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高密市振飛機(jī)械制造有限公司 主營：鏜銑頭,銑頭,動力銑頭,數(shù)控銑頭,直角銑頭,萬向銑頭

淺談龍門銑頭和角度頭的異同

作為機(jī)床行業(yè)中常見的一類附件，龍門銑頭和角度頭被廣泛應(yīng)用于機(jī)床行業(yè)，但是這兩種不同的產(chǎn)品各有各不同的特點(diǎn)，接下來小編簡單為大家說說。

龍門銑頭指的是銑刀軸可在水平和垂直兩個平面內(nèi)回轉(zhuǎn)的銑頭.間單的說,萬d能頭是頭基本上可以轉(zhuǎn)任何角度,對工件多面多方位加工,而分度頭只是工件在轉(zhuǎn),一把只能加工小的工件,而加工的范圍也是有限的,只能加工旋轉(zhuǎn)軸方向的平面。

而角度頭主要分為機(jī)械式和電氣式2種，其中機(jī)械式又分為自動和手動。隨著電氣技術(shù)的進(jìn)步，以力矩伺服電機(jī)為主驅(qū)動元件的電氣自動銑頭在模具、航空等的高速加工中取得廣泛應(yīng)用，但電動銑頭力矩偏小，大扭矩、重切削的萬d能銑頭還是機(jī)械式居多。萬d能角度頭無論是機(jī)械式還是電氣式，制造工藝都極其復(fù)雜，萬d能銑頭技術(shù)主要掌握在西方機(jī)床巨頭手中，令人欣喜的是國內(nèi)某些大型機(jī)床廠已經(jīng)開發(fā)制造出了萬d能銑頭，打破了國外的技術(shù)壟斷。

龍門銑頭是一種銑刀軸可在水平和垂直兩個平面內(nèi)回轉(zhuǎn)的銑頭。銑刀，是用于銑削加工的、具有一個或多個刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時各刀齒依次間歇地切除工件的余量。銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。龍門銑頭主軸能在相互垂直的兩個回轉(zhuǎn)面內(nèi)回轉(zhuǎn)，不僅可以完成立銑、平銑工作、還可以在工件一次裝卡中，進(jìn)行各種角度的多面、多棱、多槽的銑削從而完成復(fù)雜的銑削工作。安裝在龍門銑、落地鏜床的滑枕端面，實(shí)現(xiàn)任意角度的鉆、銑、鏜加工，龍門銑頭與機(jī)床是通過一個過渡連接墊與機(jī)床連接，這個需要根據(jù)用戶本身機(jī)床接口尺寸量身定做。

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)軸同時運(yùn)動時，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(yùn)動和平移運(yùn)動。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)前五坐標(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(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)動及結(jié)構(gòu)邏輯對角度頭的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)用的刀具長度值中，用于在RTCP模式下控制P點(diǎn)的運(yùn)動，并按90°的朝向?qū)數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償。

對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應(yīng)軸的計(jì)算表達(dá)式中，在執(zhí)行時由控制系統(tǒng)自動計(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)，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(shí)現(xiàn)。針對上述討論的實(shí)現(xiàn)方法，在開發(fā)后處理工具時主要考慮如下幾項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

常規(guī)加工需要五軸聯(lián)動（也可不聯(lián)動）點(diǎn)插補(bǔ)的情況下，對于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XYZBC組合）進(jìn)行處理，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(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。

一種數(shù)控角度銑頭的數(shù)控加工控制方法研究

機(jī)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(jī)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(yùn)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(jī)床主軸頭上的安裝角度。

在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中，能夠?qū)ζ浒凑仗囟ǖ囊?guī)則進(jìn)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(jìn)行了設(shè)定，數(shù)控機(jī)床會自動對角度頭的刀具按RTCP方式補(bǔ)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(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，可用來對有角度擺頭機(jī)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，但僅限于當(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(shí)現(xiàn)安裝角度頭后的多軸聯(lián)動加工。