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振飛機械制造(圖)-動力銑頭-銑頭

一種數控角度銑頭的數控加工控制方法研究

　特殊角度頭數控控制方法研究

　?。?）控制方法研究。在具備RTCP控制的數控系統中，程序的旋轉控制點為刀尖點，銑頭，當各線性軸和旋轉軸同時運動時，能夠保證當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控程序的編制和現場應用。而角度頭刀柄五軸聯動也可以分解為回轉運動和平移運動。因此，可通過研究將角度頭的刀具尖點的數據經相關偏移量的補償轉化，使其符合當前五坐標機床的控制機制。

　　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轉移到P點，即假想P點為當前程序的實際加工刀具尖點，而將此過程中的轉化偏移等量值在數控程序運行階段補償。在此過程中，需要明確的是A尺寸數據、B尺寸數據以及角度頭的安裝角度，龍門銑頭，為簡化數據的處理邏輯及現場操作者的可操作性，將角度頭的安裝規定一個固定的方向，如約定角度頭刀具方向沿著X軸正方向。

　　除了對線性軸XYZ進行補償外，還要考慮旋轉軸如何進行控制的問題。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，在實際應用時操作者依據此要求安裝即可），需按照常規的五坐標旋轉軸后處理進行計算，并按照其運動及結構邏輯對角度頭的90°安裝方向進行補償。

　?。?）數控程序指令實現。在西門子840D系統中，數控程序的指令定義中支持變量調用、局部變量定義及表達式計算等方式，為實現加工中程序調用執行階段進行數據補償計算提供了條件，通過參數化編程，實現角度頭的數控程序自動化控制和補償。

　　在RTCP調用模式下，將圖2所示的尺寸A的數值賦值到當前調用的刀具長度值中，用于在RTCP模式下控制P點的運動，并按90°的朝向對B數值進行補償。

　　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床主軸軸線的垂直距離（固定數值與當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），該數值應由操作者根據現場實際數值進行修改。

　　所有控制點的坐標采用表達式的方式進行描述，在表達式中將編程前處理APT中的當前某點刀軸矢量也輸出到對應軸的計算表達式中，在執行時由控制系統自動計算終數據。比如可處理為如下格式：

　　DEF REAL HeadLC=211；其中的211為具體數據，根據實際情況會有不同。

　　　　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軸的補償計算表達式，99.000是被推算到P點的X軸坐標，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（-1.000）是當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，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當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，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當前點角度頭刀軸方向的Z軸矢量分量；B0.000是當前主軸B軸旋轉的角度，CW=0.000是當前工作臺旋轉的角度，其中CW為該系統中對C軸的具體標識。

　?。?）后處理方法實現。針對上述討論的實現方法，在開發后處理工具時主要考慮如下幾項關鍵環節：

　　常規加工需要五軸聯動（也可不聯動）點插補的情況下，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），可按常規的五軸后處理算法（針對XYZBC組合）進行處理，并在計算結果的基礎上補償角度頭的90°值到已得到的B軸數據中，CAM數控編程按常規五軸編制刀路軌跡，并按點插補處理APT中間文件。

　　針對某些需要局部坐標系且刀軸方向與局部坐標系Z軸平行的情況（如采用固定循環指令方式加工斜面或側面孔、采用圓弧指令加工圓弧等特征），可在當前定向方向上通過使用ROT命令實現局部坐標系定義，并將當前特征加工數據經空間變換，轉換到局部坐標系下，實現特征加工，CAM數控編程按常規五軸編制刀路軌跡，并按固定循環、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的方式實現，并進行了驗證性應用，驗證實例如圖4所示。

萬向銑頭需選擇適當的轉速和進給加工

　　萬向銑頭又稱萬d能銑頭，該銑頭刀具的旋轉中心線與機床主軸旋轉中心線所成角度可調，可調角度范圍一般為0~90度，但也有一些特殊的可調超過90度。使用萬向銑頭，無需改變機床結構就可以增大其加工范圍和適應性，使一些用傳統方法難以完成的加工得以實現，并能減少工件重復裝夾，提高加工精度和效率。因萬向銑頭擴充了機床的使用性能，相當于給機床增加了一根軸，甚至在某些大型工件不易翻轉或是高精度要求的情況下，比第四軸更實用。

　　萬向銑頭包含有基座，擺動座、前側壓板、后側壓板、調整裝置、傳動裝置及輸出軸。其中，輸出軸樞設于擺動座上，傳動裝置用以將外部的轉動動力傳遞至輸出軸上?；哂星皞葔σ约昂髠葔Γ仪?、后側墻間共同界定有容置空間。擺動座位于容置空間中，調整裝置用以結合前、后側壓板于該擺動座上，并前、后側壓板自前、后側墻的外側抵接于前、后側墻上，旋風銑頭，且調整裝置可供調整前、后側壓板抵壓于前、后側墻的力量。

角度銑頭的輸出分類

　　角度銑頭是現代機械加工行業比較常用的機床附件之一，它的加入能夠使得刀具旋轉中心線與主軸旋轉中心線成多個角度來進行工件的加工。根據角度不同，它可以有0-90°之分，那么根據輸出狀況不同，角度銑頭又有哪些分類呢？

　　這里我們說到的輸出狀況，也就是指角度銑頭的加工狀況，有以下幾種狀態：

　　單輸出角度銑頭：這是為常見、為普遍的一種角度銑頭，它的剛性比較好，而且操作簡單，所以被人們廣泛的應用到各類不同的使用場合。

　　雙輸出角度銑頭：它是采用雙向輸出的銑頭類型，自身具有較好的同心精度和垂直精度。這類型的銑頭產品特別適合用于在操作者進行高精度時手動轉角操作，進行打表矯正，能夠很大程度的提高生產加工功率與加工精度。

　　立臥兩用角度銑頭：從字面意義不難看出，動力銑頭，這類產品能夠同時進行立式及臥式加工。尤其設備本身還采用了雙向止推軸承和傘形齒輪分離式原理，因此校正方面來的更加速度。另外設備內部高速止推軸承的加入，使得其能夠承受一定程度的重切削，增加加工范圍。

　　萬向角度銑頭：這也就是我們常說的萬向銑頭，主要特點在于加工角度多變，一般情況下均能夠在0-90°之間進行調節，特殊情況下甚至能夠超過90°。