CN104999121B - 用于加工机架导板的方法及刀具 - Google Patents

Abstract

一种用于加工机架导板的方法，在数控龙门铣床上利用刀具通过数控程序指令以两轴轴联动方式或三轴联动适加补偿的方式自动完成所述机架导板的开槽、粗铣、半精铣和精铣工序；包括步骤：1)将对刀基准块紧固安装在数控龙门铣床的工作台面上并校正；2)将机架夹固在工作台面上，机架的输出端面向对刀基准块并校正；3)设定工件坐标零位；4)使用槽铣刀以两轴联动方式对机架导板的根部进行开槽加工；5)使用粗铣刀以两轴联动方式对机架导板进行粗铣加工；6)使用精铣刀以三轴联动方式对机架导板进行半精铣加工和精铣加工，同时加工机架导板的R3根部，达到尺寸。本发明实现了机架导板加工的全程序连续自动可控加工，提高了精度，保证了质量，缩短了工期，提高了效率，降低了劳动强度，消除了安全隐患。

Description

用于加工机架导板的方法及刀具

技术领域

本发明涉及一种大型柴油机构件的加工工艺，尤其涉及一种用于加工机架导板的方法及刀具，属于机械加工技术领域。

背景技术

机架是大功率低速船用柴油机的重要零件之一，机架导板是柴油机运转过程中作为滑块等运动部件往复运动的导向，请参阅图1，在机架1的内档中每缸设有四块机架导板2，每台机架1的缸数乘以4是导板2的总数量，因而这些机架导板2不仅数量多、长度大、位置交错、结构复杂，而且对尺寸精度、表面光洁度的要求都较高，因此对所使用的切削刀具的要求也很高：切削锋利、断屑性好、抗冲击性强、耐高温、耐磨。目前传统的加工方法为：在大型龙铣床上加工，采用主偏角90°R3的刀具，分粗铣、半精铣、精铣三个工序完成。该传统方法能够适用小型柴油机架导板的加工，但对于多缸80以上大功率柴油机机架导板的加工，就无法胜任，其主要存在加工振动大、刀片易爆裂、耐磨寿命不足、加工中途刀片更换频繁、耗费工时等诸多问题，且难以实现自动高效连续加工及全程序控制。由于大功率低速船用柴油机的机架1是超大型金属构件，而机架导板2较长，安装刀具4的机床动力附件3悬伸大，由此带来的负面影响就是加工时刀具4会产生振颤，从而机架1的加工质量得不到保障；加工过程中的振颤会导致刀片爆裂频繁发生，轻者无碍，重者需要补焊，操作者时常要频繁攀梯登高观察、测量，更换刀片、对刀设定，因此存在着高空作业的危险因素，从而增大了操作者的劳动强度及安全风险；此外因机架导板2长度大、数量多，每次更换刀片和对刀设定都比较费时，这样一来增加了辅助工时，而在目前大型数控龙门铣工时单位成本极为昂贵的情况下，辅助时间也是较为可观的经济损失。

总之，原有的传统加工方法和刀具存在有加工效率低、人身和设备安全隐患多、加工成本高、操作劳动强度大和难以实现高效连续全程序控制加工的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有大功率低速船用柴油机机架导板的加工方法和刀具的缺陷，提供一种用于加工机架导板的方法及刀具，实现加工振颤小、切削寿命长、减少加工中途更换刀片的次数的效果，以达到优化工艺、提高工效、降低成本、保障安全和质量、降低劳动强度的目的。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种用于加工机架导板的方法，其特征在于：在数控龙门铣床上利用刀具通过数控程序指令以两轴轴联动方式或三轴联动适加补偿的方式自动完成所述机架导板的开槽、粗铣、半精铣和精铣工序。

进一步地，所述加工方法包括如下步骤：

1)将对刀基准块放置在所述数控龙门铣床的工作台面上，使该对刀基准块的底面键嵌入所述工作台面的T型槽，沿该工作台面的Y方向移动所述对刀基准块，经过校正使该对刀基准块的中心线对准所述工作台面的中心线，将所述对刀基准块紧固安装在所述工作台面上，该对刀基准块固定后不再移动，每次使用前确认该对刀基准块的位置是否有位移；

2)将船用柴油机的机架放置在所述工作台面上，经过校平校直使该机架的输出端面向所述对刀基准块，使该机架的中心线与所述工作台面的中心线和对刀基准块的中心线对齐，利用压板及定位工装将所述机架夹固；

3)以所述对刀基准块为基准，使用百分表找正该对刀基准块的中心坐标，结合工作台面刻线计算出所述机架的X基准坐标距离所述对刀基准块的数值，偏置设定工件坐标零位；

4)将装配好的槽铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板的根部进行开槽加工，导板面留0.5mm余量；

5)将装配好的粗铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板进行粗铣加工，通过三次切削加工至0.5mm余量；

6)将装配好的精铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以三轴联动方式对所述机架导板进行半精铣加工和精铣加工，达到图纸要求尺寸；在半精铣加工的同时加工所述机架导板的R3根部。

进一步地，所述的步骤4)中，所述槽铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该槽铣刀的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+8°，径向负前角yf＝-18°，刀片角R＝2.3，所述刀片有锋利的断削槽。

进一步地，所述的步骤5)中，所述粗铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该粗铣刀的主偏角Kr＝75°，轴向正前角yp＝+7°，径向前角yf＝0°，该刀片有锋利的断削槽。

进一步地，所述的步骤6)中，所述精铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该精铣刀的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+5°，径向前角yf＝0°，所述刀片的后刀面有修光刃，该刀片的基体采用金属陶瓷制成，所述刀体的所有刀夹中设有微调单元。

进一步地，所述的刀片经过多重耐磨、耐高温及抗冲击的涂层处理。

进一步地，所述的步骤4)和步骤5)中，所述的两轴联动方式是指，刀具沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削。

进一步地，所述的步骤6)中，所述的三轴联动方式是指，刀具沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削，Y轴上适当进行让刀斜线补偿。

与传统加工方法相比，本发明所述加工方法的优点在于：加工稳定性高，工艺简便，实现了开R槽、粗铣、半精铣和精铣加工的全程序连续自动可控加工，并且通过数控程序给让刀作适当补偿，来控制机架导板的形位公差精度，缩短了加工周期，减少了换刀次数，缩短了辅助时间，降低了加工成本，提高了加工效率，保障了加工质量；避免了操作人员频繁更换刀具，降低了操作人员的劳动强度，降低了高空作业的风险，消除了加工过程的安全隐患。

附图说明

图1是本发明的加工状态图。

图2是本发明的加工流程图。

图3是本发明的槽铣刀的结构示意图。

图4是图3的A部放大图。

图5是本发明的粗铣刀的结构示意图。

图6是图5的B部放大图。

图7是本发明的精铣刀的结构示意图。

图8是图7的C部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但不能以此限制本发明的保护范围。

本发明所述用于加工机架导板的方法，其在数控龙门铣床上利用刀具通过数控程序指令以两轴轴联动方式或三轴联动适加补偿的方式自动完成所述机架导板的开槽、粗铣、半精铣和精铣工序；所述刀具包括槽铣刀、粗铣刀和精铣刀。

请结合参阅图1和图2，所述加工方法包括如下步骤：

1)将对刀基准块5放置在所述数控龙门铣床的工作台面上，使该对刀基准块5的底面键嵌入所述工作台面的T型槽，沿该工作台面的Y方向移动所述对刀基准块5，经过校正使该对刀基准块5的中心线对准所述工作台面的中心线，通过对刀基准块5的底部螺纹孔和T型螺栓将所述对刀基准块5紧固安装在所述工作台面上，该对刀基准块5固定后不再移动，每次使用前确认该对刀基准块5的位置是否有位移。

2)将船用柴油机的机架1放置在所述工作台面上，经过校平校直使该机架1的输出端面向所述对刀基准块5，使该机架1的中心线与所述工作台面的中心线和对刀基准块5的中心线对齐，利用压板及定位工装通过底平面将所述机架夹固于所述工作台面上。

3)以所述对刀基准块5为基准，使用百分表找正该对刀基准块5的中心坐标，结合工作台面刻线计算出所述机架1的X基准坐标距离所述对刀基准块5的数值，偏置设定工件坐标零位。

4)装配槽铣刀：请结合参阅图3和图4，所述槽铣刀4.1包括有刀体4.1.1和固定于该刀体4.1.1周边且均匀分布的若干刀片4.1.2；该槽铣刀4.1的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+8°，径向负前角yf＝-18°，刀片角R＝2.3，所述刀片4.1.2有锋利的断削槽。将刀片4.1.2安装在刀体4.1.1上，刀片4.1.2靠螺栓紧固在刀体4.1.1的刀坑内。所述的槽铣刀4.1能够实现切削锋利、易断削、耐高温、耐磨，并可以去除机架导板2根部R3的部分余量。

将装配好的槽铣刀4.1安装在机床动力附件3的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板2的根部进行开槽加工，顺带去除所述机架导板2根部R3的部分余量，导板面留0.5mm余量。所述的两轴联动方式是指，刀具4.1沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削。事实证明，当开槽之后粗铣所述机架导板2时粗铣刀4.2不再承受肩部阻力，从而可以减少刀具磨损。

5)装配粗铣刀：请结合参阅图5和图6，所述粗铣刀4.2包括有刀体4.2.1和固定于该刀体4.2.1周边且均匀分布的若干刀片4.2.2，该粗铣刀4.2的主偏角Kr＝75°，轴向正前角yp＝+7°，径向前角yf＝0°，该刀片4.2.2有锋利的断削槽。将刀片4.2.2(见图6)安装在刀体4.2.1上，刀片4.2.2紧固安装在刀夹内。所述的粗铣刀4.2能够实现切削锋利、振颤小、易断屑、耐高温、耐磨，加工负载保持轻快状态，并可以满足150米的切屑长度的使用寿命，加工中途不换刀片。

将装配好的粗铣刀4.2安装在机床动力附件3的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板2进行粗铣加工，通过三次切削加工至0.5mm余量；所述的两轴联动方式是指，刀具4.2沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削。

6)装配精铣刀：请结合参阅图7和图8，所述精铣刀4.3包括有刀体4.3.1和固定于该刀体4.3.1周边且均匀分布的若干刀片4.3.2，该精铣刀4.3的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+5°，径向前角yf＝0°，刀片角R3；所述刀片4.3.2有三个切削刃，其后刀面有修光刃，该刀片4.3.2的基体采用金属陶瓷制成且经过精磨处理，所述刀体4.3.1的所有刀夹中设有微调单元。所述的精铣刀4.3能够实现切削锋利、线速度高，耐高温、耐磨，并可以实现导所述机架导板2的R3过渡加工。

将装配好的精铣刀4.3安装在机床动力附件3的心轴上，以三轴联动方式对所述机架导板2进行半精铣加工和精铣加工，达到图纸要求尺寸；在半精铣加工的同时顺带加工所述机架导板2的R3根部。所述的三轴联动方式是指，刀具4.3沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削，Y轴上适当进行让刀斜线补偿。本步骤中，余量分半精铣和精铣两刀切削，半精铣去除部分余量，找出让刀数据，校调附件及刀具，快速进给，精铣确保所述机架导板2形位公差精度及光洁度。

上述的刀片4.1.2、4.2.2和4.3.2经过多重耐磨、耐高温及抗冲击的涂层处理。

本发明所述加工方法实现了机架导板加工的全程序连续自动可控加工，提高了加工精度，保证了加工质量，缩短了加工周期，提高了加工效率，降低了劳动强度，消除了安全隐患。

以上所述仅为本发明的最佳实施方式，但本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，任何本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，能够不经过创造性劳动获得的显而易见的等效变换和替代方案，均属于本发明的范畴。

Claims (7)

1.一种用于加工机架导板的方法，其特征在于：在数控龙门铣床上利用刀具通过数控程序指令以两轴轴联动方式或三轴联动适加补偿的方式自动完成所述机架导板的开槽、粗铣、半精铣和精铣工序；所述加工方法包括如下步骤：

1)将对刀基准块放置在所述数控龙门铣床的工作台面上，使该对刀基准块的底面键嵌入所述工作台面的T型槽，沿该工作台面的Y方向移动所述对刀基准块，经过校正使该对刀基准块的中心线对准所述工作台面的中心线，将所述对刀基准块紧固安装在所述工作台面上，该对刀基准块固定后不再移动，每次使用前确认该对刀基准块的位置是否有位移；

2)将船用柴油机的机架放置在所述工作台面上，经过校平校直使该机架的输出端面向所述对刀基准块，使该机架的中心线与所述工作台面的中心线和对刀基准块的中心线对齐，利用压板及定位工装将所述机架夹固；

3)以所述对刀基准块为基准，使用百分表找正该对刀基准块的中心坐标，结合工作台面刻线计算出所述机架的X基准坐标距离所述对刀基准块的数值，偏置设定工件坐标零位；

4)将装配好的槽铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板的根部进行开槽加工，导板面留0.5mm余量；

5)将装配好的粗铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以两轴联动方式对所述机架导板进行粗铣加工，通过三次切削加工至0.5mm余量；

6)将装配好的精铣刀安装在机床动力附件的心轴上，以三轴联动方式对所述机架导板进行半精铣加工和精铣加工，达到图纸要求尺寸；在半精铣加工的同时加工所述机架导板的R3根部。

2.根据权利要求1所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的步骤4)中，所述槽铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该槽铣刀的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+8°，径向负前角yf＝-18°，刀片角R＝2.3，所述刀片有锋利的断削槽。

3.根据权利要求1所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的步骤5)中，所述粗铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该粗铣刀的主偏角Kr＝75°，轴向正前角yp＝+7°，径向前角yf＝0°，该刀片有锋利的断削槽。

4.根据权利要求1所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的步骤6)中，所述精铣刀包括有刀体和固定于该刀体周边且均匀分布的若干刀片，该精铣刀的主偏角Kr＝90°，轴向正前角yp＝+5°，径向前角yf＝0°，所述刀片的后刀面有修光刃，该刀片的基体采用金属陶瓷制成，所述刀体的所有刀夹中设有微调单元。

5.根据权利要求2、3或4所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的刀片经过多重耐磨、耐高温及抗冲击的涂层处理。

6.根据权利要求1所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的步骤4)和步骤5)中，所述的两轴联动方式是指，刀具沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削。

7.根据权利要求1所述的用于加工机架导板的方法，其特征在于：所述的步骤6)中，所述的三轴联动方式是指，刀具沿所述数控龙门铣床的Z轴与W轴同时进行进给切削，Y轴上适当进行让刀斜线补偿。