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角度銑頭-銑頭-振飛機械制造

橫向銑頭的定義

橫向銑頭是所有角度頭中使用非常多的一種機床附件，其使用目的是為了擴充機床的加工范圍，在一些大型工件或產(chǎn)品精密度要求較高的情況下應(yīng)用廣泛。

　　橫向銑頭一般可應(yīng)用于加工中心、龍門銑床、臥室鏜銑床等機床上。

橫向銑頭是所有角度頭中使用非常多的一種機床附件，其使用目的是為了擴充機床的加工范圍，在一些大型工件或產(chǎn)品精密度要求較高的情況下應(yīng)用廣泛。

　　橫向銑頭一般可應(yīng)用于加工中心、龍門銑床、臥室鏜銑床等機床上。

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(dāng)各線性軸和旋轉(zhuǎn)軸同時運動時，能夠保證當(dāng)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(yīng)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(dāng)前五坐標(biāo)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(dāng)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(yīng)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(biāo)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，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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(biāo)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(dāng)前某點刀軸矢量也輸出到對應(yīng)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(biāo)，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（-1.000）是當(dāng)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(biāo)，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當(dāng)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(biāo)，HeadLC是定義的有具體距離值的變量，（0.000）是當(dāng)前點角度頭刀軸方向的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)前工作臺旋轉(zhuǎn)的角度，其中CW為該系統(tǒng)中對C軸的具體標(biāo)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(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），可在當(dāng)前定向方向上通過使用ROT命令實現(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(yīng)用，驗證實例如圖4所示。

一種數(shù)控角度銑頭的數(shù)控加工控制方法研究

機床及角度頭結(jié)構(gòu)特性說明

　　本文舉例討論的MIKROMAT 20V主軸頭為B軸叉頭、C軸為旋轉(zhuǎn)工作臺式XYZBC五坐標(biāo)鏜銑加工中心，B軸±110°擺動，C軸n×360°無限旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)支持RTCP（Rotation Tool center point）編程，支持角度頭安裝，如圖1所示。

　　角度頭按輸出情況可分為單輸出角度頭、雙輸出角度頭、立臥兩用角度頭和萬向角度頭四類。研究對象為單輸出直角角度頭，刀具安裝方向與數(shù)控機床主軸Z向成90°（見圖1），模型如圖2所示。在90°角度頭各種尺寸數(shù)據(jù)中，與運動控制協(xié)調(diào)相關(guān)的包括A尺寸（主軸安裝端面與角度頭刀具安裝軸線間的距離）、B尺寸（主軸中心線軸與刀具安裝端面間的距離）以及角度頭在機床主軸頭上的安裝角度。

　　在數(shù)控機床應(yīng)用中，能夠?qū)ζ浒凑仗囟ǖ囊?guī)則進行一定的控制，一般需保證角度頭刀具方向垂直于待加工平面。以MIKROMAT鏜銑加工中心為例，其控制系統(tǒng)為西門子840D，在控制參數(shù)中相應(yīng)的對A、B等參數(shù)進行了設(shè)定，數(shù)控機床會自動對角度頭的刀具按RTCP方式補償控制，并通過CYCLE800指令定義局部坐標(biāo)系，CYCLE800固定循環(huán)指令可以實現(xiàn)工件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，可用來對有角度擺頭機床加工斜面，也就是常規(guī)的3+2加工，它會使加工的斜面傾斜一個角度，使傾斜后的斜面和刀具軸垂直，同時為便于編程，系統(tǒng)會根據(jù)擺頭的幾何尺寸和刀具長度自動偏置坐標(biāo)系，但于當(dāng)前指令設(shè)定的局部坐標(biāo)系下固定當(dāng)前坐標(biāo)軸完成各種加工操作，無法實現(xiàn)安裝角度頭后的多軸聯(lián)動加工。