一种数控角度铣头的数控加工控制方法研究

机床及角度头结构特性说明

　　本文举例讨论的MIKROMAT 20V主轴头为B轴叉头、C轴为旋转工作台式XYZBC五坐标镗铣加工中心，B轴±110°摆动，C轴n×360°旋转，控制系统支持RTCP（Rotation Tool center point）编程，支持角度头安装，如图1所示。

　　角度头按输出情况可分为单输出角度头、双输出角度头、立卧两用角度头和万向角度头四类。研究对象为单输出直角角度头，刀具安装方向与数控机床主轴Z向成90°（见图1），模型如图2所示。在90°角度头各种尺寸数据中，潍坊平面镗铣头，与运动控制协调相关的包括A尺寸（主轴安装端面与角度头刀具安装轴线间的距离）、B尺寸（主轴中心线轴与刀具安装端面间的距离）以及角度头在机床主轴头上的安装角度。

　　在数控机床应用中，能够对其按照特定的规则进行一定的控制，一般需保证角度头刀具方向垂直于待加工平面。以MIKROMAT镗铣加工中心为例，其控制系统为西门子840D，在控制参数中相应的对A、B等参数进行了设定，数控机床会自动对角度头的刀具按RTCP方式补偿控制，并通过CYCLE800指令定义局部坐标系，CYCLE800固定循环指令可以实现工件坐标转换功能，可用来对有角度摆头机床加工斜面，也就是常规的3+2加工，它会使加工的斜面倾斜一个角度，使倾斜后的斜面和刀具轴垂直，同时为便于编程，系统会根据摆头的几何尺寸和刀具长度自动偏置坐标系，但于当前指令设定的局部坐标系下固定当前坐标轴完成各种加工操作，无法实现安装角度头后的多轴联动加工。

铣头的种类

铣头用于带动铣刀旋转的机床附件，平面镗铣头哪家好，是安装在铣床上并与主轴连接。铣头也可分为多种种类，如果按输出情况分类可分为：

  1、单输出铣头——该类型的铣头较为常见，刚性较佳，可广泛应用于各类使用场合。

  2、双输出铣头——该铣头采用双向输出，且双向的同心精度、垂直精度较佳，可以很好地解决使用者在需求时手动转角度、打表校正的麻烦，避免重复误差，提高生产加工效率和精度。

　 3、立卧两用铣头——该铣头可同时进行立式及卧式加工，采用双向止推轴承及伞形齿轮分离式原理，校正更显得方便快速，其内部采用高速止推轴承，由两方向固定，可承受重切削。

  4、万向铣头——又称铣头，该铣头刀具的旋转中心线与机床主轴旋转中心线所成角度可调，可调角度范围一般为0~90度，但也有一些特殊的可调超过90度。

一种数控角度铣头的数控加工控制方法研究

　　在航空产品制造过程中，有些复杂结构件及工装模具的制造难以用机床本身的主轴头完成所需的数控加工，需要借助其他的装置来完成加工，而角度头就是目前被广泛使用的一种装置。角度头是一种常规的机床附件，用于拓展数控机床的加工能力和范围，有固定角度、轴向或圆周方向可以任意调节的多种形式。在五坐标加工设备没有普及之前，广泛用于数控三坐标机床的数控加工中，可实现立式数控设备进行侧面钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等加工，这就直接扩大了机床的加工范围和适应性。而当其应用在五坐标数控加工中心等设备上时，主要是用于解决机床主轴头无法有效完成的狭小空间深腔内侧特征加工的难题。相比传统刀具加工方式，角度头可有效解决狭窄区域、缘条深槽及侧边孔等结构的加工，避免复杂工装订制和工位变换。

　　角度头作为数控机床特殊附件，平面镗铣头厂家，其装夹方式与常规的刀具存在较大的不同，其在数控机床控制系统中的控制方式、数控程序的编写控制均显著不同，平面镗铣头供应商，因此，如何将常规CAM软件中生成的各类加工特征的数控加工轨迹数据生成成熟的NC代码数据，简化编程与后处理过程，是数控编程中的一项关键的技术。

　　本文通过研究单输出直角角度头在MIKROMAT XYZBC类五坐标镗铣加工中心上的加工应用方式，并探讨适用于包括典型斜面方向上的特征加工的各类特征加工需求的数控后处理工具开发方法，在此方法基础上实现基于CATIA V5软件通用多轴编程方式下的针对西门子840D数控系统的数控程序生成。

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