一种数控角度铣头的数控加工控制方法研究

　特殊角度头数控控制方法研究

　　（1）控制方法研究。在具备RTCP控制的数控系统中，程序的旋转控制点为刀尖点，当各线性轴和旋转轴同时运动时，能够保证当前的控制点始终为刀具的刀尖点，这种方式可以有效地简化数控程序的编制和现场应用。而角度头刀柄五轴联动也可以分解为回转运动和平移运动。因此，可通过研究将角度头的刀具尖点的数据经相关偏移量的补偿转化，使其符合当坐标机床的控制机制。

　　以图2所示说明，P点为主轴中心轴线与角度头刀具中心线交点，Q的点为角度头安装刀具后的刀尖点，将实际刀具的编程控制点Q转移到P点，伺服动力头定做，即假想P点为当前程序的实际加工刀具尖点，而将此过程中的转化偏移等量值在数控程序运行阶段补偿。在此过程中，需要明确的是A尺寸数据、B尺寸数据以及角度头的安装角度，为简化数据的处理逻辑及现场操作者的可操作性，将角度头的安装规定一个固定的方向，如约定角度头刀具方向沿着X轴正方向。

　　除了对线性轴XYZ进行补偿外，还要考虑旋转轴如何进行控制的问题。在角度头固定一个安装角度的情况下（本文以沿着X轴正方向为讨论基础，在实际应用时操作者依据此要求安装即可），需按照常规的五坐标旋转轴后处理进行计算，并按照其运动及结构逻辑对角度头的90°安装方向进行补偿。

　　（2）数控程序指令实现。在西门子840D系统中，数控程序的指令定义中支持变量调用、局部变量定义及表达式计算等方式，为实现加工中程序调用执行阶段进行数据补偿计算提供了条件，通过参数化编程，实现角度头的数控程序自动化控制和补偿。

　　在RTCP调用模式下，将图2所示的尺寸A的数值赋值到当前调用的刀具长度值中，用于在RTCP模式下控制P点的运动，并按90°的朝向对B数值进行补偿。

　　对于从角度头刀具尖点到P点的计算，可通过定义Siemens840D系统中的局部变量来计算，如HeadLC，该变量赋值为90°角度头刀柄安装端面与机床主轴轴线的垂直距离（固定数值与当前使用的角度头具体值一致）+实际的刀具及刀柄长度（刀尖点到安装面的距离），该数值应由操作者根据现场实际数值进行修改。

　　所有控制点的坐标采用表达式的方式进行描述，在表达式中将编程前处理APT中的当前某点刀轴矢量也输出到对应轴的计算表达式中，在执行时由控制系统自动计算终数据。比如可处理为如下格式：

　　DEF REAL HeadLC=211；其中的211为具体数据，根据实际情况会有不同。

　　　　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轴的补偿计算表达式，99.000是被推算到P点的X轴坐标，HeadLC是定义的有具体距离值的变量，枣庄伺服动力头，（-1.000）是当前点角度头刀轴方向的X轴矢量分量；Y=0.000+HeadLC×(0.000)，0.000是被推算到P点的Y轴坐标，HeadLC是定义的有具体距离值的变量，（0.000）是当前点角度头刀轴方向的Y轴矢量分量；Z=170.000+HeadLC×(0.000)，170.000是被推算到P点的Z轴坐标，HeadLC是定义的有具体距离值的变量，（0.000）是当前点角度头刀轴方向的Z轴矢量分量；B0.000是当前主轴B轴旋转的角度，CW=0.000是当前工作台旋转的角度，其中CW为该系统中对C轴的具体标识。

　　（3）后处理方法实现。针对上述讨论的实现方法，在开发后处理工具时主要考虑如下几项关键环节：

　　常规加工需要五轴联动（也可不联动）点插补的情况下，对于BC轴的角度的计算，限定角度头安装角度（此处限定在Ｘ轴正方向上），可按常规的五轴后处理算法（针对XYZBC组合）进行处理，并在计算结果的基础上补偿角度头的90°值到已得到的B轴数据中，CAM数控编程按常规五轴编制刀路轨迹，并按点插补处理APT中间文件。

　　针对某些需要局部坐标系且刀轴方向与局部坐标系Z轴平行的情况（如采用固定循环指令方式加工斜面或侧面孔、采用圆弧指令加工圆弧等特征），可在当前定向方向上通过使用ROT命令实现局部坐标系定义，并将当前特征加工数据经空间变换，转换到局部坐标系下，实现特征加工，CAM数控编程按常规五轴编制刀路轨迹，并按固定循环、圆弧特征处理APT中间文件，编程实例如图3所示。

　　以上研究成果可通过软件开发的方式实现，并进行了验证性应用，验证实例如图4所示。

龙门铣头使用注意事项

　　龙门铣头适合安装于龙门刨床、铣床或各种机上可作重切削搪孔攒孔等，另可加装气动及电动退刀装置铣型及右铣型两种铣头，分别可作立铣、横铣、水平铣、逆横铣，伺服动力头价格，并可加装90度铣头。可与龙门刨床、龙门铣床或立车配套使用，具有铣削、镗削、钻削、攻丝、锪孔等功能，本装置以铣为主，以镗为辅，根据用户要求，与直角铣头配套使用，可实现一面装夹，五面加工，大大进步加工质量与出产效率。

　　龙门铣头的基本工作原理：

　　这里介绍龙门铣头，相对来说把握其基本工作原理是zui好的了解途径，如下所述：

　　一，龙门铣头是一种铣刀轴可在水平和垂直两个平面内回转的铣头。铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切除工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。

　　二，龙门铣头主轴能在相互垂直的两个回转面内回转，不仅可以完成立铣、平铣工作、还可以在工件一次装卡中，进行各种角度的多面、多棱、多槽的铣削从而完成复杂的铣削工作。

　　三，安装在龙门铣、落地镗床的滑枕端面，实现任意角度的钻、铣、镗加工，龙门铣头与机床是通过一个过渡连接垫与机床连接，这个需要根据用户本身机床接口尺寸量身定做。

龙门铣头使用注意事项：

　　1、一般角度头均采用非接触式油封，在加工过程中如有使用冷却水，需要在喷水前先运转，并调整冷却水喷嘴方向，使之朝刀具喷水，可避免冷却水渗入本体之虞，伺服动力头多少钱，以延长寿命。

　　2、避免长时间在zui高转速持续加工运转。

　　3、参照各型号角度头的参数特性，在适当的加工条件下使用。

　　4、使用前，需先确认试运转数分钟热机。每次加工时，需选择适当的转速和进给加工。加工时的转速、进给与切深应以渐进方式做调整，直到获得zui大加工效率。

　　5、一般标准角度头加工时，需避免加工会产生灰尘、微粒的材质（如：石墨、碳、镁及其他复合材料等）

铣头的技术与应用--控制柔性系列

Control Flex系列铣头可满足用户的特殊需要，虽然其刚度不如整体输入驱动的Control系列铣头高，但其传动柄轴必须有良好的互换性，主要特点是具有更大的通用性。公司技术部门利用一装在柄轴顶部的螺钉保证铣头具有严格的同心度。Control Flex系列铣头可满足用户的特殊需要，虽然其刚度不如整体输入驱动的Control系列铣头高，但其传动柄轴必须有良好的互换性，主要特点是具有更大的通用性。公司技术部门利用一装在柄轴顶部的螺钉保证铣头具有严格的同心度。

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