萬向銑頭具可換性

萬向銑頭主要為擴(kuò)大鏜床在實(shí)際工作中的加工范圍，即沒有銑頭只可加工一個(gè)工位，到安裝銑頭一次性可加工到8個(gè)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(tái)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(dòng)作， 液壓動(dòng)力滑臺(tái) （工作臺(tái)） 開始快進(jìn)， 到位轉(zhuǎn)工進(jìn)， 同時(shí)啟動(dòng)左和右 1 銑頭開始加工，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(diǎn)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止。 ③待加工完全停止后，滑臺(tái)快退回原位，工件松開，一個(gè)自動(dòng)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(tái)拖動(dòng)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(jì)擁有良好的定位精度及穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。主運(yùn)動(dòng)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(shí)大扭矩輸出，萬向銑頭適合重切削，高轉(zhuǎn)速時(shí)的恒功率適合精加工。

銑頭設(shè)計(jì)要求

銑頭零部件精度要求高，加工難度大。其中有仍85～仍750之間多種規(guī)格的錒瓦需加工閉式油溝。為了完成這一加工難題，90度直角鏜銑頭價(jià)格，我們參照日方有關(guān)資料，決定設(shè)計(jì)普通車床用油溝銑頭。

銑頭設(shè)計(jì)要求 國(guó)外已采用設(shè)備或加工中心進(jìn)行油溝加工。而我們需要在普通車床上加工。銑頭加工直徑滿足不了大直徑銅瓦加工需要。要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。使用方便，通用性強(qiáng)。

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(diǎn)為刀尖點(diǎn)，當(dāng)各線性軸和旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠保證當(dāng)前的控制點(diǎn)始終為刀具的刀尖點(diǎn)，這種方式可以有效地簡(jiǎn)化數(shù)控程序的編制和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。而角度頭刀柄五軸聯(lián)動(dòng)也可以分解為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)。因此，可通過研究將角度頭的刀具尖點(diǎn)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(diǎn)為主軸中心軸線與角度頭刀具中心線交點(diǎn)，Q的點(diǎn)為角度頭安裝刀具后的刀尖點(diǎn)，將實(shí)際刀具的編程控制點(diǎn)Q轉(zhuǎn)移到P點(diǎn)，即假想P點(diǎn)為當(dāng)前程序的實(shí)際加工刀具尖點(diǎn)，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(jiǎn)化數(shù)據(jù)的處理邏輯及現(xiàn)場(chǎng)操作者的可操作性，將角度頭的安裝規(guī)定一個(gè)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(duì)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(gè)安裝角度的情況下（本文以沿著X軸正方向?yàn)橛懻摶A(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(jì)算，并按照其運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)邏輯對(duì)角度頭的90°安裝方向進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）數(shù)控程序指令實(shí)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(jì)算等方式，為實(shí)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(jì)算提供了條件，通過參數(shù)化編程，實(shí)現(xiàn)角度頭的數(shù)控程序自動(dòng)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(zhǎng)度值中，用于在RTCP模式下控制P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，并按90°的朝向?qū)數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償。

對(duì)于從角度頭刀具尖點(diǎn)到P點(diǎn)的計(jì)算，可通過定義Siemens840D系統(tǒng)中的局部變量來計(jì)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(shí)際的刀具及刀柄長(zhǎng)度（刀尖點(diǎn)到安裝面的距離），該數(shù)值應(yīng)由操作者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)值進(jìn)行修改。

所有控制點(diǎn)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(diǎn)刀軸矢量也輸出到對(duì)應(yīng)軸的計(jì)算表達(dá)式中，在執(zhí)行時(shí)由控制系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)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(shí)際情況會(huì)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(jì)算表達(dá)式，99.000是被推算到P點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，90度直角鏜銑頭供應(yīng)商，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當(dāng)前點(diǎn)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(diǎn)的Z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(diǎn)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(tái)旋轉(zhuǎn)的角度，其中CW為該系統(tǒng)中對(duì)C軸的具體標(biāo)識(shí)。

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

常規(guī)加工需要五軸聯(lián)動(dòng)（也可不聯(lián)動(dòng)）點(diǎn)插補(bǔ)的情況下，對(duì)于BC軸的角度的計(jì)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(guī)的五軸后處理算法（針對(duì)XYZBC組合）進(jìn)行處理，廣東90度直角鏜銑頭，并在計(jì)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(diǎn)插補(bǔ)處理APT中間文件。

針對(duì)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），90度直角鏜銑頭多少錢，可在當(dāng)前定向方向上通過使用ROT命令實(shí)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(shí)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(shí)例如圖3所示。

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