基准集成加工方法及其多方向定位块技术

本发明专利技术公开了一种用于大型数控式龙门铣床上的基准集成加工方法及其多方向定位块。该方法将一固定于所述大型数控龙门铣床的工作台上的具有若干定位要素的多方向定位块作为各加工工步中刀具校准零点位置的统一基准，并且将该多方向定位块上定位要素的中心点作为控制各加工工步的数控子程序的起始点及终止点，该多方向定位块由基准体和底座构成，基准体上设置有若干定位要素，该若干定位要素包括至少一定位平面和至少一定位园孔。本发明专利技术通过设置统一的基准，实现了加工全过程的程序控制，避免了人工操作方式，因而提高了生产效率及安全性，降低了劳动强度和经济成本，避免了安全和质量事故，特别适合于数控龙门式铣床对大型工件的加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械加工方法，尤其涉及一种应用于大型数控式龙门铣床的基准集成加工方法及其多方向定位块。
技术介绍
在数控机床上加工工件时，通常都预先编制好刀具行走的轨迹程序，然后将之输入到数控机床的控制部件中，再启动机床和刀具进行工件切削加工。大型数控龙门铣床加工工件也是如此，其现有的加工方法为首先编制工件切削程序，程序以每一切削工步为单位分别编制成子程序，整个程序由若干个子程序组成，每一子程序只控制一个切削工步由切削开始到切削结束刀具行走的轨迹；随后将编制好的工件切削程序输入数控龙门铣床的控制部件中；然后由机床操作者手动完成对刀，即在工步切削起始点(即子程序的执行初始点)上设定刀具的零点位置；之后启动机床和刀具执行该子程序对工件进行一个工步的切削加工；再后更换刀具(必要时)并在下一工步的起始点(即下一子程序的执行初始点)上再次对刀，随后启动机床和刀具进行下一工步的切削加工；如此循环逐一执行全部子程序完成所有工步的切削加工。上述方法存在有如下缺点 1、切削程序只控制刀具在每一工步切削过程中的行走轨迹，切削之前刀具如何进 刀走到切削起始点以及切削之后如何退刀至预定位置进行换刀等过程则机床不受程序控 制，而是由操作者自行决定并手动控制机床使刀具行走。由于数控龙门铣床所加工的工件 体积庞大，极易产生工件与机床的干涉，并且大型工件经常会遮挡操作者视线，因而手动操 作机床运动的过程必需在两人甚至三人监护下才能完成，否则极易发生机床撞击工件的危 险。 一旦操作不慎发生碰撞事故将造成巨大的经济损失，在大型数控龙门铣床上这种损失 动辄千百万元，此类问题也是大型机械加工所经常面对的。 总之，在数控龙门铣床加工大型工件的过程中，进刀、退刀和换刀的手工方式极易 引发设备事故，造成重大的经济损失。 2、在现有加工方法中，数控程序以每个工步为单位，只控制工步内刀具从切削开 始到结束的运动轨迹，因此在每一工步进行切削之前都要进行一次对刀，即刀具设定切削 起始点，而且以人工的方式进行。由于工件体积庞大，各工步切削起始点所处的空间位置不 同，有的甚至位于十余米的高空，因而时常出现操作者不得不通过攀爬工件或使用大型扶 梯等方式来登高进行刀具设定切削起始点操作的情形。此类登高作业存在很大的安全隐 患，一旦操作者滑倒发生人身伤害事故，则后果严重将对企业及个人造成重大损失。再者， 人工对刀操作须花费大量辅助时间，而大型数控龙门铣床的单位加工成本极为昂贵，因此 过长的辅助时间大大增加了工件的加工成本。 总而言之，每一切削工步前的人工对刀设零具有操作困难、高空作业危险、辅助时 间长、加工成本高等缺陷。 3、由于整个加工数控程序由若干个子程序组成，而每一子程序只控制一个切削工步中刀具的行走，各工步的起点、终点相互间都不重复，因此各子程序之间不仅无法串联在 一起连贯执行，而且各子程序相互间毫无关联，显得较为零乱和不系统，这就增加了操作者 理解数控程序的难度，往往导致操作者对数控程序的理解与编程人员的思路产生偏差，从 而引起执行加工数控程序的错误，引发工件加工的质量事故。 综上所述，现有大型数控龙门铣床加工大型工件的过程控制由程序数控和人工操 作两部分构成，无法实现加工全过程的程序控制，由于机床和工件都很庞大，因此过程中对 刀(设定刀具切削起始点)、进刀、退刀的人工操作方式具有操作困难、作业危险、效率低 下、成本高昂和劳动强度高的缺点，极易引发人身安全、设备损坏、工件质量等事故，造成巨 大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有大型数控龙门铣床加工方法的不足，提供一种基准集成加工方法，通过设置统一的刀具校准零点位置的基准，编制系统而连贯的加 工数控程序，实现加工全过程的程序控制，避免对刀、进刀、退刀的人工操作方式，从而达到 保障人身及设备安全、降低工艺成本和劳动强度、提高产品质量和加工效率的效果。 本专利技术所要解决的另一技术问题是，提供一种用于所述基准集成加工方法的多方向定位块，将之统一作为所有加工工步的对刀基准，并以此作为编制每一工步中进刀、切 削、退刀的刀具控制程序的坐标原点，从而使加工数控程序条理清晰、易于理解，便于连贯 起来执行操作各工步的控制子程序。 本专利技术解决上述问题的方案如下 —种基准集成加工方法，其用于大型数控式龙门铣床上对大型工件的加工，该方法将一固定于所述大型数控龙门铣床的工作台上的具有若干定位要素的多方向定位块作为各加工工步中刀具校准零点位置的统一基准，并且将该多方向定位块上定位要素的中心点作为控制各加工工步的数控子程序的起始点及终止点。 本专利技术所述基准集成加工方法的操作步骤如下 (1)固定安装工件和多方向定位块将工件按划线校准并固定在所述大型数控龙 门铣床的工作台上，再将所述多方向定位块调整至工件中心并固定在工作台台面上，使该 多方向定位块上的定位要素与工作台台面形成一定的位置关系； (2)以多方向定位块上的定位要素的中心点为基准设定坐标原点采用量具校准 确定多方向定位块上定位要素的中心点，以该中心点为基准设定为加工空间坐标系的坐标 原点； (3)以设定的坐标原点为起始点和终止点编制各加工工步的数控子程序并输入 之以设定的坐标原点为起始点和终止点编制各加工工步的数控子程序，并将之输入所述 大型数控龙门铣床的控制部件，该数控子程序包含控制刀具进刀、切削和退刀的内容； (4)安装刀具并以多方向定位块为基准校准刀具的零点位置在所述大型数控龙 门铣床主轴上安装刀具，以多方向定位块上的定位要素为基准校准刀具的零点位置； (5)逐一执行各加工工步的数控子程序以完成工件的加工，必要的换刀操作在前 后工步之间的刀具的零点位置上进行启动所述大型数控龙门铣床的控制部件，依据工艺 要求逐一调用和执行各加工工步的数控子程序，前后工步之间必要的换刀操作在刀具的零点位置上进行，最后完成工件的全部加工。 本专利技术解决其技术问题的另一方案如下 —种用于实现所述基准集成加工方法的多方向定位块，其由基准体和底座构成， 该基准体上设置有若干定位要素，该若干定位要素包括至少一定位平面和至少一定位园 孔。 本专利技术所述多方向定位块的底座的底面上开设有键槽，一键嵌于该键槽和工作台 台面槽中以定位所述基准体与工作台台面的相互位置关系；所述基准体为一长方体，其具 有一水平的上定位面和四垂直的侧定位面，各定位面与相邻定位面互相垂直，每一定位面 上设置有一轴线与该定位面垂直的定位圆孔，该上定位面的四角还各设置有一斜定位面， 该斜定位面与上定位面成一角度关系；所述基准体或者为一正八棱柱，其具有一水平的上 定位面和八垂直的侧定位面，该上定位面分别与其余八侧定位面互相垂直，所述上定位面 和其中四侧定位面上各自设置有一轴线与该定位面垂直的定位圆孔。 与用于大型数控式龙门铣床上的传统加工方法相比较，本专利技术所述基准集成加工方法采用一多方向定位块作为各工步中刀具校准零点和数控子程序的统一基准，建立统一的加工空间坐标系，将该坐标系中各方向的基准集成到该多方向定位块上，每一工步的加工控制程序以此作为起始点及终止点，每一工步加工的刀具校准零点也统一以此位置作为基准，每一工步的进刀、切削、退刀都由此多方向定位块开始，加工完成后又回到此多方向定位块，然后再进行换刀、设零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基准集成加工方法，用于大型数控式龙门铣床上对大型工件的加工，其特征在于：所述方法将一固定于所述大型数控龙门铣床的工作台上的具有若干定位要素的多方向定位块作为各加工工步中刀具校准零点位置的统一基准，并且将该多方向定位块上定位要素的中心点作为控制各加工工步的数控子程序的起始点及终止点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方磊，倪杰，高少鹏，张伟，张晓峰，
申请(专利权)人：上海中船三井造船柴油机有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]