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1、10申请公布号CN104043852A43申请公布日20140917CN104043852A21申请号201410274058522申请日20140618B23B35/0020060171申请人师堂存地址511400广东省广州市番禺区清河东路石岗东村段151号翠景楼6梯403房72发明人师堂存74专利代理机构广州市越秀区哲力专利商标事务所普通合伙44288代理人汤喜友54发明名称行星镗削加工方法57摘要行星镗削加工方法,包括如下步骤A、将工件卡装在夹具上,工件待加工部分中心轴的延伸方向与Z轴一致;B、利用主轴电机分度定位,使镗刀的刀尖定位于X轴的正向;C、利用三轴联动机构移动主轴,使工件待加工。
2、部分的圆心落在X轴上,镗刀的刀尖贴合于工件带加工部分的表面,主轴的中心轴与工件待加工部分中心轴错开距离H;D、利用三轴联动机构的X轴和Y轴插补实现主轴中心轴在XY平面上绕工件待加工部分中心轴圆周运动,同时,主轴电机带动镗刀绕主轴中心轴转动,主轴电机带动镗刀转动的方向、速率与主轴中心轴圆周运动的方向、速率相同。本发明的方法,可提高加工效率,减小刀具所受的扭矩。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104043852ACN104043852A1/1页21行星镗削加工方法,其是将带动镗刀的主轴安。
3、装在一具有X、Y、Z轴三个直线数控坐标的三轴联动机构上,且主轴能够带动镗刀绕主轴的中心轴转动;其特征在于,该方法包括如下步骤A、将工件卡装在夹具上,工件待加工部分中心轴的延伸方向与Z轴一致;B、利用主轴电机分度定位,使镗刀的刀尖定位于X轴的正向;C、利用三轴联动机构移动主轴,使工件待加工部分的圆心落在X轴上,镗刀的刀尖贴合于工件带加工部分的表面,主轴的中心轴与工件待加工部分中心轴错开距离H;D、利用三轴联动机构的X轴和Y轴插补实现主轴中心轴在XY平面上绕工件待加工部分中心轴圆周运动,同时,主轴电机带动镗刀绕主轴中心轴转动,主轴电机带动镗刀转动的方向、速率与主轴中心轴圆周运动的方向、速率相同。2。
4、如权利要求1所述的行星镗削加工方法,其特征在于,在进行了步骤D之后还需要进行如下步骤E、沿Z轴向着镗刀移动夹装工件的夹具、或利用三轴联动机构带动镗刀向着工件的方向进给;F、重复上述步骤D和步骤E,完成工件待加工部分的镗削。权利要求书CN104043852A1/4页3行星镗削加工方法技术领域0001本发明涉及机加工技术领域,具体涉及一种行星镗削加工方法。背景技术0002目前,数控加工中心机床在加工较大直径直径大于250MM孔系或外圆时,一般采用二种方法。0003一种为传统的镗削加工方法,参见图1所示,刀具装在机床主轴上在XY平面内回转,工件或刀具沿主轴方向即Z向进给,刀具的回转半径与所加工孔的半。
5、径相同,这种方法的缺点是工件加工直径较大时,受刀具尺寸限制,无法实现,并且无论加工何种尺寸大小的工件时,其均必须采用大规格大主轴扭矩的加工中心,以克服工件加工面对主轴施加的较大扭矩,并且,这种加工方法,需要有安装镗床的平旋盘才能完成。0004另一种方法是采用数控圆柱铣刀铣削加工,参见图2所示,其主轴中心与加工外圆或孔的中心轴重合,由机床X轴和Y轴插补实现圆柱铣刀的圆弧轨迹运动,同时主轴带动圆柱铣刀绕主轴中心轴自转,从而实现铣削加工,该方法受刀具线速度的限制,其加工效率非常低。发明内容0005针对现有技术的不足,本发明的目的旨在于提供一种行星镗削加工方法,其能够便于在没有平旋盘的中小规格数控加工。
6、中心上实现大直径外圆或内孔的镗削加工,在减小机床主轴承受的扭矩以及机床主轴电机输出功率的基础上,提高加工效率。0006为实现上述目的,本发明采用如下技术方案0007行星镗削加工方法,其是将带动镗刀的主轴安装在一具有X、Y、Z轴三个直线数控坐标的三轴联动机构上,且主轴能够带动镗刀绕主轴的中心轴转动;该方法包括如下步骤0008A、将工件卡装在夹具上,工件待加工部分中心轴的延伸方向与Z轴一致;0009B、利用主轴电机分度定位,使镗刀的刀尖定位于X轴的正向;0010C、利用三轴联动机构移动主轴,使工件待加工部分的圆心落在X轴上,镗刀的刀尖贴合于工件带加工部分的表面,主轴的中心轴与工件待加工部分中心轴错。
7、开距离H;0011D、利用三轴联动机构的X轴和Y轴插补实现主轴中心轴在XY平面上绕工件待加工部分中心轴圆周运动,同时,主轴电机带动镗刀绕主轴中心轴转动,主轴电机带动镗刀转动的方向、速率与主轴中心轴圆周运动的方向、速率相同。0012在进行了步骤D之后还需要进行如下步骤0013E、沿Z轴向着镗刀移动夹装工件的夹具、或利用三轴联动机构带动镗刀向着工件的方向进给;0014F、重复上述步骤D和步骤E,完成工件待加工部分的镗削。0015本发明的有益效果在于说明书CN104043852A2/4页40016本发明的方法,可以在无平旋盘的加工中心机床上使用小直径刀具完成大尺寸工件镗削的加工,代替原来常用的插补铣。
8、圆方式,使加工效率提高数倍。并且,即使在机床主轴功率和扭矩较小的中小规格加工中心机床上也可高效完成大直径加工。此外,突破了加工中心刀库对刀具直径限制造成的大孔加工局限。附图说明0017图1为现有镗削加工方法的示意图;0018图2为现有铣削加工方法的示意图;0019图3为本发明镗削加工方法的示意图。具体实施方式0020下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述0021本发明的行星镗削加工方法,其能够用于镗削工件的圆柱及孔结构,该镗削加工方法需要借助一加工中心机床,该加工中心机床具有X、Y、Z轴三个直线数控坐标的三轴联动机构且具有主轴C轴旋转功能,带动镗刀20的主轴30在三轴联动机构的带。
9、动下,可沿X轴、Y轴以及Z轴运动,主轴30又能够带动镗刀20绕主轴30的中心轴转动,下面,以在工件10上加工孔为例,详细的介绍本发明的镗削加工方法。0022参见图3,本发明的镗削加工方法包括如下步骤0023A、将工件10卡紧在夹具上,确保工件被卡紧无松动,使工件10上待加工孔11的中心轴O1的延伸方向与Z轴一致;0024B、利用主轴30的电机进行分度定位,使镗刀20的刀尖被定位在X轴的正向上;0025C、利用三轴联动机构移动主轴30,使工件10的待加工孔11的圆心落在X轴上,并将镗刀20的刀尖贴合于待加工孔11的表面,此时,主轴30的中心轴与待加工孔11的中心轴O1错开一个距离H;0026D、。
10、利用三轴联动机构的X轴和Y轴插补实现主轴30的中心轴O2在XY平面上绕待加工孔11的中心轴O1做圆周运动,同时,主轴电机带动镗刀20绕主轴20的中心轴O2转动,主轴电机带动镗刀20转动的方向、速率与主轴中心轴圆周运动的方向、速率相同;如图3中所示,在XY平面的第一象限内,X轴和Y轴插补使主轴20的中心轴O2从初始位置绕待加工孔11的中心轴O1转动到位置A处时,主轴20的中心轴O2绕中心轴O1转过的角度为A,主轴20带动镗刀20绕主轴20的中心轴O2转过的角度同样为A,此种情况下,使镗刀20的直径R始终与主轴20中心轴O2的转动轨迹垂直,即镗刀20的直径R始终与待加工孔11的圆周表面垂直,使镗刀。
11、20的刀尖能够始终保持正确的镗削加工角度,上述过程中,主轴20绕中心轴O1公转一周,主轴20同时自转一周,形成行星运动。由于主轴20的中心轴O2与待加工孔的中心轴O1相互错开一个距离H,因此使得镗刀20的直径大大的减小,镗刀20在镗削时,待加工孔11圆周面施加镗刀20刀尖上的反作用力而产生的扭矩也就大大的减小;0027E、沿Z轴向着镗刀20移动夹装工件10的夹具、或利用三轴联动机构带动镗刀20向着工件10的方向进给;0028F、重复上述步骤D和步骤E,完成工件10的加工。说明书CN104043852A3/4页50029以下为在同等加工要求的前提下,针对不同的加工方法所做的实验验证0030加工要。
12、求具体为0031工件材料铸铁HT250,硬度HB210;0032加工孔径D300;0033加工深度D150MM;0034单边留量3MM;0035刀片切削速度VC200M/MIN333M/S;0036一、传统铣削方法0037已知条件圆盘铣刀直径D050MM;齿数Z5;切削速度VC333M/S;每齿进给量AF015MM;铣削深度AP5MM;铣削宽度AE3MM;0038则通过计算可得出0039主轴转速NVC1000/D12001000/314501274R/MIN0040切削力0041其中,为铸铁HT250切削系数;0042材料HT250,硬度HB210的铸铁铣削力修正系数为00430044故,实际。
13、圆周切削力0045铣削功率PMFZVC103291333103097KW0046机床主轴电机功率PEPM/097/07513KW0047其中,为传动效率;0048铣削扭矩TFZLFZD0/22910025728NM0049走刀圈数11圈;0050所需加工时间共542秒;0051二、传统镗削法0052已知条件切削速度VC333M/S;每转进给F02MM/R;切削深度AP5MM;0053则通过计算可得出0054主轴转速N60VC1000/D603331000/300314212R/MIN0055切削力FZPAPF11185021118N0056其中P为铸铁HT250单位切削力;0057切削功率PM。
14、FZVC1031118333103372KW0058机床主轴电机功率PEPM/372/075496KW0059其中,为传动效率;0060切削扭矩TFZLFZD/21118015168NM0061所需加工时间共7348秒说明书CN104043852A4/4页60062三、本发明行星镗削法0063已知条件机床快速移动为40M/MIN;每转进给量F05MM/R;切削深度AP5MM;镗刀直径D0100MM;0064则通过计算可得出0065切削速度VCD/DD040M/MIND0/D40M/MIN0066300/30010040100/3004000677333M/MIN0068取VC65M/MIN00。
15、69则0070主轴转速NVC1000/D651000/31430069R/MIN0071切削力FZPAPF11185052795N0072其中P为铸铁HT250单位切削力;0073切削功率PMFZVC10327951083103303KW0074机床主轴电机功率PEPM/303/07544KW0075切削扭矩TFZL2795005140NM0076所需加工时间共9043秒0077从以上实验验证的结果来看,在同样加工要求的情况下,采用本发明的镗削方法的加工效率比铣削方法的加工效率提高五倍以上,并且,随着工件直径的加大,其差异更大,本发明的镗削方法的效率优势更为明显;同时,本发明的方法主轴电机消耗。
16、的功率小于传统的镗削方法;从刀具受力情况来看,本发明方法刀具所受的扭矩小于铣削方法和传统的镗削方法,刀具的寿命更长。0078本发明的方法,可以在无平旋盘的加工中心机床上使用小直径刀具完成大尺寸工件镗削的加工,代替原来常用的插补铣圆方式,使加工效率提高数倍。并且,即使在机床主轴功率和扭矩较小的中小规格加工中心机床上也可高效完成大直径加工。此外,突破了加工中心刀库对刀具直径限制造成的大孔加工局限。0079对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。说明书CN104043852A1/3页7图1说明书附图CN104043852A2/3页8图2说明书附图CN104043852A3/3页9图3说明书附图CN104043852A。