萬向銑頭具可換性

萬向銑頭主要為擴(kuo)大鏜床在實際工作中的加(jia)(jia)工范圍，即沒(mei)有銑頭只(zhi)可加(jia)(jia)工一(yi)個(ge)工位，到(dao)安裝(zhuang)銑頭一(yi)次性可加(jia)(jia)工到(dao)8個(ge)工位，并(bing)且主軸可伸(shen)展(zhan)100-150毫米。下面是銑頭的加(jia)(jia)工過程(cheng)。

①操(cao)作者(zhe)將(jiang)要加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)零件(jian)放在工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)臺(tai)的(de)(de)夾具中，在其它(ta)準備工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作就緒后，發(fa)出(chu)加(jia)(jia) 工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)指令(ling)。 ②工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)夾緊(jin)后壓力繼電器動(dong)(dong)作， 液壓動(dong)(dong)力滑臺(tai) （工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作臺(tai)） 開始(shi)(shi)快進(jin)， 到位轉工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)進(jin)， 同(tong)時啟動(dong)(dong)左和右 1 銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)開始(shi)(shi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)，加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)到某(mou)一位置，立(li)銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)開始(shi)(shi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)，加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)又過(guo) 一定(ding)位置右 1 銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)停止，右 2 萬向銑(xian)(xian)(xian)頭(tou)開始(shi)(shi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)，加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)到終點三臺(tai)電動(dong)(dong)機(ji)同(tong)時停止。 ③待加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)完全停止后，滑臺(tai)快退回原位，工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)松(song)開，一個自(zi)動(dong)(dong)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作循環結束。 ④操(cao)作者(zhe)取下加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)好的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)，再放上(shang)未加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)零件(jian)，重(zhong)新發(fa)出(chu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)指令(ling)重(zhong)復上(shang)述 加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)過(guo)程(cheng)。

萬向(xiang)銑頭主軸箱采(cai)用樹脂砂造型的(de)高(gao)強度鑄鐵以及(ji)合(he)(he)理的(de)不筋結構，剛(gang)性好(hao)、穩(wen)定(ding)(ding)性強。工作臺拖動采(cai)用大慣量(liang)交流(liu)伺(si)服電機、配置滾珠(zhu)絲杠(gang)和重載(zai)直(zhi)線(xian)導軌，經(jing)優化設計(ji)擁有良好(hao)的(de)定(ding)(ding)位(wei)精(jing)度及(ji)穩(wen)態響應特性。主運動采(cai)用寬(kuan)調速(su)交流(liu)伺(si)服主電機、減速(su)箱，使(shi)得主軸在低速(su)時大扭矩輸出，萬向(xiang)銑頭適合(he)(he)重切削，高(gao)轉速(su)時的(de)恒功率適合(he)(he)精(jing)加(jia)工。

銑頭設計要求

銑頭(tou)零部件精度(du)要求(qiu)高(gao)，加工難度(du)大(da)。其(qi)中(zhong)有仍85～仍750之間多種規格的(de)錒(a)瓦需(xu)加工閉(bi)式油溝(gou)。為(wei)了(le)完成這一加工難題，90度(du)直角鏜銑頭(tou)價格，我們(men)參照日方(fang)有關資料，決定設計普通(tong)車(che)床用油溝(gou)銑頭(tou)。

銑頭設(she)(she)計要(yao)求(qiu) 國外已采(cai)用(yong)設(she)(she)備或(huo)加(jia)工中心進行油溝加(jia)工。而我們需(xu)要(yao)在普通(tong)車床(chuang)上(shang)加(jia)工。銑頭加(jia)工直(zhi)徑(jing)滿足不了大直(zhi)徑(jing)銅(tong)瓦加(jia)工需(xu)要(yao)。要(yao)求(qiu)結(jie)構簡單(dan)。使用(yong)方便，通(tong)用(yong)性(xing)強。

一種(zhong)數控角度銑頭的數控加工控制(zhi)方(fang)法研究

特殊角度頭數控控制方(fang)法研究

（1）控(kong)制方(fang)法研(yan)究。在(zai)具(ju)備RTCP控(kong)制的(de)(de)數(shu)控(kong)系統中，程(cheng)序的(de)(de)旋轉(zhuan)控(kong)制點(dian)(dian)為(wei)刀(dao)尖點(dian)(dian)，當各線性軸(zhou)(zhou)(zhou)和旋轉(zhuan)軸(zhou)(zhou)(zhou)同時(shi)(shi)運動時(shi)(shi)，能夠保證當前的(de)(de)控(kong)制點(dian)(dian)始終(zhong)為(wei)刀(dao)具(ju)的(de)(de)刀(dao)尖點(dian)(dian)，這種方(fang)式(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)有效地簡化(hua)數(shu)控(kong)程(cheng)序的(de)(de)編制和現場(chang)應(ying)用。而(er)角(jiao)度頭(tou)(tou)刀(dao)柄五(wu)軸(zhou)(zhou)(zhou)聯動也可(ke)(ke)(ke)以(yi)分解為(wei)回轉(zhuan)運動和平移運動。因此，可(ke)(ke)(ke)通過研(yan)究將角(jiao)度頭(tou)(tou)的(de)(de)刀(dao)具(ju)尖點(dian)(dian)的(de)(de)數(shu)據經相關(guan)偏(pian)移量的(de)(de)補償轉(zhuan)化(hua)，使其符合(he)當坐標(biao)機床的(de)(de)控(kong)制機制。

以圖2所示說明，P點(dian)(dian)為(wei)(wei)主(zhu)軸(zhou)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)軸(zhou)線(xian)與(yu)角(jiao)度頭刀(dao)(dao)具(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)線(xian)交(jiao)點(dian)(dian)，Q的(de)(de)點(dian)(dian)為(wei)(wei)角(jiao)度頭安裝刀(dao)(dao)具(ju)后(hou)的(de)(de)刀(dao)(dao)尖點(dian)(dian)，將(jiang)實(shi)際(ji)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)編程控(kong)制點(dian)(dian)Q轉移(yi)(yi)到P點(dian)(dian)，即假想(xiang)P點(dian)(dian)為(wei)(wei)當前程序的(de)(de)實(shi)際(ji)加工刀(dao)(dao)具(ju)尖點(dian)(dian)，而將(jiang)此過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)轉化偏移(yi)(yi)等量值在(zai)數(shu)控(kong)程序運行(xing)階段補償。在(zai)此過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，需要明確的(de)(de)是A尺(chi)(chi)寸(cun)數(shu)據(ju)、B尺(chi)(chi)寸(cun)數(shu)據(ju)以及角(jiao)度頭的(de)(de)安裝角(jiao)度，為(wei)(wei)簡化數(shu)據(ju)的(de)(de)處(chu)理邏輯及現場操(cao)作者的(de)(de)可操(cao)作性，將(jiang)角(jiao)度頭的(de)(de)安裝規定一個(ge)固定的(de)(de)方向(xiang)，如約定角(jiao)度頭刀(dao)(dao)具(ju)方向(xiang)沿(yan)著X軸(zhou)正(zheng)方向(xiang)。

除了對線性軸XYZ進(jin)行(xing)補償外(wai)，還要考慮旋轉軸如何進(jin)行(xing)控(kong)制的(de)問題。在角(jiao)度(du)頭(tou)固定(ding)一個安裝角(jiao)度(du)的(de)情(qing)況下（本文以沿著X軸正方向(xiang)為討(tao)論基礎，在實際應用時操作者依據此要求安裝即可(ke)），需按照常規的(de)五坐標旋轉軸后處(chu)理進(jin)行(xing)計算，并按照其運動(dong)及結構邏輯對角(jiao)度(du)頭(tou)的(de)90°安裝方向(xiang)進(jin)行(xing)補償。

（2）數(shu)控(kong)程(cheng)(cheng)序(xu)指(zhi)令實(shi)現(xian)。在(zai)西(xi)門子(zi)840D系(xi)統中，數(shu)控(kong)程(cheng)(cheng)序(xu)的指(zhi)令定義中支持變(bian)量調用、局部(bu)變(bian)量定義及(ji)表達式計(ji)算等方式，為實(shi)現(xian)加工中程(cheng)(cheng)序(xu)調用執行(xing)階段進(jin)行(xing)數(shu)據補償計(ji)算提供(gong)了條件，通過(guo)參數(shu)化(hua)編程(cheng)(cheng)，實(shi)現(xian)角度(du)頭(tou)的數(shu)控(kong)程(cheng)(cheng)序(xu)自(zi)動化(hua)控(kong)制和(he)補償。

在RTCP調(diao)用模式下，將圖2所(suo)示(shi)的(de)尺寸A的(de)數值(zhi)賦值(zhi)到當前調(diao)用的(de)刀具長度值(zhi)中(zhong)，用于(yu)在RTCP模式下控制(zhi)P點的(de)運動，并按(an)90°的(de)朝(chao)向對B數值(zhi)進行補償。

對于從角度(du)頭(tou)刀具(ju)尖點到P點的(de)計算，可(ke)通過定義Siemens840D系統中的(de)局(ju)部變(bian)量來計算，如HeadLC，該變(bian)量賦值(zhi)為90°角度(du)頭(tou)刀柄安裝端面(mian)與(yu)機床主(zhu)軸(zhou)軸(zhou)線的(de)垂直距離（固定數值(zhi)與(yu)當前使用的(de)角度(du)頭(tou)具(ju)體值(zhi)一致）+實(shi)際(ji)的(de)刀具(ju)及刀柄長度(du)（刀尖點到安裝面(mian)的(de)距離），該數值(zhi)應由(you)操作者(zhe)根據現場實(shi)際(ji)數值(zhi)進行修(xiu)改。

所有控(kong)制(zhi)點的(de)坐標采用表(biao)達式(shi)的(de)方式(shi)進行描述，在表(biao)達式(shi)中(zhong)將編程前處(chu)理(li)APT中(zhong)的(de)當前某點刀(dao)軸(zhou)矢(shi)量也輸出(chu)到對應軸(zhou)的(de)計(ji)算(suan)表(biao)達式(shi)中(zhong)，在執行時由控(kong)制(zhi)系統(tong)自動(dong)計(ji)算(suan)終數據。比如(ru)可處(chu)理(li)為如(ru)下格式(shi)：

DEF REAL HeadLC=211；其中的211為具體數據(ju)，根據(ju)實際情(qing)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(zhong)(zhong)，X=99.000+HeadLC×(-1.000)是(shi)(shi)X軸(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)補償計算表(biao)達(da)式，99.000是(shi)(shi)被推算到(dao)(dao)(dao)P點的(de)(de)(de)(de)X軸(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標(biao)，HeadLC是(shi)(shi)定(ding)義(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)有具(ju)體(ti)距(ju)離值(zhi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)量，（-1.000）是(shi)(shi)當(dang)(dang)前(qian)點角(jiao)度(du)(du)頭(tou)刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)X軸(zhou)(zhou)(zhou)矢(shi)量分(fen)量；Y=0.000+HeadLC×(0.000)，0.000是(shi)(shi)被推算到(dao)(dao)(dao)P點的(de)(de)(de)(de)Y軸(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標(biao)，90度(du)(du)直角(jiao)鏜銑頭(tou)供(gong)應商，HeadLC是(shi)(shi)定(ding)義(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)有具(ju)體(ti)距(ju)離值(zhi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)量，（0.000）是(shi)(shi)當(dang)(dang)前(qian)點角(jiao)度(du)(du)頭(tou)刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)Y軸(zhou)(zhou)(zhou)矢(shi)量分(fen)量；Z=170.000+HeadLC×(0.000)，170.000是(shi)(shi)被推算到(dao)(dao)(dao)P點的(de)(de)(de)(de)Z軸(zhou)(zhou)(zhou)坐(zuo)標(biao)，HeadLC是(shi)(shi)定(ding)義(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)有具(ju)體(ti)距(ju)離值(zhi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)量，（0.000）是(shi)(shi)當(dang)(dang)前(qian)點角(jiao)度(du)(du)頭(tou)刀(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)Z軸(zhou)(zhou)(zhou)矢(shi)量分(fen)量；B0.000是(shi)(shi)當(dang)(dang)前(qian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)B軸(zhou)(zhou)(zhou)旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)(du)，CW=0.000是(shi)(shi)當(dang)(dang)前(qian)工(gong)作臺(tai)旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)(du)，其中(zhong)(zhong)CW為該系(xi)統中(zhong)(zhong)對C軸(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)具(ju)體(ti)標(biao)識。

（3）后處理(li)方法(fa)實(shi)(shi)現。針對上(shang)述討論的實(shi)(shi)現方法(fa)，在(zai)開發后處理(li)工(gong)具時主要考慮如下幾項關鍵環節：

常(chang)規加工(gong)需(xu)要(yao)五(wu)軸(zhou)(zhou)聯動（也可不聯動）點插(cha)補(bu)的(de)情況下，對于BC軸(zhou)(zhou)的(de)角度(du)的(de)計(ji)算(suan)(suan)，限定角度(du)頭安裝角度(du)（此處限定在(zai)Ｘ軸(zhou)(zhou)正(zheng)方向(xiang)上），可按(an)常(chang)規的(de)五(wu)軸(zhou)(zhou)后處理(li)算(suan)(suan)法（針對XYZBC組合(he)）進(jin)行(xing)處理(li)，廣東90度(du)直角鏜銑頭，并在(zai)計(ji)算(suan)(suan)結果的(de)基礎(chu)上補(bu)償角度(du)頭的(de)90°值到(dao)已得(de)到(dao)的(de)B軸(zhou)(zhou)數(shu)據中，CAM數(shu)控編程(cheng)按(an)常(chang)規五(wu)軸(zhou)(zhou)編制刀(dao)路(lu)軌跡，并按(an)點插(cha)補(bu)處理(li)APT中間(jian)文件。

針對某些需要局部坐標系(xi)(xi)(xi)且(qie)刀軸(zhou)方向(xiang)與局部坐標系(xi)(xi)(xi)Z軸(zhou)平行的情況(kuang)（如采(cai)用(yong)(yong)固定(ding)(ding)循環指(zhi)令(ling)方式加工斜(xie)面或側面孔、采(cai)用(yong)(yong)圓弧指(zhi)令(ling)加工圓弧等特(te)征(zheng)），90度直角鏜銑頭多少(shao)錢，可在當(dang)前(qian)定(ding)(ding)向(xiang)方向(xiang)上通過使用(yong)(yong)ROT命令(ling)實(shi)現(xian)局部坐標系(xi)(xi)(xi)定(ding)(ding)義，并將當(dang)前(qian)特(te)征(zheng)加工數據經空間變換，轉換到(dao)局部坐標系(xi)(xi)(xi)下，實(shi)現(xian)特(te)征(zheng)加工，CAM數控編程(cheng)按常規五軸(zhou)編制刀路(lu)軌跡，并按固定(ding)(ding)循環、圓弧特(te)征(zheng)處(chu)理APT中間文件(jian)，編程(cheng)實(shi)例如圖3所示。

以上研究成果可(ke)通過軟件開發的方式實(shi)現，并進(jin)行了驗證(zheng)性應(ying)用(yong)，驗證(zheng)實(shi)例如圖(tu)4所示。