回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系在MaK柴油機(jī)加工中的應(yīng)用范文

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摘要:MaK柴油機(jī)對排氣管尺寸精度要求較高，按傳統(tǒng)方法加工存在定位難、加工效率低、精度難以保證的問題。設(shè)計了一套工裝裝夾用以定位，同時輔以回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，滿足了加工尺寸精度要求，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:柴油機(jī);排氣管;加工;回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

引言

排氣管在柴油機(jī)中不是關(guān)鍵件，在普通鏜床上加工即可滿足其尺寸精度要求。但MaK柴油機(jī)對排氣管的尺寸精度要求較高，在普通機(jī)床上加工不能滿足其尺寸精度要求，須安排至臥式加工中心加工。MaK柴油機(jī)的排氣管形狀各異，但是部分結(jié)構(gòu)相似，主要分為兩法蘭和三法蘭兩種類型。本文的研究對象為三法蘭排氣管中最具代表性且相對復(fù)雜的一種，見圖1。

1加工難點(diǎn)與問題分析

該排氣管加工難點(diǎn)主要在于裝夾方式以及坐標(biāo)系的確定。從圖2中可見:三法蘭式排氣管可以在一次裝夾中加工完畢，但是可以用作裝夾的表面均為毛坯面，重復(fù)定位精度難以保證;若將工裝設(shè)計成固定支撐或定位，很可能在裝夾時就會產(chǎn)生干涉，導(dǎo)致裝夾無法完成。同時坐標(biāo)系的確定也是一個難點(diǎn)，由于均為毛坯面定位，重復(fù)定位精度無法保證，每件工件的坐標(biāo)系統(tǒng)須重新設(shè)置，在批量生產(chǎn)中不僅加工效率難以提高，且加工精度也難以保證。

2解決方案

為了達(dá)到批量生產(chǎn)的目的，設(shè)計工裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中一圓法蘭下設(shè)置成短V型鐵定位，其余兩法蘭設(shè)置成三方向均可調(diào)節(jié)的支撐結(jié)構(gòu)，方便校調(diào)時快速調(diào)整。由于有三個法蘭面須要加工，且各個法蘭面的相對位置要求較高，在加工中心設(shè)定坐標(biāo)系時會有如下兩種選擇:(1)定一個坐標(biāo)系。須要工裝和工作臺面相對位置固定，通過在工裝底面打定位銷和工作臺面連接即可實(shí)現(xiàn);同時還須要保證工件和工裝的相對位置一定，也就是要保證重復(fù)定位精度，但是排氣管的裝夾面都是毛坯面，工件和工裝的重復(fù)定位精度很難保證，所以定一個坐標(biāo)系是不合適的。(2)每個法蘭面定一個坐標(biāo)系。須要每個坐標(biāo)系的相對位置一定，實(shí)際操作中須要根據(jù)粗加工及劃線定一個基準(zhǔn)法蘭面的坐標(biāo)系，再通過理論計算得到其余各面的坐標(biāo)系。由于每件工件裝夾位置都不同，基準(zhǔn)法蘭面的坐標(biāo)系數(shù)值是不斷變化的，所以每件工件裝夾之后都必須重新計算其余各面的坐標(biāo)系數(shù)值，這在實(shí)際量產(chǎn)中非常耗時。通過機(jī)床的宏程序來計算其余各面的坐標(biāo)系數(shù)值可大幅度提高生產(chǎn)效率。圖4為以一兩法蘭彎頭作為范例推導(dǎo)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系計算公式。通過圖中的三角函數(shù)關(guān)系可得出計算公式:#5261=(#5281－#998)×cosα－(#5283－#999)×sinα+shift_x+#998#5263=(#5281－#998)×sinα+(#5283－#999)×cosα+shift_z+#999下面以FANUC系統(tǒng)為例，使用宏指令中的工件零點(diǎn)偏置系統(tǒng)變量(#5261～#5283)、局部變量(#01～#03)以及公共變量(#998、#999)編制圖示彎頭的加工程序。①主程序O1234M98P0600G90G00G57B0M0N10G90G57B0(G57面加工內(nèi)容)N20G90G56B135(G56面加工內(nèi)容)M30②子程序O0600#998=501．070．#999=－949．584．(將機(jī)床回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)值X、Z向公共變量#998、#999賦值)#01=135．#02=123．744#03=88．388(將須要用到的參數(shù)向局部變量#01、#02、#03賦值:#01為兩法蘭角度差值，即機(jī)床工作臺順時針旋轉(zhuǎn)，從基準(zhǔn)法蘭面到目標(biāo)法蘭面經(jīng)過的角度，該值始終為正值;#02為目標(biāo)法蘭面的坐標(biāo)系原點(diǎn)在該法蘭面坐標(biāo)系中相對于基準(zhǔn)法蘭面坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏置值，在本例中為G56坐標(biāo)系原點(diǎn)在G56坐標(biāo)系中相對于G57坐標(biāo)系原點(diǎn)的Z向偏置值，該值有正負(fù)，本例中為正;#03為目標(biāo)法蘭面的坐標(biāo)系原點(diǎn)在該法蘭面坐標(biāo)系中相對于基準(zhǔn)法蘭面坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏置值，在本例中為G56坐標(biāo)系原點(diǎn)在G56坐標(biāo)系中相對于G57坐標(biāo)系原點(diǎn)的X向偏置值，該值有正負(fù)，本例中為正。)#5261=［#5281－#998］×cos［#01］－［#5283－#999］×sin［#01］+#02+#998#5263=［#5281－#998］×sin［#01］+［#5283－#999］×cos［#01］+#03+#999#5262=#5282(通過公式計算目標(biāo)法蘭面坐標(biāo)系X、Z值，并向G56坐標(biāo)系工件零點(diǎn)偏置系統(tǒng)變量賦值，其中Y值不會隨工作臺回轉(zhuǎn)而變化，所以Y值可以通過圖紙直接獲取，本例中兩法蘭Y向無差值，故Y坐標(biāo)相等)M99將該宏程序應(yīng)用到三法蘭排氣管中，得到如下程序:①主程序O2345M98P0700G90G00G56B0M0N10G90G56B0(G56面加工內(nèi)容)N20G90G57B0(G57面加工內(nèi)容)N30G90G58B0(G58面加工內(nèi)容)M30②子程序O0700#998=501．070#999=－949．584#01=90#02=301．1#03=221#5281=［#5261－#998］×cos［#01］－［#5263－#999］×sin［#01］+#02+#998#5283=［#5261－#998］×sin［#01］+［#5263－#999］×cos［#01］+#03+#999#5282=#5262－369．7#11=270#12=－301．1#13=75．75#5301=［#5261－#998］×cos［#11］－［#5263－#999］×sin［#11］+#12+#998#5303=［#5261－#998］×sin［#11］+［#5263－#999］×cos［#11］+#13+#999#5302=#5262－369．7M99須要說明的是，該排氣管與示例中的彎頭的區(qū)別在如下兩個方面:首先該排氣管有三個法蘭面須加工，選擇腰形法蘭面(G56坐標(biāo)系)為基準(zhǔn)法蘭面，其余兩個法蘭面(G57、G58坐標(biāo)系)坐標(biāo)系數(shù)值均須通過程序計算，故子程序?yàn)閮啥危謩e計算G57和G58坐標(biāo)系數(shù)值。其次該排氣管三個法蘭面中心高度(即Y向坐標(biāo)值)不同，兩圓形法蘭中心高度一致，與基準(zhǔn)法蘭面中心差值可以從圖紙中讀出，為369．7，故兩目標(biāo)法蘭面坐標(biāo)系Y向坐標(biāo)值計算公式均為在基準(zhǔn)法蘭面坐標(biāo)系Y向坐標(biāo)值上減去差值369．7。綜合以上兩件工件給出回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系在臥式加工中心加工排氣管時的詳細(xì)使用方法:(1)裝夾校正完畢，選擇一個法蘭面作為基準(zhǔn)法蘭面，通過粗加工面以及劃線找到該面坐標(biāo)原點(diǎn)，并記錄到機(jī)床工件坐標(biāo)系存儲單元G56(可以根據(jù)需要選擇任意坐標(biāo)系，只須更改公式中的工件零點(diǎn)偏置系統(tǒng)變量#5261～#5263即可)中。(2)測得機(jī)床回轉(zhuǎn)中心X、Z坐標(biāo)值U、W。(3)通過圖紙讀出或計算出如下參數(shù):①機(jī)床工作臺順時針旋轉(zhuǎn)，從基準(zhǔn)法蘭面到目標(biāo)法蘭面經(jīng)過的角度C;②目標(biāo)法蘭面的坐標(biāo)系原點(diǎn)在該法蘭面坐標(biāo)系中相對于基準(zhǔn)法蘭坐標(biāo)系原點(diǎn)的X、Z向偏置值X、Z;③兩法蘭Y向坐標(biāo)差值Y。(4)編制程序如下。主程序O0001M98P0600G90G00G56B0M0N10G90G56B0(G56面加工內(nèi)容)N20G90G57B0(G57面加工內(nèi)容)M30子程序O0600#998=U#999=W#01=C#02=X#03=Z#5281=［#5261－#998］×cos［#01］－［#5263－#999］×sin［#01］+#02+#998#5283=［#5261－#998］×sin［#01］+［#5263－#999］×cos［#01］+#03+#999#5282=#5262+YM99(5)運(yùn)行程序，系統(tǒng)會自動計算G57(可以根據(jù)需要選擇任意坐標(biāo)系，只須更改公式中的工件零點(diǎn)偏置系統(tǒng)變量#5281～#5283即可)坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)，并存入對應(yīng)的工件坐標(biāo)系儲存單元。

3結(jié)論

該方法適用于臥式加工中心加工高精度要求的mak排氣管，并可延伸至其它須多面加工的零件。加工中只須確定選定的基準(zhǔn)面的坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)即可，其余加工面的坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)均通過系統(tǒng)自動計算。本方法解決了由于多次定位坐標(biāo)系原點(diǎn)導(dǎo)致的時間和誤差問題，提高了勞動效率，并且可獲得良好的相對位置精度，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者：李寅 王蔚鴻 江海濱 單位：安慶中船柴油機(jī)有限公司