萬向銑頭具可換性

萬向(xiang)銑頭主(zhu)要為擴大(da)鏜床在實際工作中的加工范(fan)圍，即沒有(you)銑頭只可(ke)加工一(yi)個工位(wei)，到安(an)裝銑頭一(yi)次性可(ke)加工到8個工位(wei)，并且主(zhu)軸可(ke)伸展(zhan)100-150毫米。下面(mian)是銑頭的加工過程。

①操作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)將要加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)零件(jian)放在工(gong)(gong)件(jian)臺(tai)的(de)(de)夾具中，在其它準備工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)就緒后，發出(chu)加(jia)(jia)(jia) 工(gong)(gong)指(zhi)令。 ②工(gong)(gong)件(jian)夾緊后壓(ya)力(li)繼電器動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)(zuo)， 液壓(ya)動(dong)(dong)力(li)滑臺(tai) （工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺(tai)） 開始(shi)(shi)快進， 到(dao)位(wei)(wei)轉工(gong)(gong)進， 同時啟動(dong)(dong)左和右(you) 1 銑頭開始(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)，全自動(dong)(dong)萬向銑頭供應商，加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)到(dao)某一(yi)位(wei)(wei)置，立銑頭開始(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)，加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)又過 一(yi)定位(wei)(wei)置右(you) 1 銑頭停(ting)止，右(you) 2 萬向銑頭開始(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)，加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)到(dao)終點三臺(tai)電動(dong)(dong)機(ji)同時停(ting)止。 ③待加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)完全停(ting)止后，滑臺(tai)快退回原位(wei)(wei)，工(gong)(gong)件(jian)松開，一(yi)個自動(dong)(dong)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)循環結束。 ④操作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)取下(xia)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)好的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)，再放上未加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)零件(jian)，重(zhong)(zhong)新發出(chu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)指(zhi)令重(zhong)(zhong)復上述 加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)過程。

萬向銑頭(tou)(tou)主軸箱(xiang)采(cai)用(yong)樹脂砂造型的高(gao)強度(du)鑄鐵(tie)以及合(he)(he)理的不筋結構(gou)，剛(gang)性好、穩(wen)定(ding)性強。工作臺拖動采(cai)用(yong)大慣量交(jiao)流伺(si)服(fu)電機(ji)(ji)、配置(zhi)滾珠絲杠和重(zhong)載直線導軌，經優化設計擁有(you)良好的定(ding)位精度(du)及穩(wen)態響應特(te)性。主運動采(cai)用(yong)寬(kuan)調速交(jiao)流伺(si)服(fu)主電機(ji)(ji)、減(jian)速箱(xiang)，使得主軸在低速時(shi)大扭矩輸出，萬向銑頭(tou)(tou)適合(he)(he)重(zhong)切削，全自動萬向銑頭(tou)(tou)廠家，高(gao)轉速時(shi)的恒(heng)功率適合(he)(he)精加工。

直角銑頭是機床(chuang)附件作技術保(bao)障

直角銑頭的(de)主(zhu)(zhu)(zhu)要關鍵部件(jian)是(shi)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)箱，安裝在(zai)立(li)柱側面，也有少數(shu)廠(chang)家(jia)采用雙立(li)柱的(de)熱對(dui)稱(cheng)結(jie)構，將(jiang)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)箱置于立(li)柱中間，這(zhe)種結(jie)構zui大特(te)點是(shi)剛性(xing)(xing)、平衡性(xing)(xing)、散熱性(xing)(xing)能好(hao)，為主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)箱高(gao)速(su)運行提供了可靠保證。但是(shi)，雙立(li)柱結(jie)構不(bu)便(bian)于維護保養，是(shi)當今采用的(de)廠(chang)家(jia)不(bu)多(duo)的(de)原(yuan)因。主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)箱移動(dong)(dong)多(duo)通過電(dian)機(ji)(ji)驅(qu)動(dong)(dong)滾(gun)珠絲(si)桿進行傳動(dong)(dong)，是(shi)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)驅(qu)動(dong)(dong)傳動(dong)(dong)裝置，由伺服電(dian)機(ji)(ji)驅(qu)動(dong)(dong)滾(gun)珠絲(si)桿進行驅(qu)動(dong)(dong)。由于主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)轉速(su)越來(lai)越高(gao)，主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)升(sheng)(sheng)溫快，現(xian)在(zai)，已有很多(duo)廠(chang)家(jia)將(jiang)采用油霧冷卻(que)以替代油冷卻(que)，更有效地控制主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)升(sheng)(sheng)溫，使其(qi)精度得到(dao)有效保證。

直(zhi)角(jiao)(jiao)銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)(tou)是一(yi)種中型通用萬(wan)s能銑(xian)(xian)(xian)床。適合于園(yuan)片銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)、角(jiao)(jiao)度(du)(du)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)、成(cheng)形(xing)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)及端(duan)面銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)，銑(xian)(xian)(xian)削平(ping)面、槽、角(jiao)(jiao)度(du)(du)、邊緣及齒輪(lun)等(deng)(deng)，裝(zhuang)上附件(jian)立銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)(tou)后(hou)(hou)，可作(zuo)多向的(de) 挖銑(xian)(xian)(xian)工(gong)作(zuo)；裝(zhuang)上附件(jian)回轉工(gong)作(zuo)臺后(hou)(hou)，可銑(xian)(xian)(xian)削環(huan)狀溝槽及園(yuan)弧曲線；裝(zhuang)上附件(jian)分(fen)度(du)(du)頭(tou)(tou)后(hou)(hou)，可作(zuo)模數4以下之直(zhi)齒螺旋齒等(deng)(deng)銑(xian)(xian)(xian)齒工(gong)作(zuo)。 由于直(zhi)角(jiao)(jiao)銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)(tou)應(ying)用范圍(wei)廣(guang)闊，較(jiao)在一(yi)般(ban)修理及工(gong)具車間(jian)單件(jian)或批量生產(chan)車間(jian)使用zui為適宜。本機床導(dao)軌(gui)采(cai)用超音頻(pin)淬火、貼塑(su)等(deng)(deng)耐磨(mo)措施，故其精(jing)度(du)(du)保(bao)持(chi)性好；機床的(de)各(ge)主要軸(zhou)類、 齒輪(lun)等(deng)(deng)均采(cai)用鋼(gang)材，并(bing)經(jing)過熱處理，故其強度(du)(du)較(jiao)高，能負(fu)擔較(jiao)大負(fu)荷；直(zhi)角(jiao)(jiao)銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)(tou)的(de)零部件(jian)均經(jing)過精(jing)密加工(gong)，精(jing)度(du)(du)較(jiao)高，一(yi)般(ban)能達(da)到三(san)級精(jing)度(du)(du)和(he)Ra3.2的(de)表(biao)面粗糙(cao) 度(du)(du)。

直角(jiao)銑頭(tou)眾多從事龍門刨機(ji)(ji)床(chuang)設計(ji)、制造多年的資d深之(zhi)士在傳統龍門刨床(chuang)基礎(chu)上開(kai)發(fa)出的新型機(ji)(ji)床(chuang)，其功能匯(hui)聚當(dang)前(qian)zui機(ji)(ji)床(chuang)優勢，配(pei)以(yi)電(dian)器，對機(ji)(ji)電(dian)控制技(ji)術進(jin)行(xing)升級，配(pei)備銑頭(tou)、磨頭(tou)即可實現刨削、銑削、磨削及鉆削、锪孔等(deng)功能，配(pei)備直角(jiao)附件銑頭(tou)更能對工件一次裝(zhuang)夾，實現五面加(jia)工，一機(ji)(ji)多用，提高了工件的加(jia)工質量和(he)生產效(xiao)率(lv)。

傳統(tong)(tong)的(de)直角銑(xian)(xian)頭(tou)銑(xian)(xian)削(xue)是(shi)通(tong)過鏜桿進(jin)行(xing)加(jia)工(gong)，而現(xian)代銑(xian)(xian)削(xue)加(jia)工(gong)，多由各種功能附(fu)件通(tong)過滑枕完成，已有替代傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)的(de)趨勢，其優點不(bu)僅是(shi)銑(xian)(xian)削(xue)的(de)速度、，更主要是(shi)可進(jin)行(xing)多面體和(he)(he)曲面的(de)加(jia)工(gong)，這是(shi)傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法無法完成的(de)。因此，現(xian)在，很多廠家都競(jing)相(xiang)開(kai)發(fa)生產直角銑(xian)(xian)頭(tou)，在于它(ta)的(de)經(jing)濟(ji)性，技術(shu)優勢很明顯，還能大(da)大(da)提(ti)高(gao)機(ji)床的(de)工(gong)藝水平和(he)(he)工(gong)藝范圍。同時，又提(ti)高(gao)了加(jia)工(gong)精(jing)度和(he)(he)加(jia)工(gong)效率。當然，需要各種不(bu)同型式(shi)的(de)高(gao)精(jing)密銑(xian)(xian)頭(tou)附(fu)件作技術(shu)保(bao)障，對其要求也(ye)很高(gao)。

一種數控角度銑頭的(de)數控加工控制方法研究(jiu)

特殊角度頭數(shu)控控制方法研究

（1）控(kong)(kong)制(zhi)方法研究。在(zai)具(ju)備RTCP控(kong)(kong)制(zhi)的(de)數(shu)控(kong)(kong)系統中，程(cheng)序(xu)的(de)旋轉(zhuan)(zhuan)控(kong)(kong)制(zhi)點(dian)為(wei)刀(dao)(dao)尖點(dian)，當各線性(xing)軸(zhou)和(he)旋轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)同時運(yun)動(dong)時，能(neng)夠保證當前的(de)控(kong)(kong)制(zhi)點(dian)始終為(wei)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)刀(dao)(dao)尖點(dian)，這種方式可以有效地簡化數(shu)控(kong)(kong)程(cheng)序(xu)的(de)編制(zhi)和(he)現場應用。而角度頭(tou)刀(dao)(dao)柄(bing)五軸(zhou)聯動(dong)也(ye)可以分解為(wei)回轉(zhuan)(zhuan)運(yun)動(dong)和(he)平移運(yun)動(dong)。因此(ci)，可通(tong)過(guo)研究將(jiang)角度頭(tou)的(de)刀(dao)(dao)具(ju)尖點(dian)的(de)數(shu)據經相關(guan)偏移量的(de)補償轉(zhuan)(zhuan)化，使其符合當坐(zuo)標機床的(de)控(kong)(kong)制(zhi)機制(zhi)。

以圖(tu)2所示說明(ming)，P點(dian)為主軸(zhou)(zhou)中心軸(zhou)(zhou)線與角(jiao)度(du)頭(tou)(tou)刀(dao)(dao)具(ju)中心線交點(dian)，Q的(de)(de)點(dian)為角(jiao)度(du)頭(tou)(tou)安裝(zhuang)刀(dao)(dao)具(ju)后的(de)(de)刀(dao)(dao)尖點(dian)，將(jiang)實際(ji)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)編程(cheng)控制點(dian)Q轉(zhuan)移到P點(dian)，即(ji)假想P點(dian)為當(dang)前(qian)程(cheng)序(xu)的(de)(de)實際(ji)加工刀(dao)(dao)具(ju)尖點(dian)，而(er)將(jiang)此過程(cheng)中的(de)(de)轉(zhuan)化偏移等量值在數(shu)(shu)控程(cheng)序(xu)運行(xing)階段補(bu)償。在此過程(cheng)中，需要明(ming)確的(de)(de)是A尺寸數(shu)(shu)據(ju)、B尺寸數(shu)(shu)據(ju)以及角(jiao)度(du)頭(tou)(tou)的(de)(de)安裝(zhuang)角(jiao)度(du)，為簡化數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)處理邏輯及現場操(cao)作(zuo)者的(de)(de)可(ke)操(cao)作(zuo)性，將(jiang)角(jiao)度(du)頭(tou)(tou)的(de)(de)安裝(zhuang)規定一個固定的(de)(de)方(fang)向，如約定角(jiao)度(du)頭(tou)(tou)刀(dao)(dao)具(ju)方(fang)向沿著X軸(zhou)(zhou)正(zheng)方(fang)向。

除了(le)對線性軸(zhou)XYZ進(jin)行(xing)補償外(wai)，還要(yao)考慮旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)如何(he)進(jin)行(xing)控制的(de)(de)問題。在角(jiao)(jiao)度頭固定一(yi)個安(an)裝(zhuang)角(jiao)(jiao)度的(de)(de)情況下（本文以沿著X軸(zhou)正方向(xiang)為討論基礎(chu)，在實際應用(yong)時操作者依據此要(yao)求安(an)裝(zhuang)即可），需按照(zhao)常規的(de)(de)五坐標(biao)旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)后處理進(jin)行(xing)計算(suan)，并(bing)按照(zhao)其運動及結構邏輯(ji)對角(jiao)(jiao)度頭的(de)(de)90°安(an)裝(zhuang)方向(xiang)進(jin)行(xing)補償。

（2）數(shu)(shu)控程(cheng)序(xu)指(zhi)令實(shi)(shi)(shi)現。在西門子840D系統中(zhong)，數(shu)(shu)控程(cheng)序(xu)的指(zhi)令定義(yi)中(zhong)支持變(bian)量調用、局部變(bian)量定義(yi)及表達式計算等(deng)方式，為(wei)實(shi)(shi)(shi)現加工中(zhong)程(cheng)序(xu)調用執行(xing)階段進行(xing)數(shu)(shu)據補償計算提供了條件，通過參數(shu)(shu)化(hua)(hua)編程(cheng)，實(shi)(shi)(shi)現角度頭的數(shu)(shu)控程(cheng)序(xu)自(zi)動化(hua)(hua)控制和補償。

在(zai)RTCP調用模(mo)式下，將圖2所示的尺寸A的數(shu)值(zhi)(zhi)賦值(zhi)(zhi)到(dao)當前調用的刀具長(chang)度(du)值(zhi)(zhi)中，用于在(zai)RTCP模(mo)式下控(kong)制P點(dian)的運動，并(bing)按90°的朝向對B數(shu)值(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)補償。

對于從角(jiao)度(du)頭(tou)刀(dao)具(ju)尖點(dian)到P點(dian)的(de)(de)(de)(de)計(ji)算，可通(tong)過定(ding)義(yi)Siemens840D系統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)局部變(bian)量(liang)來計(ji)算，如HeadLC，該(gai)變(bian)量(liang)賦值(zhi)(zhi)為90°角(jiao)度(du)頭(tou)刀(dao)柄安(an)(an)裝端面(mian)與機床主(zhu)軸軸線(xian)的(de)(de)(de)(de)垂直距離（固定(ding)數(shu)值(zhi)(zhi)與當(dang)前(qian)使用的(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)頭(tou)具(ju)體值(zhi)(zhi)一致）+實際的(de)(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)及刀(dao)柄長度(du)（刀(dao)尖點(dian)到安(an)(an)裝面(mian)的(de)(de)(de)(de)距離），該(gai)數(shu)值(zhi)(zhi)應(ying)由操作者根據(ju)現場實際數(shu)值(zhi)(zhi)進行(xing)修改(gai)。

所有控制點的坐標采(cai)用表(biao)達式(shi)(shi)的方(fang)式(shi)(shi)進行描述，在表(biao)達式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)將(jiang)編程前處理APT中(zhong)(zhong)的當(dang)前某點刀(dao)軸矢(shi)量(liang)也輸出(chu)到(dao)對應軸的計算表(biao)達式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)，在執行時由(you)控制系統自動(dong)計算終數據。比(bi)如可處理為(wei)如下格式(shi)(shi)：

DEF REAL HeadLC=211；其(qi)中(zhong)的211為具體(ti)數據，根據實際(ji)情況會有(you)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(qi)中，X=99.000+HeadLC×(-1.000)是(shi)(shi)X軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)補償計算(suan)(suan)表達(da)式，99.000是(shi)(shi)被(bei)(bei)推算(suan)(suan)到P點的(de)(de)X軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標，HeadLC是(shi)(shi)定義(yi)(yi)的(de)(de)有(you)(you)具(ju)體(ti)距離值的(de)(de)變量(liang)(liang)(liang)，（-1.000）是(shi)(shi)當前(qian)點角(jiao)度(du)頭刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)X軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)矢量(liang)(liang)(liang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)；Y=0.000+HeadLC×(0.000)，0.000是(shi)(shi)被(bei)(bei)推算(suan)(suan)到P點的(de)(de)Y軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標，HeadLC是(shi)(shi)定義(yi)(yi)的(de)(de)有(you)(you)具(ju)體(ti)距離值的(de)(de)變量(liang)(liang)(liang)，（0.000）是(shi)(shi)當前(qian)點角(jiao)度(du)頭刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)Y軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)矢量(liang)(liang)(liang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)；Z=170.000+HeadLC×(0.000)，170.000是(shi)(shi)被(bei)(bei)推算(suan)(suan)到P點的(de)(de)Z軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標，河南全自動萬向(xiang)銑頭，HeadLC是(shi)(shi)定義(yi)(yi)的(de)(de)有(you)(you)具(ju)體(ti)距離值的(de)(de)變量(liang)(liang)(liang)，（0.000）是(shi)(shi)當前(qian)點角(jiao)度(du)頭刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)Z軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)矢量(liang)(liang)(liang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)；B0.000是(shi)(shi)當前(qian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)B軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)旋轉(zhuan)的(de)(de)角(jiao)度(du)，CW=0.000是(shi)(shi)當前(qian)工作臺(tai)旋轉(zhuan)的(de)(de)角(jiao)度(du)，其(qi)中CW為該系統中對C軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)具(ju)體(ti)標識。

（3）后處理方法(fa)實現。針對上述討論的實現方法(fa)，在開發后處理工具時主要考慮(lv)如下幾項關鍵環(huan)節：

常規加工需(xu)要五軸(zhou)聯(lian)動(dong)（也可(ke)不聯(lian)動(dong)）點(dian)插補的(de)情況下，對于BC軸(zhou)的(de)角(jiao)度(du)的(de)計(ji)(ji)算，限(xian)定(ding)(ding)角(jiao)度(du)頭安裝角(jiao)度(du)（此處限(xian)定(ding)(ding)在Ｘ軸(zhou)正方向上），全自動(dong)萬(wan)向銑頭多少錢(qian)，可(ke)按常規的(de)五軸(zhou)后處理(li)算法（針對XYZBC組合(he)）進行處理(li)，并在計(ji)(ji)算結果的(de)基礎上補償(chang)角(jiao)度(du)頭的(de)90°值到已得到的(de)B軸(zhou)數(shu)據中，CAM數(shu)控編(bian)程按常規五軸(zhou)編(bian)制刀(dao)路軌跡，并按點(dian)插補處理(li)APT中間(jian)文件。

針對(dui)某些需要局(ju)部(bu)(bu)坐(zuo)標系且(qie)刀軸方(fang)向(xiang)(xiang)與局(ju)部(bu)(bu)坐(zuo)標系Z軸平行的情況（如(ru)采用固(gu)定循環指令方(fang)式加工(gong)斜面或側面孔、采用圓(yuan)弧指令加工(gong)圓(yuan)弧等特(te)征），可(ke)在當前(qian)定向(xiang)(xiang)方(fang)向(xiang)(xiang)上通(tong)過使用ROT命(ming)令實現局(ju)部(bu)(bu)坐(zuo)標系定義，并(bing)將當前(qian)特(te)征加工(gong)數據經(jing)空(kong)間(jian)變換，轉換到局(ju)部(bu)(bu)坐(zuo)標系下，實現特(te)征加工(gong)，CAM數控(kong)編程按常規五軸編制刀路軌(gui)跡，并(bing)按固(gu)定循環、圓(yuan)弧特(te)征處理APT中間(jian)文件，編程實例如(ru)圖3所示。

以上(shang)研究成果可通(tong)過(guo)軟件開發的方式實現，并進行了驗證性應用，驗證實例(li)如圖4所(suo)示(shi)。