重型车床激光找正和对刀方法

文档序号:3063355阅读:502来源:国知局
专利名称:重型车床激光找正和对刀方法
技术领域
本发明属于机械制造领域中的重型机械加工。
背景技术
我国有二百多家重型机械厂,拥有花盘直径至15m的各种重型立式车床,我国作为世界工厂,需要大量的各种重大装备,如打火车、高速公路隧道用的盾构设备,100万千瓦的水轮发电机组等等。但目前重型机床加工效率很低,以车削加工工件直径10m的铸件为例,由于庞大的工件放到花盘上后,由于工件表面是不规则的,工人无法判断工件的轴线是否放到花盘轴线附近(参图1),也不法判断工件是否放斜了,由于报废一个工件价值几十万元,因此,要花1~2天,站到各个方向、位置用肉眼和经验看,再开动车床看工件是否装正,由于没有座标参照系,工作难度大,效率很低。
在对刀方面,也是由于不知道车刀要装到什么位置,工人只能小心地将车刀装到接近工件处,因为万一装近了,车刀负荷太大,也就打坏了。而试走一次刀要花去很长的时间,如以加工直径10m的铸件为例,按手册选切削速度v=100m/min,进给量a=0.5mm/r,可以算出车床转速为n=3r/min,试切一刀需要的时间为T=2.3天,也就是重型车床开动了2.3天后,还未开始切削,常常出现走空刀的情况,如果再走一次空刀,也就是4.6天,还没有开始切削,因此,浪费设备及电力资源很严重,经计算机检索,在重型车床如何找正工件,及如何对刀方面,既没有任何论文,也没有专利。

发明内容
本发明的目的是提供一种在重型立式车床上,采用激光束为座标参照系,快速找正工件的方法;同时,提供一种采用同样的激光束为座标参照系,快速对刀的方法。采用本方法,可以将几天才能完成的工件找正及车刀对刀工作,缩短到2~3个小时完成,从而显著提高重型机床加工效率。
本发明采用的技术方案是这样的即一种重型车床激光找正工件和对刀的方法,方法包括在重型立式车床的空间建立起分别可相对于车床的水平基准和垂直基准平行移动的可视化的水平激光束和垂直激光束;在找正工件的端面时,目的为使工件凸凹不平的端面尽量接近水平面,以水平激光束为基准线,在工件旋转时不断比较上端面与水平激光束间的夹角,不断调整工件下边的斜铁,使工件上端面逐渐逼近激光束。以上工件找正公差,达到±5mm已经很满意。产生水平激光束的激光发生器可以安装在采用横梁上横溜板。
在找正工件偏心时,采用垂直激光束作基准线,在工件旋转时,不断比较工件侧外圆表面与激光束间的距离变化,不断水平移动工件,使工件侧外圆表面逐渐逼近垂直激光束,以上找正公差,达到。±5mm已经很满意。产生垂直激光束的激光发生器可以安装在侧溜板上在找正并夹紧工件后,继续进行对刀。在车削工件上端面时,仍采用水平可见激光束,在车床转动过程中,逐渐下降横梁,当激光束未碰到工件上表面,激光束为一根一直射到左横梁上长束,光束直径一般为1mm的红色光柱;当激光束下降到接触工件上端面的最高点时,激光束被挡断成短束;操作工人由此找到工件的最高点位置,并以此为准安装车刀刀尖。
在车削工件的侧外圆柱面时,将横梁上升到不妨碍车外圆的高度后,仍采用侧溜板上的垂直可视激光束,在车床转动过程中,使侧溜板逐渐移近工件,当激光束未碰到工件外圆柱表面直径最大点时,激光束为一根长束;而碰到最高点后,变为一根短束;操作工人由此找到工件直径最大点,并以此为准安装刀尖,同理,还可以完成镗孔对刀工作。


图1为大型铸件放到重型立式车床上的自然位置图;图2为安装两套激光器后,形成的两根激光束的参照座标系;图3为找正后工件与车床、激光束的相对位置示意图;图4为找正并夹紧后,工件与车床车外圆及车端面的刀尖位置的示意图;图5为增加上述两套激光器后,形成的可见激光座标系示意图;图6为水平激光束被工件上端面最高点K挡短的情况示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作具体的说明。
图1为大型铸件放到重型立式车床花盘上的自然位置图。图1中1-侧立柱,2-横梁,3-花盘,4-夹具,5-工件,6-横梁溜板,7-侧溜板。车床的运动有花盘3绕自身中心线的转动,横梁2上下移动,横梁溜板6左右移动,侧溜板7上下及左右移动。由图看出,工件5放到花盘3上后,一般存在偏心值x及倾斜角δ。工件如果找正质量太差,工件可能被加工成废品。在纸上,偏心值x及倾斜角δ均可划出度量基准线,可是在现场,这些线均不存在,致使工人无法找正。
图2中的9为市场现售的医用激光器,这种激光器能产生直径约1~2mm的红色光束,光束长度可达30m,看起来非常清楚,感觉不出发散角,安全,操作者碰到后不烧手,无副作用。用螺钉将此激光器固定在横梁2的溜板上,并将其找正为通过车床中心的水平线8;同样,再在侧溜板7上安装激光器10,产生垂直的激光束11。图2示可见的两根激光参照座标线8和9。首先,找正偏心x,开动车床使工件绕花盘3的轴线慢慢转动,观察工件外表面与激光束11的间隙变化,此间隙变化的大小与偏心值x有关,变化频率为车床转一圈一次。操作工在间隙最小点作粉笔记号,然后,停车移动间隙变化(可能为上百mm)的一半;然后又开车继续上述操作,直到满意为止。
然后,继续找正工件的倾斜角δ,开动车床使工件绕花盘3的轴线慢转,观察工件上端面与激光束8间的角度变化,此倾斜角δ的变化大小与工件的倾斜值δ有关,变化频率为车床转一圈一次。操作工在倾斜角最大位置作粉笔记号,然后停车,利用斜铁12将工件转回倾斜值变化的一半;然后,又开车继续上述操作,直到满意为止。图4示工件找正及夹紧后,工件与两根激光束座标的位置,从宏观上看,各个位置的间隙较均匀,而且,花盘不论转到何角度,工件表面与两根激光束的距离均相近。
然后的工作就是对准车刀,图4示没有激光束时,工件与车床的关系,由于没有可见的参照座标系,车刀刀尖不知该调到什么位置,只有试切,而试切一刀要花1~2天。
图5示仍用前述两个激光器产生的激光束作为对刀座标。在车削端面前对刀时,利用激光束8,开动车床使工件慢速转动,由横梁2带动激光束缓慢下降,当激光束8未碰到工件最高点时,激光束8为一直射到左立柱1的长光束;当激光束8下降到碰到工件最高点k时(图6),激光束变短。由此找到工件的最高点,并以此为准,调整车刀刀尖。然后开始车端面,消除了走空刀。
同理,利用侧溜板7上的激光束11,可以对准车外圆的车刀。同理,还可以对准镗孔的车刀,如图6所示。
权利要求
1.一种重型车床激光找正和对刀方法,方法包括在重型立式车床的空间建立起分别可相对于车床的水平基准和垂直基准平行移动的可视化的水平激光束和垂直激光束;找正工件时以水平激光束作基准线,在工件旋转时,不断比较工件上端面与水平激光束间的夹角,不断调整工件下边的斜铁,使工件上端面逐渐逼近水平激光束;以垂直激光束作基准线,在工件旋转时,不断比较工件外圆柱表面与激光束间的距离变化,不断水平移动工件,使工件外圆柱表面逐渐逼近垂直激光束;对刀时采用水平激光束作基准线,在工件旋转时,使车床横梁逐渐下降,当水平激光束碰到工件最高点时,以此点为车端面刀尖开始切削的高度座标值;采用垂直激光束作基准线,在工件旋转时,使车床侧溜板逐渐移近工件,当垂直激光束碰到工件最大直径点时,以此找点为车外圆刀尖开始切削水平座标值。
全文摘要
一种重型车床激光找正和对刀方法。由于重型铸件尺寸很大,外形很不规则,一般将工件找正要花1~2天时间;另外,由于找不到开始切削的位置,试走空刀又要花1~2天时间。浪费了设备及电力资源。本发明利用激光器发出的直径约1~2mm,长度约30~40m的红色光柱,在重型车床上建立起由水平和垂直激光束构成的看得见的座标系,从而可使工件找正时间缩短到1~2小时,对刀时间缩短到1~2小时,从而显著提高重型车床的生产效率。
文档编号B23B25/00GK1562539SQ20041002210
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月23日 优先权日2004年3月23日
发明者梁锡昌 申请人:重庆大学
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