建议降低转速 增大 进给量 如果加工后工件有毛边时 应提高进给量 提高 转速 若要降低表面粗糙度 又在不发生颤振的条件下 建 议降低每转的进给量 除了以上加工因素外 应选择合适 的刀片形状 控制切屑流 使用内冷却刀具系统和相应的 冷却液 7 镗孔编程实例 f 4r 一 i 盟盏 图3 加工中2 4 H 7 和中3 2 H 7 的三同轴孔 材料4 5 钢 零件 的孔结构图 如图3 x Y 原点设在工件的中心 z 原点设 参考赢覆 最终潦糍 划世 国圆I 图4 镱刀宦度2 3 在工件的上表面 中2 4 精镗孔用G 7 6 上面中3 2 孔也用G 7 6 正镗加工 为了一次装夹能完成加工 下面中3 2 的孔使用G 8 7 背镗 加工 正镗 背镗刀的安装及各点高度如图4 所示 正镗时 刀尖朝下 背镗时刀尖朝上 在加工底下 3 2 m m 孔时 镗 刀要能顺利进入中2 4 的孔 达到参考平面 要避免和底部 垫铁干涉 镗刀从下往上加工 G 7 6 正镗时O 回退距离取 0 2 毫米 而对于背镗孔G 8 7 刀具回退距离Q 3 2 2 4 2 0 2 4 2 毫米 以正 背镗精加工中2 4H 7 和中3 2 H 7 为 例 参考程序如下 0 3 0 1 2f T l2 正精镗上面的 3 2 H 7 孔 S 1 2 0 0M 0 3 G 4 3Z 2 5H 1 2M 0 8 G 9 9G 7 6X 0Y 0R 5Z 一1 0Q 0 2F 6 0 C 0 0Z 2 5 M 9 9 0 3 0 1 3f T l3 正精镗中间中2 4 H 7 孔 S 1 5 0 0M 0 3 G 4 3Z 2 5H 1 3M 0 8 G 9 9G 7 6X 0Y 0R 一5Z 一2 00 0 2F 5 0 G 0 0Z 2 5 M 9 9 0 3 0 1 4f lr l4 背精镗下面的中3 2 H 7 孔 S 1 2 0 0M 0 3 G 4 3