CN101690984A - 一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，涉及数控铣床加工方法领域，通过获得刀具平面的误差夹角α°，将工件调整倾斜夹角α°补偿，并在数控***内加以设定，使刀具也沿此夹角α°运行，从而可以在不添加设备的情况的下，补偿龙门铣滑枕或主轴(即Z轴)与工作台运动方向(即X轴)的误差，消除接刀痕，满足产品的质量要求，取消钳工工序，提高产品质量，提高生产效率。采用本发明方法在3250mm×1320mm的整个平面上的平面度误差在0.02mm以内，无明显接刀痕，在后续检查中均能一次通过检查，接触达到100％，表面粗糙度Ra3.2以下，完全取消了后续的龙铣和钳工返工工序，节约了大量的时间。

Description

一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法

技术领域

本发明涉及数控铣床加工方法领域，特别是一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法。

背景技术

燃气轮机燃烧室壳体水平密封面为防止高温气体泄露而具有极高的精度要求，标准要求壳体的密封面在标准规定的扭矩把合下，关键区域用红蓝油的方法检查需达到100％的接触要求，更不允许出现内外贯通的气体泄露通道。由于燃烧室壳体尺寸较大，长宽高一般大于3m×1.3m×1.5m，而密封面一般大于3m×1.3m，一般工厂不具备这么大型的磨床，通常采用的方法是使用龙门铣按常规方法加工平面，由于龙门铣滑枕或主轴在安装时与工作台运动方向存在垂直度误差，且在室温下工作的龙门铣在不同温度下此误差值还会发生变化，因此加工出来的平面度不能达到标准要求，在相邻两刀之间存在接刀痕，严重影响了加工质量和红蓝油检查的效果，因此在加工完毕后需钳工根据红蓝油检查的结果用油石进行仔细的修研，需要多次的反复，劳动强度大，效率低下，产品外观质量差。在数控龙门铣滑枕或主轴(即Z轴)与工作台运动方向(即X轴)的垂直度或与沿横梁运动方向(即Y轴)的垂直度为任意几何精度下(单一方向存在误差)，其中Z轴与Y轴的误差易于调整，难点在于解决Z轴与X轴出现的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，可以补偿Z轴与X轴出现的误差，从而消除加工密封面出现的接刀痕和内凹，提高密封面加工精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，包括如下步骤：

1)得到刀具平面与理想平面之间的误差夹角α°的步骤；

2)调整工件的加工平面倾斜夹角α°使之与刀具平面平行的步骤；

3)在数控***中将待加工平面旋转夹角α°使之与刀具平面平行，或规定两刀之间的间距并根据夹角α°规定下一刀上升或下降固定高度的步骤；

通过上述步骤可以在工件上加工出达到质量要求的高精度密封面。

通过以下步骤得到误差夹角α°：

1)在适当部位焊接工艺搭子，使之形成与密封面平行的平面，划密封面加工线的步骤；

2)工件的密封面向下，在A/B/C/D处设置可调垫铁和球面垫铁，调节至等高，精铣工艺搭子等高的步骤；

3)工件密封面向上，工装台上在可安装工艺搭子的部位装四处等高垫铁，龙门铣铣四处垫铁等高，将工艺搭子置于垫铁上，压紧，粗、半精铣密封面，留余量1mm；

4)在等高垫铁上沿Y轴走刀长度L，测出两点之间高低误差h，通过公式α＝arc tan(h/L)求出夹角α°；

得出刀具平面与理想平面之间的误差夹角α°。

通过以下步骤调整工件2倾斜夹角：

1)根据工艺搭子之间的间距K，通过公式H＝K×sinα，求得工艺搭子下应垫的高度H；

2)将高度为H的垫片垫在相应的工艺搭子下的步骤；

通过上述步骤可以调整工件的加工平面倾斜夹角α°使之与刀具平面平行。

本发明所提供的一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，通过获得刀具平面的误差夹角α°，将工件调整倾斜夹角α°补偿，并在数控***内加以设定，使刀具也沿此夹角α°运行，从而可以在不添加设备的情况的下，补偿龙门铣滑枕或主轴(即Z轴)与工作台运动方向(即X轴)的误差，消除接刀痕，满足产品的质量要求，取消钳工工序，提高产品质量，提高生产效率。采用本发明方法在3250mm×1320mm的整个平面上的平面度误差在0.02mm以内，无明显接刀痕，在后续检查中均能一次通过检查，接触达到100％，表面粗糙度Ra3.2以下，完全取消了后续的龙铣和钳工返工工序，节约了大量的时间。

通过采用焊接工艺搭子和采用等高垫铁的方法，可以不用在工件上进行测试、装夹，从而获得刀具平面的误差夹角α°，提高了加工的安全性，减少了工件的报废风险，而且不需使用太复杂的测量仪器，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明加工刀具与工件经过加工补偿的示意图；

图2是本发明中测量得到误差夹角α°示意图；

图3是本发明中龙门铣及坐标轴示意图；

图4是本发明补偿前在z-x平面的加工刀具与工件示意图；

图5是本发明补偿前在y-z平面的加工刀具与工件示意图；

图6是本发明中设置垫铁的示意图；

图7是本发明中无法在程序中作出平面旋转时的走刀示意图。

具体实施方式

如图3、图4和图5所示，某型号燃烧室壳体，密封面长×宽为：3250mm×1320mm，关键区域要求红蓝油检查100％接触，使用通常的方法加工平面，无法满足要求，需要多次进行返工，平均每台返修的龙铣工时～8-10小时/台，钳工修研的工时～160小时/台。经检查发现龙门铣Z轴运动方向与X轴方向不垂直，即刀具平面4与理想平面5具有一个误差夹角α°，这样在z-x平面上看加工时加工平面6上会产生接刀痕，在y-z平面上看加工时加工平面6上会产生接刀痕和内凹。

在工件2适当部位焊接工艺搭子，使之形成与水平法兰密封面平行的平面。划密封面加工线。

上龙门铣做粗加工，具体装夹步骤如下：

如图6所示，工件2密封面向下，装夹方法如下：先用四处可调垫铁(加球面垫)垫放在A/B/C/D处，调A/B两处线平，在图示E处(距后法兰970mm处)放置依靠一可调垫铁，用E处垫铁将工件顶起，取出C/D处垫铁，然后调整E处垫铁，将E处线调整至与A/B处线等高，在C/D处压百分表，归零，然后在C/D处分别加可调垫铁及球面垫铁，仔细调整C/D处垫铁，调整至C/D处百分表变化＜0.01mm，然后放松E处垫铁，观察表针变化，如有变化，则将变化一角处调整至百分表读数为零。压紧(压紧时应注意各压紧处表读数无大变化)，精铣四处工艺搭子等高，精铣时松压板，保证工件处于自由状态。

工件2翻身，工装台上在可安装工艺搭子的部位装四处等高垫铁，龙门铣铣四处垫铁等高，将工艺搭子置于垫铁上，压紧，粗、半精铣密封面，留余量1mm，加工密封面上连接孔。

转其它工序做粗加工，消除大部分加工余量。

自然时效1～2日。

上数控龙门铣精加工密封面，步骤如下：

如图2所示，工装台上在可安装工艺搭子的部位装4处等高垫铁，首先在等高垫铁上做加工试验，确定龙门铣几何误差，沿横梁(Y轴向)走刀，在等高垫铁上光出一个平面，在主轴或滑枕上放置一块千分表，机床沿工作台方向(X轴向)移动一个准确的长度L，用千分表3测量出两点之间高低误差h，通过公式：tanα＝h/L α＝arc tan(h/L)，得出刀具平面4与理想平面5之间的误差夹角α°，这里的理想平面5是指y-x平面。

如图1所示，然后根据工艺搭子之间的间距K，根据计算公式：H＝K×sinα，可以算出工艺搭子下面应垫的高度H，龙门铣铣四处垫铁使之等高，此时在相应搭子下面垫高度为H的垫片后，工件加工平面6就与刀具的刀具平面4平行，然后将要加工的平面当作一个与X轴呈α°角的平面进行加工。在西门子***的数控龙铣中简单的办法是在程序中利用命令“ROT”或“AROT”将整个待加工面进行可编程的旋转夹角α°，这时刀盘1将沿着平行于实际刀具平面4的平面进行加工，加工出来的加工平面可消除接刀痕。在普通龙门铣或***较为简单的数控龙铣中无法在程序中作出平面旋转时也可明确规定两刀之间的间距L，走完一刀后，根据角度算出相邻的一刀Z轴需要上升或下降的高度h，计算公式：h＝L×cosα，从而达到使刀盘1沿着平行于实际刀具平面4的平面进行加工的效果。

某型燃烧室壳体，密封面长×宽为：3250mm×1320mm，在等高垫铁上做加工试验，确定龙门铣几何误差，采用粗精复合铣刀盘6CKK315，用精加工刀片，沿横梁(Y轴向)走刀，在等高垫铁上光出一个平面，在滑枕上放置一块千分表，沿工作台方向(X轴向)在加工出的平面内移动一个准确的长度L＝200mm，此时可测量出两点之间高低误差h＝0.037mm，通过公式计算误差角α：

tanα＝h/L＝0.037/200＝0.000185

α＝arc tan(h/L)＝arc tan0.000185＝0.000185°

已知等高垫铁支撑工件的支撑点间距为2800mm，计算两点之间高低差应为：

2800×sin0.000185＝0.51799mm≈0.52mm

在对应的支撑点下垫铜皮0.52mm，然后将工件2侧面校直，按下面的程序加工密封面：

R1＝-0.02                   确定变量

G54 G91 G17；

G0 X0 Y0 Z100；             程序起点

G0 Z5.；                    安全高度

ROT Y0.000185；             平面沿Y轴旋转0.000185°

S250 M03；                  主轴启动

G1 Z＝R1 F200；             Z轴向下进刀0.02mm

G1 Y1750 F400；沿Y轴走刀

G0X-400；      快速退到X

Y-1750；       快速退到Y

G0 X265；      到另一刀的起点

G1 Y1750 F400；沿Y轴走刀

G0 X1550；

Y-1550；

X1550；

G1 Y1750 F400；

G0 X400；

Y-1750；

X-265；

G1 Y1750；

G0 Z100；

M05；

M09；

M30；

在加工过程中应根据刀片的耐用度在刀片产生较大磨损之前强制更换刀片，在本工件上规定刀具每沿Y轴走2刀，即走刀长度达到3.5m更换一次光刀片。

通过这种方法加工的平面在去掉下面垫的铜皮后打表检查，在整个平面上的平面度在0.02mm以内，无明显接刀痕，在后续检查中均能一次通过检查，接触达到100％，表面粗糙度Ra3.2以下，完全取消了后续的龙铣和钳工返工工序，节约了大量的时间。

Claims (3)

1.一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)得到刀具平面(4)与理想平面(5)之间的误差夹角α°的步骤；

2)调整工件(2)的加工平面(6)倾斜夹角α°使之与刀具平面(4)平行的步骤；

3)在数控***中将待加工平面旋转夹角α°使之与刀具平面(4)平行，或规定两刀之间的间距并根据夹角α°规定下一刀上升或下降固定高度的步骤；

通过上述步骤可以在工件上加工出达到质量要求的高精度密封面。

2.根据权利要求1所述的一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，其特征在于通过以下步骤得到误差夹角α°：

1)在适当部位焊接工艺搭子，使之形成与密封面平行的平面，划密封面加工线的步骤；

2)工件(2)的密封面向下，在A/B/C/D处设置可调垫铁和球面垫铁，调节至等高，精铣工艺搭子等高的步骤；

3)工件(2)密封面向上，工装台上在可安装工艺搭子的部位装四处等高垫铁，龙门铣铣四处垫铁等高，将工艺搭子置于垫铁上，压紧，粗、半精铣密封面，留余量1mm；

4)在等高垫铁上沿Y轴走刀长度L，测出两点之间高低误差h，通过公式α＝arc tan(h/L)求出夹角α°；

得出刀具平面(4)与理想平面(5)之间的误差夹角α°。

3.根据权利要求1所述的一种数控龙门铣加工高精度密封面的方法，其特征在于通过以下步骤调整工件倾斜夹角：

1)根据工艺搭子之间的间距K，通过公式H＝K×sinα，求得工艺搭子下应垫的高度H；

2)将高度为H的垫片垫在相应的工艺搭子下的步骤；

通过上述步骤可以调整工件(2)的加工平面(6)倾斜夹角α°使之与刀具平面(4)平行。

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