雙面鏜銑床加工起重機(jī)臂架應(yīng)用方案

武坤，李曉暉，李興林

1.西門子（中國(guó)）有限公司 北京 100102

2.三一汽車起重機(jī)械有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

1 序言

臂架（見圖1）是起重機(jī)的關(guān)鍵部件之一，在臂架的整個(gè)加工過程中，變幅孔和臂尾孔的加工尤為重要，特別是對(duì)雙側(cè)孔同軸度要求較高，為了提高效率，一般要求鏜孔時(shí)盡可能雙側(cè)同時(shí)加工。本文通過優(yōu)化實(shí)際工件的加工工藝及程序，探討提升臂架加工效率的相關(guān)工藝和方法。

圖1 臂架實(shí)物

2 臂架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

起重機(jī)的吊臂由多節(jié)臂架組成，主吊臂的第一節(jié)基本臂為大型箱體構(gòu)件，由高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板焊接而成?；颈弁ㄟ^臂尾孔與旋轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，而中部的變幅孔則需要與控制吊臂俯仰角度的變幅機(jī)構(gòu)連接。無論是變幅孔還是臂尾孔（見圖2），均相對(duì)于臂架縱向中心線對(duì)稱布置，且臂尾孔和變幅孔的雙側(cè)對(duì)稱孔均有一定的同軸度要求。尤其臂尾處的兩個(gè)對(duì)置鉸點(diǎn)孔，軸向間距較大、同軸度要求高，鉸接安裝面又位于兩個(gè)鉸點(diǎn)孔外側(cè)，因此從臂架左右任何一側(cè)都難以一次完成臂尾孔的鏜、銑加工[1]。

圖2 臂架變幅孔和臂尾孔

3 臂架加工選用機(jī)床

面對(duì)這樣的加工要求，如果使用普通的單頭落地鏜銑床對(duì)臂架兩側(cè)對(duì)稱布局的臂尾孔和變幅孔分別進(jìn)行加工，不但增加了零件調(diào)頭裝夾和重復(fù)找正的時(shí)間，而且分兩次進(jìn)行裝夾必然會(huì)疊加找正誤差，降低兩個(gè)對(duì)置孔的同軸度，因此，能夠分別從工件相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)進(jìn)行鏜削和銑削加工的雙面落地鏜銑床成為最佳的選擇[2]。本文主要以刨臺(tái)式雙面落地鏜銑床（見圖3）為例，對(duì)臂架雙側(cè)同時(shí)加工的方法及其編程進(jìn)行介紹。

圖3 刨臺(tái)式雙面落地鏜銑床

刨臺(tái)式雙面落地鏜銑床采用工作臺(tái)移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，即工作臺(tái)是整個(gè)機(jī)床唯一的X軸。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于，兩側(cè)主機(jī)共用同一個(gè)工作臺(tái)，而兩個(gè)主軸在X方向上相對(duì)于地面都是靜止不動(dòng)的，因此只要在機(jī)床安裝時(shí)調(diào)整好兩個(gè)對(duì)置主軸之間的同軸度，無論工作臺(tái)如何運(yùn)動(dòng)，在臂架的整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行雙面同時(shí)加工時(shí)，兩個(gè)主軸在X方向的相對(duì)位置始終都是保持不變的。

使用這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床進(jìn)行對(duì)置孔加工時(shí)，如果僅對(duì)兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行雙通道控制，無法完成兩個(gè)主軸同時(shí)執(zhí)行包含X軸插補(bǔ)的加工動(dòng)作。因此，控制系統(tǒng)還必須具有軸耦合功能，讓具有X、Y、Z三個(gè)幾何軸的主機(jī)在通道1內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行，另一個(gè)缺少X軸的主機(jī)在通道2內(nèi)將其Y軸和Z軸分別與通道1的Y軸和Z軸進(jìn)行耦合聯(lián)動(dòng)，作為從動(dòng)軸做跟隨運(yùn)動(dòng)，從而完成兩個(gè)主軸的同步鏡像加工，機(jī)床軸設(shè)置如圖4所示。

圖4 刨臺(tái)式雙面落地鏜機(jī)床軸設(shè)置

采用耦合方式加工，對(duì)于加工程序的編寫也十分有利。由于對(duì)稱加工部分只需在通道1的程序中進(jìn)行編寫，所以當(dāng)加工方法、加工位置以及加工參數(shù)發(fā)生變更時(shí)，只需修改通道1中的程序即可，避免了雙通道程序修改不統(tǒng)一造成的加工錯(cuò)誤。能否正確使用耦合功能又關(guān)系到雙通道控制中的通道協(xié)調(diào)功能，由于通道2缺少機(jī)床軸X，因此開啟和關(guān)閉耦合功能的時(shí)機(jī)就很關(guān)鍵。在所有參與加工插補(bǔ)的軸進(jìn)入耦合狀態(tài)之前，主、從動(dòng)軸需要預(yù)先定位到一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?，這需要運(yùn)用通道協(xié)調(diào)指令在兩個(gè)通道的程序中各自設(shè)定好集合位置，以便相關(guān)的軸能夠統(tǒng)一行動(dòng)。

4 臂架加工工藝

鑒于臂架零件較長(zhǎng)，因此按照加工部位優(yōu)先的原則，先加工臂架尾端的尾鉸孔，再加工臂架中部的變幅孔[3]。臂架加工工序如圖5所示，加工工藝卡見表1。

表1 臂架加工工藝卡

圖5 臂架加工工序示意

5 加工程序列表

根據(jù)工藝過程的安排，將臂架加工程序按照通道協(xié)調(diào)的需要以及程序功能的分類進(jìn)行了結(jié)構(gòu)劃分，具體見表2。

表2 臂架加工程序列表

主程序包含了加工過程的整體框架，如果需要對(duì)加工過程進(jìn)行調(diào)整，只需要簡(jiǎn)單地添加、刪除其中的子程序，或者調(diào)整其中子程序的調(diào)用順序即可。每一個(gè)加工功能子程序負(fù)責(zé)完成某個(gè)部位的具體加工動(dòng)作。而聯(lián)動(dòng)耦合控制子程序負(fù)責(zé)定義需要進(jìn)行耦合控制的各個(gè)機(jī)床軸，并且在每一個(gè)加工功能子程序中激活和關(guān)閉耦合功能。

6 聯(lián)動(dòng)耦合加工過程及程序示例

雙通道聯(lián)動(dòng)耦合加工過程如圖6所示，加工程序示例見表3。

表3 耦合聯(lián)動(dòng)加工程序示例

圖6 聯(lián)動(dòng)加工過程示意

7 結(jié)束語(yǔ)

加工程序結(jié)構(gòu)化的目的是按照邏輯結(jié)構(gòu)把復(fù)雜的加工程序分解為簡(jiǎn)單的組成部分，使程序的編寫和修改更加簡(jiǎn)單、高效。本文介紹的刨臺(tái)式雙面落地鏜銑床加工臂架的工藝編程方法，以及雙主軸同時(shí)加工所用到的跨通道程序協(xié)調(diào)、聯(lián)動(dòng)耦合控制等指令，已經(jīng)應(yīng)用在實(shí)際加工中。實(shí)踐證明，這種方法很好地解決了臂架中對(duì)稱位置孔加工的效率和精度問題。