專利名稱：重型車床激光找正和對刀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域中的重型機(jī)械加工。
背景技術(shù)：
我國有二百多家重型機(jī)械廠，擁有花盤直徑至15m的各種重型立式車床，我國作為世界工廠，需要大量的各種重大裝備，如打火車、高速公路隧道用的盾構(gòu)設(shè)備，100萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組等等。但目前重型機(jī)床加工效率很低，以車削加工工件直徑10m的鑄件為例，由于龐大的工件放到花盤上后，由于工件表面是不規(guī)則的，工人無法判斷工件的軸線是否放到花盤軸線附近(參圖1)，也不法判斷工件是否放斜了，由于報(bào)廢一個(gè)工件價(jià)值幾十萬元，因此，要花1～2天，站到各個(gè)方向、位置用肉眼和經(jīng)驗(yàn)看，再開動(dòng)車床看工件是否裝正，由于沒有座標(biāo)參照系，工作難度大，效率很低。
在對刀方面，也是由于不知道車刀要裝到什么位置，工人只能小心地將車刀裝到接近工件處，因?yàn)槿f一裝近了，車刀負(fù)荷太大，也就打壞了。而試走一次刀要花去很長的時(shí)間，如以加工直徑10m的鑄件為例，按手冊選切削速度v＝100m/min，進(jìn)給量a＝0.5mm/r，可以算出車床轉(zhuǎn)速為n＝3r/min，試切一刀需要的時(shí)間為T＝2.3天，也就是重型車床開動(dòng)了2.3天后，還未開始切削，常常出現(xiàn)走空刀的情況，如果再走一次空刀，也就是4.6天，還沒有開始切削，因此，浪費(fèi)設(shè)備及電力資源很嚴(yán)重，經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，在重型車床如何找正工件，及如何對刀方面，既沒有任何論文，也沒有專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在重型立式車床上，采用激光束為座標(biāo)參照系，快速找正工件的方法；同時(shí)，提供一種采用同樣的激光束為座標(biāo)參照系，快速對刀的方法。采用本方法，可以將幾天才能完成的工件找正及車刀對刀工作，縮短到2～3個(gè)小時(shí)完成，從而顯著提高重型機(jī)床加工效率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的即一種重型車床激光找正工件和對刀的方法，方法包括在重型立式車床的空間建立起分別可相對于車床的水平基準(zhǔn)和垂直基準(zhǔn)平行移動(dòng)的可視化的水平激光束和垂直激光束；在找正工件的端面時(shí)，目的為使工件凸凹不平的端面盡量接近水平面，以水平激光束為基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)不斷比較上端面與水平激光束間的夾角，不斷調(diào)整工件下邊的斜鐵，使工件上端面逐漸逼近激光束。以上工件找正公差，達(dá)到±5mm已經(jīng)很滿意。產(chǎn)生水平激光束的激光發(fā)生器可以安裝在采用橫梁上橫溜板。
在找正工件偏心時(shí)，采用垂直激光束作基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，不斷比較工件側(cè)外圓表面與激光束間的距離變化，不斷水平移動(dòng)工件，使工件側(cè)外圓表面逐漸逼近垂直激光束，以上找正公差，達(dá)到?！?mm已經(jīng)很滿意。產(chǎn)生垂直激光束的激光發(fā)生器可以安裝在側(cè)溜板上在找正并夾緊工件后，繼續(xù)進(jìn)行對刀。在車削工件上端面時(shí)，仍采用水平可見激光束，在車床轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，逐漸下降橫梁，當(dāng)激光束未碰到工件上表面，激光束為一根一直射到左橫梁上長束，光束直徑一般為1mm的紅色光柱；當(dāng)激光束下降到接觸工件上端面的最高點(diǎn)時(shí)，激光束被擋斷成短束；操作工人由此找到工件的最高點(diǎn)位置，并以此為準(zhǔn)安裝車刀刀尖。
在車削工件的側(cè)外圓柱面時(shí)，將橫梁上升到不妨礙車外圓的高度后，仍采用側(cè)溜板上的垂直可視激光束，在車床轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，使側(cè)溜板逐漸移近工件，當(dāng)激光束未碰到工件外圓柱表面直徑最大點(diǎn)時(shí)，激光束為一根長束；而碰到最高點(diǎn)后，變?yōu)橐桓淌?；操作工人由此找到工件直徑最大點(diǎn)，并以此為準(zhǔn)安裝刀尖，同理，還可以完成鏜孔對刀工作。


圖1為大型鑄件放到重型立式車床上的自然位置圖；圖2為安裝兩套激光器后，形成的兩根激光束的參照座標(biāo)系；圖3為找正后工件與車床、激光束的相對位置示意圖；圖4為找正并夾緊后，工件與車床車外圓及車端面的刀尖位置的示意圖；圖5為增加上述兩套激光器后，形成的可見激光座標(biāo)系示意圖；圖6為水平激光束被工件上端面最高點(diǎn)K擋短的情況示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體的說明。
圖1為大型鑄件放到重型立式車床花盤上的自然位置圖。圖1中1-側(cè)立柱，2-橫梁，3-花盤，4-夾具，5-工件，6-橫梁溜板，7-側(cè)溜板。車床的運(yùn)動(dòng)有花盤3繞自身中心線的轉(zhuǎn)動(dòng)，橫梁2上下移動(dòng)，橫梁溜板6左右移動(dòng)，側(cè)溜板7上下及左右移動(dòng)。由圖看出，工件5放到花盤3上后，一般存在偏心值x及傾斜角δ。工件如果找正質(zhì)量太差，工件可能被加工成廢品。在紙上，偏心值x及傾斜角δ均可劃出度量基準(zhǔn)線，可是在現(xiàn)場，這些線均不存在，致使工人無法找正。
圖2中的9為市場現(xiàn)售的醫(yī)用激光器，這種激光器能產(chǎn)生直徑約1～2mm的紅色光束，光束長度可達(dá)30m，看起來非常清楚，感覺不出發(fā)散角，安全，操作者碰到后不燒手，無副作用。用螺釘將此激光器固定在橫梁2的溜板上，并將其找正為通過車床中心的水平線8；同樣，再在側(cè)溜板7上安裝激光器10，產(chǎn)生垂直的激光束11。圖2示可見的兩根激光參照座標(biāo)線8和9。首先，找正偏心x，開動(dòng)車床使工件繞花盤3的軸線慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察工件外表面與激光束11的間隙變化，此間隙變化的大小與偏心值x有關(guān)，變化頻率為車床轉(zhuǎn)一圈一次。操作工在間隙最小點(diǎn)作粉筆記號，然后，停車移動(dòng)間隙變化(可能為上百mm)的一半；然后又開車?yán)^續(xù)上述操作，直到滿意為止。
然后，繼續(xù)找正工件的傾斜角δ，開動(dòng)車床使工件繞花盤3的軸線慢轉(zhuǎn)，觀察工件上端面與激光束8間的角度變化，此傾斜角δ的變化大小與工件的傾斜值δ有關(guān)，變化頻率為車床轉(zhuǎn)一圈一次。操作工在傾斜角最大位置作粉筆記號，然后停車，利用斜鐵12將工件轉(zhuǎn)回傾斜值變化的一半；然后，又開車?yán)^續(xù)上述操作，直到滿意為止。圖4示工件找正及夾緊后，工件與兩根激光束座標(biāo)的位置，從宏觀上看，各個(gè)位置的間隙較均勻，而且，花盤不論轉(zhuǎn)到何角度，工件表面與兩根激光束的距離均相近。
然后的工作就是對準(zhǔn)車刀，圖4示沒有激光束時(shí)，工件與車床的關(guān)系，由于沒有可見的參照座標(biāo)系，車刀刀尖不知該調(diào)到什么位置，只有試切，而試切一刀要花1～2天。
圖5示仍用前述兩個(gè)激光器產(chǎn)生的激光束作為對刀座標(biāo)。在車削端面前對刀時(shí)，利用激光束8，開動(dòng)車床使工件慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，由橫梁2帶動(dòng)激光束緩慢下降，當(dāng)激光束8未碰到工件最高點(diǎn)時(shí)，激光束8為一直射到左立柱1的長光束；當(dāng)激光束8下降到碰到工件最高點(diǎn)k時(shí)(圖6)，激光束變短。由此找到工件的最高點(diǎn)，并以此為準(zhǔn)，調(diào)整車刀刀尖。然后開始車端面，消除了走空刀。
同理，利用側(cè)溜板7上的激光束11，可以對準(zhǔn)車外圓的車刀。同理，還可以對準(zhǔn)鏜孔的車刀，如圖6所示。
權(quán)利要求
1.一種重型車床激光找正和對刀方法，方法包括在重型立式車床的空間建立起分別可相對于車床的水平基準(zhǔn)和垂直基準(zhǔn)平行移動(dòng)的可視化的水平激光束和垂直激光束；找正工件時(shí)以水平激光束作基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，不斷比較工件上端面與水平激光束間的夾角，不斷調(diào)整工件下邊的斜鐵，使工件上端面逐漸逼近水平激光束；以垂直激光束作基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，不斷比較工件外圓柱表面與激光束間的距離變化，不斷水平移動(dòng)工件，使工件外圓柱表面逐漸逼近垂直激光束；對刀時(shí)采用水平激光束作基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，使車床橫梁逐漸下降，當(dāng)水平激光束碰到工件最高點(diǎn)時(shí)，以此點(diǎn)為車端面刀尖開始切削的高度座標(biāo)值；采用垂直激光束作基準(zhǔn)線，在工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，使車床側(cè)溜板逐漸移近工件，當(dāng)垂直激光束碰到工件最大直徑點(diǎn)時(shí)，以此找點(diǎn)為車外圓刀尖開始切削水平座標(biāo)值。
全文摘要
一種重型車床激光找正和對刀方法。由于重型鑄件尺寸很大，外形很不規(guī)則，一般將工件找正要花1～2天時(shí)間；另外，由于找不到開始切削的位置，試走空刀又要花1～2天時(shí)間。浪費(fèi)了設(shè)備及電力資源。本發(fā)明利用激光器發(fā)出的直徑約1～2mm，長度約30～40m的紅色光柱，在重型車床上建立起由水平和垂直激光束構(gòu)成的看得見的座標(biāo)系，從而可使工件找正時(shí)間縮短到1～2小時(shí)，對刀時(shí)間縮短到1～2小時(shí)，從而顯著提高重型車床的生產(chǎn)效率。
文檔編號B23B25/00GK1562539SQ20041002210
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者梁錫昌 申請人:重慶大學(xué)