1、引言隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，出現(xiàn)了高性能的五軸精工銑加工中心，精工系統(tǒng)都具有空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)以及斜面刀具補(bǔ)償功能，從而為一些需斜面加工且加工精度比較高的零件加工提供了可能。在斜面上加工時(shí)，由于坐標(biāo)系在空間發(fā)生變化，加工程序編制困難，需突破常規(guī)的編程思維模式進(jìn)行編程，而且對(duì)程序進(jìn)行特別處理，本篇結(jié)合型號(hào)產(chǎn)品的實(shí)際加工來(lái)討論此問(wèn)題。在型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到此類(lèi)零件，需在斜面上進(jìn)行打孔、鏜孔、銑削形狀，或者在同一次裝夾中需要在不同方向和不同斜度的若干斜面上加工，且每個(gè)斜面間有較高的形位公差要求。常規(guī)的加工此類(lèi)零件的方法是扳動(dòng)床頭、轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)面或者使用組合夾具，若加工方向或者加工位置不同則需要二次裝夾，重新找正，加工過(guò)程異常繁瑣，由于裝夾定位和機(jī)床本身的限制，無(wú)法保證零件的加工精度。如在T××的臺(tái)體加工中，斜面上的孔系較多，且異形面不好裝夾，定位基準(zhǔn)不好，多次裝夾造成誤差積累，有時(shí)孔的邊距誤差超過(guò)了1mm。2、斜面加工工藝分析及解決方案為解決此種零件的加工問(wèn)題，通過(guò)不斷摸索和工藝方法的不斷改進(jìn)，并結(jié)合工廠(chǎng)現(xiàn)有機(jī)床，后選用五軸精工銑加工中心來(lái)解決此問(wèn)題。所選機(jī)床為五軸五連動(dòng)，除 3個(gè)線(xiàn)性軸外，還帶回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(C軸：-360°～360°)和擺頭(B軸：0°～110°)兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸，采用控制系統(tǒng)為FANUC160i，具有空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和斜面刀具補(bǔ)償功能。從實(shí)現(xiàn)斜面加工的角度來(lái)看，在一次裝夾中可完成不同方向、不同角度的多個(gè)斜面的打孔、鏜孔、攻絲、銑削等多種加工的需要。減少了裝夾次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，更重要的是提高了零件的加工精度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。以長(zhǎng)三系列某基座類(lèi)零件的窗口加工為例，零件如下圖所示：要加工此窗口，可以看出，機(jī)床應(yīng)該完成一個(gè)在XZ、YZ平面上2軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)和一個(gè)主軸的擺頭動(dòng)作。因?yàn)橐沟毒吆图庸っ娲怪?，必須使主軸完成一個(gè)擺頭動(dòng)作，有擺頭，就牽扯到擺長(zhǎng)等一系列的多軸加工問(wèn)題。因此要使用多軸程序的編制手段來(lái)完成，編程和機(jī)床調(diào)試難度大，給程序編制者和機(jī)床操作者提出了更高的要求，在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到保證機(jī)床安全等方面的因素，需模擬加工過(guò)程，多次空切，確保程序無(wú)誤，才能進(jìn)行正式加工。此外，多軸的程序算法相當(dāng)復(fù)雜，需考慮擺長(zhǎng)等因素的影響，針對(duì)某一機(jī)床必須有特定的后處理，但后處理往往因?yàn)樗惴ê涂刂莆恢玫牟煌?，以及?jì)算穩(wěn)定性方面的影響，經(jīng)過(guò)軟件后處理所得的程序在控制精度方面常常難以滿(mǎn)足零件圖紙精度的要求。分析可看出，造成編程難度增加的直接原因是斜面的出現(xiàn)，因此，如果可以使加工平面與斜面重合，那么此類(lèi)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)兩軸半加工的編程問(wèn)題，編程難度大大降低。因此，可以想到，首先使用機(jī)床的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換功能(G68指令)來(lái)使加工平面與斜面重合，第二使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令(G432)，在斜面的垂直方向加上刀長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)以上處理后，使斜面加工問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面加工來(lái)解決，從而編程難度大大降低。若同時(shí)需要加工多個(gè)斜面時(shí)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)C軸到C0(工作臺(tái)的零位，該零位方向與主軸擺動(dòng)方向相同)，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和加刀長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。如果加工形狀比較簡(jiǎn)單，通過(guò)手工便可以完成編程工作。從而使得在精工機(jī)床一次裝夾中，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)斜面、多個(gè)工位、多次換刀的加工變成可能。程序結(jié)構(gòu)如下：%N0100 O0008(程序名)N0102 M6 T1;(換刀)N0104 G0 G90 G56 X400 Y200 Z260 B0 C0;(運(yùn)動(dòng)到參考點(diǎn))N0106 G432 X200 Z150 H1 Bω;(在垂直于斜面的方向加刀長(zhǎng))N0108 M3 S3000;(主軸正轉(zhuǎn))N0110 M8;(打開(kāi)切削液)N0112 G68 X188 Y0 Z60 I0J1 K0 Rω;(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，ω為主軸從零轉(zhuǎn)到與斜面垂直時(shí)所轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)得角度)… …N0200 G69;(坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消)N0202 G492 X200 Z300;(斜面刀具補(bǔ)償取消，運(yùn)動(dòng)到安全位置)N0204 M9;(切削液關(guān))N0206 Cα;(C軸旋轉(zhuǎn)，α為所要加工的第n個(gè)斜面的垂線(xiàn)與C0位置所夾的最小角度)N0208 G0 G90 G56 X400 Y200 Z260 B0 C0;(運(yùn)動(dòng)到參考點(diǎn))N0210 G432 X200 Z150 H1 Bωn;(在垂直于斜面的方向加刀長(zhǎng))N0212G68 X188 Y0 Z60 I0J1 K0 Rωn;(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，ωn為主軸從零轉(zhuǎn)到與斜面垂直時(shí)所轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)得角度)… …N0200 G69;(坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消)N0202 G492 X200 Z300;(斜面刀具補(bǔ)償取消，運(yùn)動(dòng)到安全位置)N0204 M9;(切削液關(guān))N0204 M30;(程序結(jié)束，返回到程序頭)3、復(fù)雜斜面加工的進(jìn)一步討論再討論第二個(gè)問(wèn)題，可以看到，雖然在上述討論中實(shí)現(xiàn)了斜面加工，但是僅限于在斜面上打孔、鏜孔、攻絲、銑削由直線(xiàn)和圓弧構(gòu)成的簡(jiǎn)單形狀，局限于手工編程。如果銑削形狀比較復(fù)雜，如在斜面上銑削方程曲線(xiàn)，三維曲面、刻字，又該如何去編制程序?類(lèi)似的這些形狀即使在平面上加工時(shí)，手工編程也是無(wú)法做到的，只有通過(guò)CAM軟件來(lái)完成。通過(guò)對(duì)機(jī)床和CAM軟件的仔細(xì)研究，摸索出一套軟件編程結(jié)合手工編程的辦法來(lái)完成此類(lèi)零件的加工編程的有效途徑。分析可知，在普通的三軸銑編程中，刀軸方向始終與XOY平面垂直，但是當(dāng)主軸偏離原來(lái)的豎直方向時(shí)，刀具平面發(fā)生傾斜時(shí)，如何才能使在XOY平面上生成的程序在斜面上正確運(yùn)行。分析可知，盡管坐標(biāo)系發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，但是如果使在XOY平面上所做圖形(a)在原坐標(biāo)系中的相對(duì)位置與斜面上要加工的形狀(b)和新坐標(biāo)系中的相對(duì)位置保持一致，那么在XOY平面上所生成的程序可直接應(yīng)用到斜面加工中。根據(jù)機(jī)床擺頭動(dòng)作對(duì)圖形位置的影響，分析可知，在XOY平面上作圖時(shí)，應(yīng)使圖形以編程原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)根據(jù)機(jī)床等具體情況來(lái)定)，這樣就使在CAM軟件中的圖形位置與實(shí)際加工的位置保持一致。通過(guò)添加和修改程序頭和程序尾，即增加坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和斜面刀具補(bǔ)償，就使得軟件編程和手工編程結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了在斜面上銑削方程曲線(xiàn)，三維曲面、刻字等任意復(fù)雜形狀的加工。通過(guò)在實(shí)際加工驗(yàn)證，證實(shí)該方法在機(jī)床功能及行程的許可范圍內(nèi)應(yīng)用該種方法編程可實(shí)現(xiàn)任意斜面上任意復(fù)雜形狀的加工編程。4、結(jié)論在本廠(chǎng)型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，多次應(yīng)用該方法解決了多項(xiàng)加工難題，為斜面類(lèi)零件的加工提供了一條全新的解決途徑，不僅提高了斜面類(lèi)零件的加工精度和加工效率，并且為工廠(chǎng)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，此種編程方法的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：(1) 解決了斜面類(lèi)零件的精工加工問(wèn)題(2) 解決了斜面加工的精度問(wèn)題(3) 簡(jiǎn)化了斜面加工的編程問(wèn)題(4) 解決了在斜面上銑削任意復(fù)雜形狀的加工問(wèn)題(5) 提高了斜面加工程序控制精度問(wèn)題編程思路的轉(zhuǎn)變，不僅使編程者在編程思維模式上有更新的認(rèn)識(shí)，而且在開(kāi)發(fā)機(jī)床性能，提高精工機(jī)床的使用率方面也發(fā)揮出不小的作用。此加工思路提出，解決了多種型號(hào)產(chǎn)品相關(guān)零件的加工及加工精度問(wèn)題，為進(jìn)一步提升總體產(chǎn)品的性能提供保證，為型號(hào)產(chǎn)品的加工逐步走向數(shù)字化做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。