CN115780871A - 一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，包括获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头；根据工件被加工面的范围、尺寸精度要求、表面粗糙度要求以及角度头接口尺寸，确定加工刀具；其中，刀具厚度加上角度头厚度需小于干涉空间尺寸；根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性；根据加工方案编制机床数控程序；在机床上安装角度头和加工刀具；启动机床数控程序，利用机床对工件进行加工。本发明所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，可以在无需改变机床结构的情形下，有效提高严重干涉区域的加工质量。

Description

一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法

技术领域

本发明属于机加工领域，尤其是涉及一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法。

背景技术

某型号柴油机为高速大功率柴油机，其体积较大且结构较为复杂，加工精度要求高，工艺设计难度较大，其中，主轴承盖安装面及主轴承座侧壁(如图1、图2所示)，为机体安装主轴承盖的关键部位，其加工精度及表面质量要求较高，主轴承盖安装面宽度分别为298H7(₀ ^+0.052)和306E9(⁺ ₊ ⁰ ₀ ^. _. ² ₁ ⁴ ₁)，加工深度距离结合面分别为232mm和100mm,平面度要求为0.05，垂直度要求为0.05，表面粗糙度要求为Ra1.6，加工范围为0-2666mm,加工部位共计22处。加工存在一定的难度，使用传统的加工方法存在加工时间较长，及加工效率低下等诸多问题。

原技术方案的主要技术缺陷是：由于被加工位置较多且加工深度较深，且主轴承盖安装面及主轴承座侧壁的表面精度要求较高，宽度距离的公差要求严格，而传统的其他系列机体主轴承盖安装面及主轴承座侧壁的加工方法是使用加长立铣刀加工或使用直角面铣刀层切的方式加工，刀具磨损严重且加工时间较长、加工效率低，表面粗糙度及尺寸精度都无法满足设计要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，以解决传统加工方法对干涉区域进行铣削加工时加工精度不佳的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，包括：

获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头；

根据工件被加工面的范围、尺寸精度要求、表面粗糙度要求以及角度头接口尺寸，确定加工刀具；其中，刀具厚度加上角度头厚度需小于干涉空间尺寸；

根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性；

确定加工方案，加工方案为粗加工、半精加工、精加工；

根据加工方案编制机床数控程序；

在机床上安装角度头和加工刀具；

启动机床数控程序，利用机床对工件进行加工。

进一步的，所述获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头，包括：

采用大扭矩铣削型角度头；

角度头需带有机床主轴锥柄接口和机床液压拉紧系统接口。

进一步的，所述根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性，包括：

根据确定的角度头及加工刀具，利用三维软件，通过建立三维模型模拟角度头在工件缸孔内加工的方位及深度，观察是否存在干涉情况，验证方案的可行性。

进一步的，所述确定加工方案，加工方案为粗加工、半精加工、精加工，包括：

粗加工选择粗铣面铣刀，粗加工后被加工面留有加工余量2mm；

半精加工选择精铣面铣刀，精加工后被加工面留有加工余量0.5mm；

精加工选择配有修光刃的精铣面铣刀，精加工后被加工面达到工件成品尺寸要求；

针对主轴承盖安装面加工，加工方案采用先粗加工，之后半精加工，最后精加工；其中，加工顺序选择多段连续加工；

针对主轴承座侧壁加工，加工方案采用先粗加工，后精加工；其中，加工顺序选择刀轨避让干涉分档加工。

相对于现有技术，本发明所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法具有以下优势：

本发明所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，可以在无需改变机床结构的情形下，有效提高严重干涉区域的加工质量，包括尺寸精度和表粗糙度等多项加工指标，加工效率及质量均比传统加工方式有较大的提高。相较于传统加工方法，本方法可采用更多种类的高效加工刀具，有利于减小刀具磨损，提高加工可靠性，降低生产成本，且对未来可能出现的新型刀具及加工技术有更好的适应性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法流程图；

图2为本发明实施例二所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法中角度头的结构示意图；

图3为本发明实施例二所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法中主轴承盖安装面加工示意图；

图4为本发明实施例二所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法中主轴承座侧壁加工示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一所述的一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法流程图，参见图1，本实施例提供了一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，具体包括如下步骤：

步骤101、获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头。

具体的，实际应用过程中，需采用大扭矩铣削型角度头；同时角度头需带有机床主轴锥柄接口和机床液压拉紧系统接口。

步骤102、根据工件被加工面的范围、尺寸精度要求、表面粗糙度要求以及角度头接口尺寸，确定加工刀具；其中，刀具厚度加上角度头厚度需小于干涉空间尺寸。

步骤103、根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性。

示例性的，可以根据确定的角度头及加工刀具，利用三维软件，通过建立三维模型模拟角度头在工件缸孔内加工的方位及深度，观察是否存在干涉情况，验证方案的可行性。

步骤104、确定加工方案，加工方案为粗加工、半精加工、精加工。

具体的，粗加工选择粗铣面铣刀，粗加工后被加工面留有加工余量2mm；半精加工选择精铣面铣刀，精加工后被加工面留有加工余量0.5mm；精加工选择配有修光刃的精铣面铣刀，精加工后被加工面达到工件成品尺寸要求。

在实际应用过程中，针对主轴承盖安装面加工，加工方案采用先粗加工，之后半精加工，最后精加工；其中，加工顺序选择多段连续加工，即通过控制角度头及其刀具，在一次加工循环中按顺序依次连续加工各档主轴承盖安装面。此外，针对主轴承座侧壁加工，加工方案采用先粗加工，后精加工；其中，加工顺序选择刀轨避让干涉分档加工，即通过数控程序控制角度头及其刀具在非加工区段以合理轨迹避让被加工零件，防止干涉碰撞。

步骤105、根据加工方案编制机床数控程序。

步骤106、在机床上安装角度头和加工刀具。

步骤107、启动机床数控程序，利用机床对工件进行加工。

本实施例通过使用角度头安装刀具，可以实现在无需改变机床结构的情形下，增加常用刀具的加工范围和适应性，降低了因此部位订购专用设备的成本，同时有效解决了传统工艺方法加工难度大、加工时间长、加工效率低、尺寸精度差、表面粗糙度差、加工过程不稳定等问题。此外，通过角度头及加工刀具的选型及方案验证相结合的方案制定流程，在按照角度头及加工刀具选用原则的基础上，通过三维软件建模，进行模拟验证方案，有效的降低方案出现错误的风险，其次也为刀具轨迹的设定，角度头及刀具安全距离、安全平面、让刀距离的设定提供理论依据，降低了实际加工过程中刀具与工件发生干涉的可能性。

实施例二

以某型号高速大功率柴油机中主轴承盖安装面以及主轴承座侧壁的加工为例，本发明实施例二提供了一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，具体包括如下步骤：

步骤201，根据干涉区域的加工要求，根据机床研究被加工位置的干涉和要求的尺寸精度及表面粗糙度等选择满足条件的角度头和加工刀具；

步骤202、通过使用角度头，增加常用刀具的加工范围和适应性，改善使用传统设计及刀具无法加工的难点问题；

步骤203、根据被加工部位的结构特点及干涉情况，通过合理排布加工轨迹，实现干涉区域的高效高精度加工。为高精度、高效率地生产某型号高速大功率柴油机是推进/发电柴油机产品提供有利质量保障。

具体的，经过分析图纸及资料查询，制定使用附件角度头并配相应的铣刀的加工方案，可以实现在无需改变机床结构的情形下，增加刀具的加工范围和适应性，使一些用传统方法难以完成的加工得以实现。角度头是一种机床附件，机床安装上角度头后刀具旋转中心可以与主轴旋转中心成角度加工工件；

方案实施步骤如下：角度头及加工刀具的选型→方案验证→工步设置→编制数控程序→安装角度头及刀具→主轴承安装面/主轴承座侧壁加工。

在实际应用过程中，角度头及加工刀具的选型需要参照以下原则。

示例性的，刀具的选择需参照以下原则：

1、根据被加面的范围、尺寸精度要求、表面粗糙度要求及角度头接口尺寸，选用可以满足尺寸规格要求及可加工材料的刀具。

2、刀具厚度加角度头厚度小于干涉空间尺寸。

角度头的选择需参照以下原则：

1、角度头应选择大扭矩铣削型。

2、角度头与机床主轴除刀具锥柄连接外，还应有其它刚性增强连接系统(如液压拉紧系统)。

示例性的，确定角度头和刀具后，可以将刀具安装在角度头上。具体的，可以先将加工使用的刀具定位孔及驱动键槽分别对正角度头的定位芯轴和驱动键，然后将刀具基准面推至与角度头刀具定位基准面紧密贴合后，最后将6枚M12紧固螺丝拧紧，即可完成刀具安装。

之后可以根据选择好的角度头及加工刀具，利用三维软件，通过建立三维模型模拟角度头在缸孔内加工的方位及深度，观察是否存在干涉情况，验证方案的可行性。

在实际应用过程中，主轴承盖安装面尺寸精度高，加工面表面粗糙度低，且属于多档断续加工，加工方案选择粗加工——半精加工——精加工，加工顺序选择多段连续加加工，粗加工选择粗铣面铣刀，加工重点为大量、高效去除材料，粗加工后被加工面留有加工余量2mm。半精加工选择精铣面铣刀，加工重点为控制尺寸精度，稳定余量，精加工后被加工面留有加工余量0.5mm。精加工选择配有修光刃的精铣面铣刀，加工重点为满足尺寸精度，达到被加工面表面粗糙度要求，精加工后被加工面达到工件成品尺寸要求。

而主轴承座侧壁尺寸精度和表面粗糙度要求较主轴承盖安装面较低，但各档加工面相互平行形成干涉，无法连续加工，需通过走刀轨迹避让干涉，分别加工每档轴承座侧壁。加工方案选择粗加工——精加工，加工顺序选择刀轨避让干涉分档加工，粗加工选择粗铣面铣刀，加工重点为大量、高效去除材料，粗加工后被加工面留有加工余量2mm。精加工选择精铣面铣刀，加工重点为控制尺寸精度，达到被加工面表面粗糙度要求，精加工后被加工面达到工件成品尺寸要求。

本实施例通过在工步设置中，对被加工面的种类、及相应的加工方案进行分类，同时结合使用的加工设备，规划合理加工路线提高加工效率。

本发明所述的这种方法，可以在无需改变机床结构的情形下，可有效提高严重干涉区域的加工质量包括尺寸精度和表粗糙度等多项加工指标，加工效率及质量均比传统加工方式有较大的提高。相较于传统加工方法，本方法可采用更多种类的高效加工刀具，有利于减小刀具磨损，提高加工可靠性，降低生产成本，且对未来可能出现的新型刀具及加工技术有更好的适应性。

此外，这种加工方式也可用于其他机型的狭小空间的特殊加工面的加工。在加工过程中，通过加工轨迹的合理规划，可对多种复杂干涉空间的高效高精度加工，有效扩展机床加工范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用角度头对干涉区域的高精度铣削方法，其特征在于，包括：

获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头；

根据工件被加工面的范围、尺寸精度要求、表面粗糙度要求以及角度头接口尺寸，确定加工刀具；其中，刀具厚度加上角度头厚度需小于干涉空间尺寸；

根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性；

确定加工方案，加工方案为粗加工、半精加工、精加工；

根据加工方案编制机床数控程序；

在机床上安装角度头和加工刀具；

启动机床数控程序，利用机床对工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取工件加工要求和机床参数，并根据工件加工要求和机床参数确定角度头，包括：

采用大扭矩铣削型角度头；

角度头需带有机床主轴锥柄接口和机床液压拉紧系统接口。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据角度头和加工刀具建立三维模型，并模拟验证角度头加工过程的可行性，包括：

根据确定的角度头及加工刀具，利用三维软件，通过建立三维模型模拟角度头在工件缸孔内加工的方位及深度，观察是否存在干涉情况，验证方案的可行性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定加工方案，加工方案为粗加工、半精加工、精加工，包括：

粗加工选择粗铣面铣刀，粗加工后被加工面留有加工余量2mm；

半精加工选择精铣面铣刀，精加工后被加工面留有加工余量0.5mm；

精加工选择配有修光刃的精铣面铣刀，精加工后被加工面达到工件成品尺寸要求；

针对主轴承盖安装面加工，加工方案采用先粗加工，之后半精加工，最后精加工；其中，加工顺序选择多段连续加工；

针对主轴承座侧壁加工，加工方案采用先粗加工，后精加工；其中，加工顺序选择刀轨避让干涉分档加工。

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