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■ 中车永济电机有限公司 （山西运城 044502） 周国安 方 毅 高铁军 荆国伟 李发玺 摘要：电机零件加工过程中，传感器孔、注油孔均以斜孔方向标注，多角度且位置多样，在实践加工中，通过设计通用工装，利用宏程序编制通用程序，解决了生产现场换型时操作工频繁计算、容易出错以及严重依赖工艺技术配合等难题。 在公司的电机零件加工中，存在大量需要加工的传感器孔和润滑注油孔。因功能需要，甚至个别电机上同时存在4种不同的斜孔，角度不一，深度不同。图样标注时，钻头起钻位置多为毛坯面，而且孔直径普遍较小，注油孔的终点位置多为贯通孔，传感器孔的终点位置多为铁芯槽边缘，稍有偏差，就会造成孔位置偏移，无法满足要求且无法修复，甚至报废。现场加工时，转换计算量大，容易出错，严重依赖工艺技术配合。 1. 加工工艺分析如图1所示，机座端盖上有两种不同类型的斜孔，经分析，在工件的主坐标系中，尺寸标注在孔的起始钻点，要实现任意方向孔的钻削加工，首先要实现孔的轴线方向和机床主轴方向平行，以便利用机床B轴任意旋转功能，实现任意角度加工。因此，使用卧式加工中心（FANUC）来加工此类斜孔，通用性强。 其次，利用L形弯板工装，以便实现斜孔角度旋转，可以看出，角度旋转以后，斜孔相对工件胎具定位中心的X坐标发生了变化（见图2），唯有机床回转中心是固定的，因此只要把机床回转中心作为工件加工原点，通过两个原点的坐标尺寸转换，就可实现程序的编制和加工。  图 1  图2 四种位置关系  图 4  图 5  图 6 以下为工件坐标原点与机床坐标原点关系图，分两种情况进行分析：图2a、图2b钻右侧孔，为一种情况；图2c、图2d钻左侧孔，为另外一种情况。 2. 通用工装制作工装采用L形弯板为底座，在底座上装配可拆换的定位胎心（定位工件，确定工件中心，根据不同工件只需制作胎心即可），以定位胎心固定工件，确定工件加工坐标，通过位置定位销把所钻孔方向转换成水平方向，通过机床B轴旋转功能，实现任意角度孔的加工。可拆卸工装示意图如图3所示。  图 3 1.L形弯板 2.可拆换定位胎心 3.定位销 3. 通用程序的编制（1）第一种情况。①如图4所示（选取一种进行分析）：旋转角度A后，Y坐标是固定的，X、Z坐标都是变动的，因此，设定机床回转中心为编程坐标的X、Z原点。根据图样尺寸标注，尺寸换算的关键是：确定工件的定位中心和机床的回转中心偏差U和V值。②如图5所示：未旋转角度（B0）前，百分表校正胎具定位中心，确定胎具定位中心和机床回转中心偏差值U，此值输入#21，确定机床Z方向偏差值V值，此值输入至#22。③程序坐标计算。工件旋转后，孔轴线和机床Z轴平行，这时，孔轴线相对机床回转中心的X值为：#28=[[U+X]-[V+Y]tanA]cosA。 Y值为胎具定位圆心，Y0 。 孔起点坐标为 ：#23=[V+Y]/cosA+[[U+X]-[V+Y]tanA]sinA。 注释： #21（U）：胎具中心和机床原点的距离,百分表校正胎具中心，数显显示偏差值。 #22（V）：胎具定位面到机床回转中心距离，通过机床主轴可以校正得出。 #24（X）=167.5 图样标注的X轴方向孔的坐标值 #25(Y)=102.5， 图样标注的Y轴方向孔的坐标值。 #11(H)= 120 孔深尺寸 #9(F)= 钻削进给(根据具体情况而定) #18(R)=10 钻孔安全距离（以毛坯而定） （2）第二种情况。①如图6所示,选取一种，在此不再赘述。②程序坐标计算：工件旋转后相对机床回转中心的X值为：#28=[[U+X]+[V+Y]tanA]cosA，孔起点坐标为： #23=[V+Y]/cosA-[[U+X]+[V+Y]tanA]sinA。 4. 程序编制（1）第一种情况。 主程序一： % O0001 G00X0Y0G54G90 G00Z1200G43H1 M03S800 M08 G65P9050A48X167.5 Y102.5U V H120 R10 F80 G00G49Z1500M05 M09 M00 M30 % 钻孔宏程序 % O9050 #28=[[#21+#24]-[#22+#25]*tan[#1]]*COS[#1] #23=[#22+#25]/COS[#1]+[[#21+#24]-[#22+#25]*tg[#1]]*SIN[#1] #26=#23-#11 （孔底深度坐标） G00G54 （调用G54工作坐标系） G00Z[#23+500] （离孔起始点500安全距离，准备旋转工件，可视情况调整） B#1 （旋转钻孔角度） G00Y0X#28 （钻孔坐标） G81X#28Y0Z#26R[#23+#18]F#9K0 G80 G00Z[#23+800] （退至安全距离） M99 % （2）第二种情况。 主程序二： % O0002 G00X0Y0G54G90 G00Z1200G43H1 M03S800 M08 G65P9060A36X-136.5 Y88.5U V H110 R10 F80 M5G00G49Z1500M05 M09 M00 M30 % 钻孔宏程序 % O9060 #28=[[#21+#24]+[#22+#25]*tan[#1]]*COS[#1] #2 3=[#2 2+#2 5]/C O S[#1]-[[#21+#24]+ [#22+#25]*tan[#1]]*SIN[#1] #26=#23-#11 （孔底深度坐标） G00G54 （调用G54工作坐标系） G00Z[#23+500] （离孔起始点100安全距离，准备旋转工件，视情况调整） B#1 （旋转钻孔角度） G00Y0X#28 （钻孔坐标） G81X#28Y0Z#26R[#23+#18]F#9K0 G80 G00Z[#23+800] （退至安全距离） M99 % 从上可以看出，每次换型后，操作者只需调用主程序，确认修改主程序中的8个变量参数，无需进行繁琐的坐标转换计算，就可以顺利完成各孔的钻削加工。 5. 程序使用注意事项及工艺步骤程序使用时需注意：①L形弯板放置在靠近主轴一侧。即V值总是正值。②变量参数值有正负之分，具体如下，X值以工件定位胎心为基准，在右侧为正，左侧为负，Y值总是正值，U值以机床回转中心为基准，即定位胎心在机床回转中心右侧取正值，左侧取负值（显示器显示数据），V值总是正值。③调用原点时，尽可能用G54，如果因特殊情况需要变换坐标原点，请同时更改宏程序中的调用原点。 工艺步骤如下：①设备为卧加。装夹L形弯板，校正工件定位基准面A，确定工件旋转方向基准B0。②百分表校正胎具中心坐标，确定胎具定位中心与机床回转中心的偏差值（U值），记录显示器数值。量块塞定位面，确定机床回转中心到工件定位面的偏差值（V值，胎具放置靠近机床主轴，在这里都是正值）修改G54坐标原点，Y0为胎具定位中心，X、Z为机床回转中心。③修改宏程序中相关变量值（U、V、X、Y、H、F、R、A）。④加工毛坯面为可定位钻削的平面（孔深H取0）。⑤中心钻预钻导向孔（孔深H取3，参考数值）。⑥普通钻头钻孔（防止钻偏，孔深视钻头长度而定）。⑦加长钻头加工达图样要求（孔深H取120）。 6. 结语实践可知，整个过程操作方便快捷，操作员工只需确认主程序的8个参数，不需频繁进行尺寸计算，减轻了操作人员计算工作量，避免因计算转换错误造成质量事故。且程序通用性强，修改变量格式后, 可复制于其他系统，加快了产品换型节奏，提高了劳动效率，保证了质量。 参考文献： [1] 陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M]. 北京：机械工艺出版社，2007. [2] 周晓红.数控铣削工艺与技能训练[M]. 北京：机械工业出版社，2011. （收稿日期：20170630） |
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