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萬向銑頭具可換性

萬向銑頭主要為擴(kuò)大鏜床在實際工作中的加工范圍，即沒有銑頭只可加工一個工位，到安裝銑頭一次性可加工到8個工位，并且主軸可伸展100-150毫米。下面是銑頭的加工過程。

①操作者將要加工的零件放在工件臺的夾具中，在其它準(zhǔn)備工作就緒后，發(fā)出加 工指令。 ②工件夾緊后壓力繼電器動作， 液壓動力滑臺 （工作臺） 開始快進(jìn)， 到位轉(zhuǎn)工進(jìn)， 同時啟動左和右 1 銑頭開始加工，全自動萬向銑頭供應(yīng)商，加工到某一位置，立銑頭開始加工，加工又過 一定位置右 1 銑頭停止，右 2 萬向銑頭開始加工，加工到終點三臺電動機(jī)同時停止。 ③待加工完全停止后，滑臺快退回原位，工件松開，一個自動工作循環(huán)結(jié)束。 ④操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新發(fā)出加工指令重復(fù)上述 加工過程。

萬向銑頭主軸箱采用樹脂砂造型的高強(qiáng)度鑄鐵以及合理的不筋結(jié)構(gòu)，剛性好、穩(wěn)定性強(qiáng)。工作臺拖動采用大慣量交流伺服電機(jī)、配置滾珠絲杠和重載直線導(dǎo)軌，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計擁有良好的定位精度及穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。主運(yùn)動采用寬調(diào)速交流伺服主電機(jī)、減速箱，使得主軸在低速時大扭矩輸出，萬向銑頭適合重切削，全自動萬向銑頭廠家，高轉(zhuǎn)速時的恒功率適合精加工。

直角銑頭是機(jī)床附件作技術(shù)保障

直角銑頭的主要關(guān)鍵部件是主軸箱，安裝在立柱側(cè)面，也有少數(shù)廠家采用雙立柱的熱對稱結(jié)構(gòu)，將主軸箱置于立柱中間，這種結(jié)構(gòu)zui大特點是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運(yùn)行提供了可靠保證。但是，雙立柱結(jié)構(gòu)不便于維護(hù)保養(yǎng)，是當(dāng)今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動多通過電機(jī)驅(qū)動滾珠絲桿進(jìn)行傳動，是主軸驅(qū)動傳動裝置，由伺服電機(jī)驅(qū)動滾珠絲桿進(jìn)行驅(qū)動。由于主軸轉(zhuǎn)速越來越高，主軸升溫快，現(xiàn)在，已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻，更有效地控制主軸升溫，使其精度得到有效保證。

直角銑頭是一種中型通用萬s能銑床。適合于園片銑刀、角度銑刀、成形銑刀及端面銑刀，銑削平面、槽、角度、邊緣及齒輪等，裝上附件立銑頭后，可作多向的 挖銑工作；裝上附件回轉(zhuǎn)工作臺后，可銑削環(huán)狀溝槽及園弧曲線；裝上附件分度頭后，可作模數(shù)4以下之直齒螺旋齒等銑齒工作。 由于直角銑頭應(yīng)用范圍廣闊，較在一般修理及工具車間單件或批量生產(chǎn)車間使用zui為適宜。本機(jī)床導(dǎo)軌采用超音頻淬火、貼塑等耐磨措施，故其精度保持性好；機(jī)床的各主要軸類、 齒輪等均采用鋼材，并經(jīng)過熱處理，故其強(qiáng)度較高，能負(fù)擔(dān)較大負(fù)荷；直角銑頭的零部件均經(jīng)過精密加工，精度較高，一般能達(dá)到三級精度和Ra3.2的表面粗糙 度。

直角銑頭眾多從事龍門刨機(jī)床設(shè)計、制造多年的資d深之士在傳統(tǒng)龍門刨床基礎(chǔ)上開發(fā)出的新型機(jī)床，其功能匯聚當(dāng)前zui機(jī)床優(yōu)勢，配以電器，對機(jī)電控制技術(shù)進(jìn)行升級，配備銑頭、磨頭即可實現(xiàn)刨削、銑削、磨削及鉆削、锪孔等功能，配備直角附件銑頭更能對工件一次裝夾，實現(xiàn)五面加工，一機(jī)多用，提高了工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

傳統(tǒng)的直角銑頭銑削是通過鏜桿進(jìn)行加工，而現(xiàn)代銑削加工，多由各種功能附件通過滑枕完成，已有替代傳統(tǒng)加工的趨勢，其優(yōu)點不僅是銑削的速度、，更主要是可進(jìn)行多面體和曲面的加工，這是傳統(tǒng)加工方法無法完成的。因此，現(xiàn)在，很多廠家都競相開發(fā)生產(chǎn)直角銑頭，在于它的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)優(yōu)勢很明顯，還能大大提高機(jī)床的工藝水平和工藝范圍。同時，又提高了加工精度和加工效率。當(dāng)然，需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術(shù)保障，對其要求也很高。

一種數(shù)控角度銑頭的數(shù)控加工控制方法研究

特殊角度頭數(shù)控控制方法研究

（1）控制方法研究。在具備RTCP控制的數(shù)控系統(tǒng)中，程序的旋轉(zhuǎn)控制點為刀尖點，當(dāng)各線性軸和旋轉(zhuǎn)軸同時運(yùn)動時，能夠保證當(dāng)前的控制點始終為刀具的刀尖點，這種方式可以有效地簡化數(shù)控程序的編制和現(xiàn)場應(yīng)用。而角度頭刀柄五軸聯(lián)動也可以分解為回轉(zhuǎn)運(yùn)動和平移運(yùn)動。因此，可通過研究將角度頭的刀具尖點的數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)偏移量的補(bǔ)償轉(zhuǎn)化，使其符合當(dāng)坐標(biāo)機(jī)床的控制機(jī)制。

以圖2所示說明，P點為主軸中心軸線與角度頭刀具中心線交點，Q的點為角度頭安裝刀具后的刀尖點，將實際刀具的編程控制點Q轉(zhuǎn)移到P點，即假想P點為當(dāng)前程序的實際加工刀具尖點，而將此過程中的轉(zhuǎn)化偏移等量值在數(shù)控程序運(yùn)行階段補(bǔ)償。在此過程中，需要明確的是A尺寸數(shù)據(jù)、B尺寸數(shù)據(jù)以及角度頭的安裝角度，為簡化數(shù)據(jù)的處理邏輯及現(xiàn)場操作者的可操作性，將角度頭的安裝規(guī)定一個固定的方向，如約定角度頭刀具方向沿著X軸正方向。

除了對線性軸XYZ進(jìn)行補(bǔ)償外，還要考慮旋轉(zhuǎn)軸如何進(jìn)行控制的問題。在角度頭固定一個安裝角度的情況下（本文以沿著X軸正方向為討論基礎(chǔ)，在實際應(yīng)用時操作者依據(jù)此要求安裝即可），需按照常規(guī)的五坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)軸后處理進(jìn)行計算，并按照其運(yùn)動及結(jié)構(gòu)邏輯對角度頭的90°安裝方向進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）數(shù)控程序指令實現(xiàn)。在西門子840D系統(tǒng)中，數(shù)控程序的指令定義中支持變量調(diào)用、局部變量定義及表達(dá)式計算等方式，為實現(xiàn)加工中程序調(diào)用執(zhí)行階段進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償計算提供了條件，通過參數(shù)化編程，實現(xiàn)角度頭的數(shù)控程序自動化控制和補(bǔ)償。

在RTCP調(diào)用模式下，將圖2所示的尺寸A的數(shù)值賦值到當(dāng)前調(diào)用的刀具長度值中，用于在RTCP模式下控制P點的運(yùn)動，并按90°的朝向?qū)數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償。

對于從角度頭刀具尖點到P點的計算，可通過定義Siemens840D系統(tǒng)中的局部變量來計算，如HeadLC，該變量賦值為90°角度頭刀柄安裝端面與機(jī)床主軸軸線的垂直距離（固定數(shù)值與當(dāng)前使用的角度頭具體值一致）+實際的刀具及刀柄長度（刀尖點到安裝面的距離），該數(shù)值應(yīng)由操作者根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)值進(jìn)行修改。

所有控制點的坐標(biāo)采用表達(dá)式的方式進(jìn)行描述，在表達(dá)式中將編程前處理APT中的當(dāng)前某點刀軸矢量也輸出到對應(yīng)軸的計算表達(dá)式中，在執(zhí)行時由控制系統(tǒng)自動計算終數(shù)據(jù)。比如可處理為如下格式：

DEF REAL HeadLC=211；其中的211為具體數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況會有不同。

N26G00X=99.000+HeadLC×(-1.000)Y=0.000+HeadLC×(0.000)Z=170.000+HeadLC×(0.000)B0.000CW=0.000

其中，X=99.000+HeadLC×(-1.000)是X軸的補(bǔ)償計算表達(dá)式，99.000是被推算到P點的X軸坐標(biāo)，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（-1.000）是當(dāng)前點角度頭刀軸方向的X軸矢量分量；Y=0.000+HeadLC×(0.000)，0.000是被推算到P點的Y軸坐標(biāo)，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當(dāng)前點角度頭刀軸方向的Y軸矢量分量；Z=170.000+HeadLC×(0.000)，170.000是被推算到P點的Z軸坐標(biāo)，河南全自動萬向銑頭，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當(dāng)前點角度頭刀軸方向的Z軸矢量分量；B0.000是當(dāng)前主軸B軸旋轉(zhuǎn)的角度，CW=0.000是當(dāng)前工作臺旋轉(zhuǎn)的角度，其中CW為該系統(tǒng)中對C軸的具體標(biāo)識。

（3）后處理方法實現(xiàn)。針對上述討論的實現(xiàn)方法，在開發(fā)后處理工具時主要考慮如下幾項關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

常規(guī)加工需要五軸聯(lián)動（也可不聯(lián)動）點插補(bǔ)的情況下，對于BC軸的角度的計算，限定角度頭安裝角度（此處限定在Ｘ軸正方向上），全自動萬向銑頭多少錢，可按常規(guī)的五軸后處理算法（針對XYZBC組合）進(jìn)行處理，并在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上補(bǔ)償角度頭的90°值到已得到的B軸數(shù)據(jù)中，CAM數(shù)控編程按常規(guī)五軸編制刀路軌跡，并按點插補(bǔ)處理APT中間文件。

針對某些需要局部坐標(biāo)系且刀軸方向與局部坐標(biāo)系Z軸平行的情況（如采用固定循環(huán)指令方式加工斜面或側(cè)面孔、采用圓弧指令加工圓弧等特征），可在當(dāng)前定向方向上通過使用ROT命令實現(xiàn)局部坐標(biāo)系定義，并將當(dāng)前特征加工數(shù)據(jù)經(jīng)空間變換，轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系下，實現(xiàn)特征加工，CAM數(shù)控編程按常規(guī)五軸編制刀路軌跡，并按固定循環(huán)、圓弧特征處理APT中間文件，編程實例如圖3所示。

以上研究成果可通過軟件開發(fā)的方式實現(xiàn)，并進(jìn)行了驗證性應(yīng)用，驗證實例如圖4所示。