新型260机车前端盖加工工艺优化

张民栋

摘要：柴油机的箱体是各机构和各系统的安装基础，机体前端盖是柴油机运转的集成控制单元，端盖包含了机油泵、冷却水泵、滤清器、增压器、温度传感器、调压阀、油气分离等安装孔,其加工质量直接影响发动机运行的可靠性和国六排放标准。本文着重讲述利用五面体立式加工中心，采用工序集中的加工工艺，来提升前端盖加工质量和多角度复杂孔系的相互位置精度。

关键词：箱体、斜油孔、立式龙门加工中心

1 引言

复杂箱体采用钻床、镗床、铣床等工序分流很难保证各加工面及孔系的位置精度，通过大型龙门五面体加工中心的功能开发，可以一次装夹，一个加工零点，完成除定位安装面以外的所有工序的加工，工序集中的加工方案能保证工件的各孔、面的相对位置精度，所以优化工艺能大大提高了生产质量和生产效率。

2 传统加工工艺及问题

1、该箱体四个方向的孔，采用镗床必须换面、掉头进行四次加工，很难保证孔系的相互位置精度。

2、各深油孔在钻床加工，排屑困难效率低，特别是斜孔、多个角度的孔系加工，装夹校调的偏差，引起孔钻穿而产生严重加工质量。

3 改进加工工艺及其优点

1、箱体四周的机油泵、冷却水泵、滤清器、增压器等孔在五面体立式加工中心采用伏放加工，四个方向加工由铣头回转来完成，为保证各方向孔的位置度，通过铣头误差补偿来控制，采用统一零点保证了各孔的同轴度、位置度。如图1

图1                                        

2、对于多角度深孔由于五面体立式加工中心配备分度铣头，查看机床铣头参数，C轴可以360°旋转，B轴可以在0~-115°旋转，两者最小分度0.5°。通过两角度的回转矢量，能吻合空间斜油孔的角度，因此在该机床上加工斜油孔方案可行。再根据产品的结构，运用三维软件画出机体前端盖箱体模型，在斜油孔位置找出中心线。（如图2所示）

图2三维简化模型图

模型中斜油孔轴线在XY平面的投影线与X轴线的夹角104.658°就是C轴需要旋转的角度数。由于机床C轴旋转最小分度为0.5°，选取最近的角度数104.5°。

模型中斜油孔轴线在ZX平面中与Z轴的夹角33.365°就是B轴需要旋转的角度数。同样机床B轴旋转最小分度为0.5°，选取最近的角度数-33.5°。得到偏转的角度数之后，再根据图纸进一步计算出斜油孔起点位置相对于加工零点的位置偏置。

4三轴联动刀具补偿程序编制

  在得到C轴与B轴的偏转角度数之后，专门编制子程序L9958，自动进行坐标旋转，保证刀具进给方向始终为Z轴，+Z为退刀方向，即坐标旋转为G17平面进行加工，另外关键是要能根据铣头型号，进行参数补偿和刀具长度补偿，安全准确完成三轴联动加工。子程序L9958程序示例：

agg_4:      ; 4#万能分度头

  RK[53]=AGG_DAT_GEO_1_Z ; Bauhoehe, MASS H  / Height measurement H

  RK[43]=AGG_DAT_GEO_4_B ; L鋘ge Schwenkteil / Length swiveling part

RK[54]=RK[53]    ; Reserve / or W-hight

RK[53]=0.

RK[07]=ACT_POS_B   ;当前B轴位置, 0.5 degree steps

RK[32]=ACT_POS_C   ;当前C轴位置, 0.5 degree steps

stopre

IF (($P_SEARCH==1) OR ($P_SIM==1)) GOTOF SS_check2

SS_check2:

if RK[07]==0

RK[54]=RK[54]+RK[43]  ; Komplette Bauhoehe in W / total height in W

RK[43]=0

else

endif

stopre

rot  z=RK[32]   ;坐标旋转三次，转为G17平面加工

arot y=RK[07]; !! Calc. and Comp.+ According to DIN Standard !!

arot z=270.   ; IF B <> 0, then Y = vertical axis

gotof ende

具体加工过程如下图3：

图3  加工实物图

本次前端盖加工工艺的优化提高了加工效率和加工质量，加工后的孔位置度检测完全合格，各深孔贯穿性良好，孔内翻边毛刺基本消失，并且加工孔较稳定，整个工序时间由120个小时缩短至40个小时，也更充分利用了机床的柔性和工序集中功能，在今后，将借助三维模型，开发更佳的加工方案，为今后新品试制打下坚实的基础。

参考文献：

[1]瓦德理希科堡五面体龙门加工中心机床使用手册，234-268.

[2]SIEMENS编程手册

[3]胡翔云.数控铣削工艺与编程[M]，北京：人民邮电出版社，2013.10,65-73

[4]宋放之.数控机床多轴加工技术[M]，北京：清华大学出版社，2015.8