萬向銑頭具可換性

萬向銑頭主要為擴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， 到位轉(zhuǎn)工進， 同時啟動左和右 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，加工到終點三臺電動機同時停止。 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)出加工指令重復上述 加工過程。

萬向銑頭主軸箱采用樹脂砂造型的高強度鑄鐵以及合理的不筋結(jié)構(gòu)，剛性好、穩(wěn)定性強。工作臺拖動采用大慣量交流伺服電機、配置滾珠絲杠和重載直線導軌，經(jīng)優(yōu)化設計擁有良好的定位精度及穩(wěn)態(tài)響應特性。主運動采用寬調(diào)速交流伺服主電機、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，高轉(zhuǎn)速時的恒功率適合精加工。

直角銑頭是一種重要的機床主軸附件

直角銑頭是一種重要的機床主軸附件，因其能夠使刀具軸線與主軸軸線成 90°直角結(jié)構(gòu)，所以通過與多軸加工中心的配合能夠增加機床的加工范圍。由于直角銑頭的刀具軸線與主軸軸線位于不同方位，傳統(tǒng)五軸數(shù)控加工中的刀尖點補償方式已不再適用于直角銑頭，因此需探索新的途徑來實現(xiàn)直角銑頭的五軸加工。直角銑頭應用于五軸加工時，存在控制器參數(shù)設置復雜，數(shù)控編程難度大，加工過程操作繁瑣等問題，車床動力頭供應商，嚴重影響了直角銑頭的利用率和加工效率，并且存在新技術(shù)風險分析不到位，造成質(zhì)量問題的隱患。

直角銑頭改變了主軸的輸出方向：

直角銑頭為特別附件，可裝置在數(shù)控鏜銑床和鏜銑加工基地上，以擴展數(shù)控鏜銑床和鏜銑加工基地的運用范圍。

直角銑頭選用合金鋼制作，并在視點頭兩側(cè)邊磨削了基準面，便利進行視點頭的裝置調(diào)試時的測定基準面。

直角銑頭的刀柄銜接方法的視點頭，可以完成視點頭的主動換刀。法蘭銜接方法的也只需依照機床的主軸鼻端方法做出呼應的連接盤和法蘭，即可疾速裝置。

直角銑頭的視點頭選用磨削齒輪和高精密軸承制作并選用持久潤滑，高可靠性的試驗，保證視點頭的精度和運用壽命。

因為改變了主軸的輸出方向，可以變相的完成機床的五面加工，擴展了機床的功用。

直角銑頭的裝置方法也是很簡單的，只需在機床主軸端面裝置視點頭定位所需的定位塊即可完成視點頭的運用。

直角銑頭也叫橫向銑頭或臥式銑頭， 是指刀具輸出軸平行于水平面的銑頭。直角銑頭可以實現(xiàn)立式加工中心的立臥轉(zhuǎn)換， 用于工件的側(cè)面加工，減少了工件的裝夾次數(shù)，大大提高了加工精度。

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，當各線性軸和旋轉(zhuǎn)軸同時運動時，機械動力頭供應商，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(shù)控程序的編制和現(xiàn)場應用。而角度頭刀柄五軸聯(lián)動也可以分解為回轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)偏移量的補償轉(zhuǎn)化，使其符合當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(zhuǎn)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(zhuǎn)化偏移等量值在數(shù)控程序運行階段補償。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進行補償外，還要考慮旋轉(zhuǎn)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(chǔ)，在實際應用時操作者依據(jù)此要求安裝即可），需按照常規(guī)的五坐標旋轉(zhuǎn)軸后處理進行計算，并按照其運動及結(jié)構(gòu)邏輯對角度頭的90°安裝方向進行補償。

（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式計算等方式，為實現(xiàn)加工中程序調(diào)用執(zhí)行階段進行數(shù)據(jù)補償計算提供了條件，伺服動力頭供應商，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)值賦值到當前調(diào)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?qū)數(shù)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(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床主軸軸線的垂直距離（固定數(shù)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(shù)值應由操作者根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)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(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(zhuǎn)的角度，CW=0.000是當前工作臺旋轉(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(guī)的五軸后處理算法（針對XYZBC組合）進行處理，并在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上補償角度頭的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(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），可在當前定向方向上通過使用ROT命令實現(xiàn)局部坐標系定義，并將當前特征加工數(shù)據(jù)經(jīng)空間變換，轉(zhuǎn)換到局部坐標系下，動力頭供應商，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)，并進行了驗證性應用，驗證實例如圖4所示。