一、引言
目前在國內航空發(fā)動機行業(yè)購置了許多進口的高級數(shù)控機床,新的數(shù)控設備具備比較先進的加工功能模塊,但是國內對先進數(shù)控機床的應用還停留在比較低級的階段,很多都只應用了該類設備的最基本的功能,導致?lián)碛邢冗M設備而不能發(fā)揮其作用,降低了這些設備的利用率和加工效率。如果能夠對這些設備的功能進行開發(fā),有效利用這些進口數(shù)控機床的高級功能,則既可以降低機床操作和零件加工的難度, 又可以較好地提升設備的有效使用時間,降低設備折舊費率,從而充分的發(fā)揮其價值。
二、環(huán)形零件通用加工方法
航空發(fā)動機主要零部件以環(huán)形件為主,且外型復雜,該類環(huán)形零件銑加工時通常使用帶旋轉工作臺的四軸以上的加工中心,即機床具有XYZ 三個直線軸和一個旋轉工作臺加工設備。采用該類設備對發(fā)動機環(huán)形零件進行銑加工時,通常的做法是將零件裝夾于工作臺中心,即在裝夾前對零件進行找正,使零件的回轉中心與機床工作臺的旋轉中心重合, 如圖 1 所示,在加工過程中,當機床工作臺旋轉時,零件隨工作臺同步旋轉而不會產(chǎn)生偏心,利用工作臺旋轉,即可完成環(huán)形零件上各個型面的加工。該方法編制數(shù)控加工程序簡單,加工過程非常直觀,但是對操作工人的技能水平要求較高,需要裝夾零件前對零件位置進行找正,保證零件回轉中心與工作臺旋轉中心同心,并且零件找正過程增加了加工輔助時間,降低設備的實際利用率。

圖 1 環(huán)形工件常用裝夾方式示意圖
三、MANDELLI1600U 機床基本參數(shù)和功能
MANDELLI1600U 是立臥轉換式四坐標加工中心,數(shù)控系統(tǒng)為西門子 840D。該機床配備兩個工作臺,可實現(xiàn)機內對刀模塊,能在機床內部完成刀具參數(shù)測量并進行刀具破損監(jiān)控,可實現(xiàn)刀具的實時測量和刀具狀態(tài)監(jiān)控。該設備還配備了雷尼紹在機測量模塊,利用西門子 840D 控制系統(tǒng)實現(xiàn)機床測量的功能,利用該功能不僅可以完成被加工零件的自動測量,還可實現(xiàn)對工件的加工坐標系自動定位和加工參數(shù)補償,從而實現(xiàn)零件與工作臺的不同心加工,節(jié)省大量的加工輔助準備時間,大大提高機床的利用率。
四、偏心加工方法研究
1、偏心加工關鍵問題
當零件與機床旋轉工作臺不同心時,工作臺旋轉后零件的各個點位相對于機床坐標系發(fā)生變化,因此,要實現(xiàn)偏心加工的關鍵問題,要解決 3 方面關鍵問題:(1)確定零件回轉中心與工作臺旋轉中心的初始位置關系。(2)確定零件 0°位置與機床 0°位置的角向關系。(3)工作臺旋轉后零件與工作臺間新的位置關系如何轉換。
2、零件在工作臺上的裝夾
由于 MANDELLI1600U 配備了兩個工作臺,因此在一個工作臺工作的情況下,可在機床外部在另一個工作臺上進行零件的裝夾,裝夾時無需使零件與工作臺完全同心,只要零件能在工作臺上穩(wěn)定裝夾即可。為方便零件后續(xù)快速確定角向位置,因此裝夾時應將零件角向標記位置(如角向孔) 置于Z 軸正向,如圖 2 所示。
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結語
航空發(fā)動機零件型面復雜,因此使用了較多的高級數(shù)控加工中心,該類先進的數(shù)控設備一般都具有較多先進的功能模塊,掌握這些先進功能可以進一步提高設備的使用價值。 通過開發(fā)MANDELLI1600U 的偏心加工功能,在機床加工運行過程時即可以完成加工前準備工作,可以實現(xiàn)工作臺的直 接切換加工且無需人工精確找正,大大提高了該設備利用率, 通過機床測量代替人為找正零件,降低了工人操作難度。IM
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