数控龙门铣在车床机床上的应用

数控龙门铣在车床机床上的应用

安装导向机的精度决定了机的性能。利用简单有效的工艺加工出高精度的轨道面，可以大大提高机的成本效益。为此,对导轨精铣代磨工艺进行了专题讨论,研究普通精度磨床精铣代磨的可行性。1加工和高效定位的设计案例科堡导轨磨床是导轨专用加工磨床,能达到较高的精度。目前磨床产品中的床身、工作台、滑板都要经过导轨磨床的磨削加工,这样造成科堡导轨磨床长期满负荷工作,使产品生产周期加长,效率降低。科堡导轨磨床可以加工的零件规格为4000mm×1500mm。随着产品规格的不断扩大,科堡导轨磨床已不能满足工艺需要,对于工作台方向、进给方向一体的床身,如果不能一次定位有效加工,也就不能保证工件在两个方向有较高的垂直度。数控龙门铣可加工的零件规格为6000mm×2500mm,并且可以一次定位加工工作台和进给机构的导轨面,能够保证工件的垂直度要求,而且加工效率高。在满足设计和装配要求的情况下,现在采用了新的工艺流程,可以缩短零件生产周期,扩大零件加工的规格,降低了生产成本。2直线度和工艺设计目前磨床产品的床身、工作台、滑板等零件的导轨设计精度通常为直线度0.01mm/1000mm,垂直度0.005(+)mm;高精度磨床导轨的直线度为0.005mm/1000mm或0.003mm/250mm,垂直度0.005(+)mm。为达到设计要求,工艺流程一般采用粗刨—时效—精刨—导轨磨,中间还要穿插划、钻、钳、镗、铣等工序,工艺流程较长,加工效率低、制造周期长。其中高精度磨床导轨均需要在科堡导轨磨床上进行加工。为了能够减轻导轨磨床的工作量,缩短生产周期,节约生产成本,并且充分发挥数控龙门铣设备的加工能力,开展以精铣代替磨削的工艺性能研究。3立铣头和越界面铣削检测1)工艺设计加工试件综合考虑试验要求及测量条件,试件如图1所示。其中B面是根据装配使用情况而人为设计的,目的是减少导轨与导轨面的接触宽度及提高加工精度。试件采用了粗刨—时效—精刨—铲刮—精铣的加工方法,其中精铣指的是采用数控龙门铣加工,数控龙门铣加工又采用了以下两种加工方法:(1)采用立铣刀形式进行一次成型加工。采用这种方法的加工效率较高,但是对刀具的要求很高。根据磨床导轨面的要求,刀具的端面与外圆垂直度须在0.005mm以上,而且在刀具磨损后要很快地进行修磨,否则会影响导轨的加工精度;2)采用立铣刀,用数控龙门铣立铣头和直角头分别进行加工,对三种零件的加工方法用一定的切削参数进行了对比性试验,寻求最佳切削方案和切削参数。经测试,统一采用直径为20mm,齿数为8齿的硬质合金立铣刀。1)切削参数:进给速度v为150mm/min,转速n=350r/min,切深t=0.15mm。2)加工形式F面和E面分别采用普通端铣和直角头铣削;C面和D面采用一次成型加工,A面和B面采用一次成型加工。3)检测结果经三座标测量仪检测后,结果如下:A面直线度为0.0026mm;B面直线度为0.0013mm;C面直线度为0.0054mm;D面直线度为0.0035mm;B和C的平行度为0.0145mm;C和E的平行度为0.0206mm;E和F的垂直度为0.013mm;C和D的垂直度为0.0163mm;B和A的垂直度为0.0117mm;加工试件完全符合设计要求。43工作台导管的加工该磨床床身共有两付导轨安装面,如图2所示。其中工作台导轨长612mm,安装镶钢导轨的导轨面宽度分别是45mm和30mm,进给导轨的长为535mm,镶钢导轨的导轨面宽度分别是50mm和40mm。因为磨削时进给量比较小,故该导轨面对零件的精度影响也比较小,两种导轨面的表面粗糙度为Ra0.16μm。1)导轨的重要精度工件两导轨的直线度为0.008mm,导轨平行度为0.02mm/1000mm,两组导轨的平行度为0.04mm/1000mm。为了确保两条导轨的相对位置精度,磨床床身工作台导轨与进给导轨的加工必须在一次装夹中完成。考虑到数控龙门铣机床的结构是定梁式,工作台的进给精度较高,因此对磨床工作台导轨采用数控龙门铣机床的工作台进给进行加工,对磨床进给导轨则采用数控龙门铣的滑枕进给进行加工。刀具采用直径为20mm、刀刃数为8的硬质合金立铣刀,端面与刀具的母线垂直度较高,加工出的导轨表面粗糙度高,不足之处是导轨面存在着“接刀”现象。2)加工参数的选择铣削进给速度为v=150mm/min,转速为n=350r/min,铣削深度为t=0.15mm。3)测量方法采用水平仪进行读数检查。将水平仪座放在磨床床身导轨加工面上,水平仪放在水平仪座上,通过移动水平仪座来观察水平仪气泡(刻度值=0.02mm/m)读数的变化。经检测,磨床床身工作台导轨加工面上的精度为在全长上存在1格误差,在垂直方向上存在半格误差;在磨床进给导轨加工面全长上存在2格误差,垂直方向上存在1格误差,满足设计图纸上的要求。4)导轨装配后的运动精度(1)工作台移动在垂直平面内的直线度:工艺允差为0.024mm/1000mm。采用数控龙门铣加工后的导轨面为0.01mm/1000mm;采用导轨磨加工后的导轨面为0.012mm/1000mm。(2)工作台移动的倾斜度:工艺允差为0.024mm/1000mm。采用数控龙门铣加工后的导轨面为0.02mm/1000mm;采用导轨磨床加工后的导轨面为0.015mm/1000mm。(3)工作台移动在水平面内的直线度:工艺允差为0.004mm。行程长度≤200mm时,采用数控龙门铣加工后的导轨面为0.003mm;采用导轨磨床加工后的导轨面为0.0025mm。5)磨床床身工作台导轨面采用铣削与磨削工艺精度的对比见表1。5数控门卡式精铣加工后的工作台中心向水平垂直度(1)由于立铣刀直径较小,立铣刀的端面与立铣刀母线对垂直度的精度影响有限,因而用立铣刀侧刃加工的垂直导轨面稍微有一点“喇叭口”,但对导轨在安装后,对磨床的运动精度没有影响。(2)由于数控龙门铣本身工作台导轨面的运动与横梁导轨的运动垂直度的影响,造成数控龙门铣精铣加工后的工作台导轨面与进给导轨面垂直度比采用科堡导轨磨床加工的磨床床身两导轨面的垂直度略差(在工艺允差范围内),对整个机床的影响很小。数控龙门铣可以一次定位加工磨床床身进给方向和工作台方向导轨面,加工效率高,相对垂直度好。(3)数控龙门铣加工后的磨床床身导轨表面粗糙度略低。由以上数据可知,以精铣加工后