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銑頭-振飛機械制造

一種數控角度銑頭的數控加工控制方法研究

機床及角度頭結構特性說明

　　本文舉例討論的MIKROMAT 20V主軸頭為B軸叉頭、C軸為旋轉工作臺式XYZBC五坐標鏜銑加工中心，B軸±110°擺動，C軸n×360°無限旋轉，控制系統支持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°角度頭各種尺寸數據中，與運動控制協調相關的包括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。

　　在數控機床應用中，能夠對其按照特定的規則進行一定的控制，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，其控制系統為西門子840D，在控制參數中相應的對A、B等參數進行了設定，數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指令定義局部坐標系，CYCLE800固定循環指令可以實現工件坐標轉換功能，可用來對有角度擺頭機床加工斜面，也就是常規的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，銑頭，系統會根據擺頭的幾何尺寸和刀具長度自動偏置坐標系，但僅限于當前指令設定的局部坐標系下固定當前坐標軸完成各種加工操作，無法實現安裝角度頭后的多軸聯動加工。

萬向銑頭具可換性

　　選擇萬向銑頭時，除能夠滿足加工要求，操作方便，安全可靠以及外觀方面的要求外，應特別考慮到橫梁的剛性，如果銑頭較重而橫梁承載能力較小，會出現銑頭發抖而影響工件的加工精度和表面光潔度。與龍門銑相比，B2016A的橫梁截面要小很多，也不宜選擇較大較重的銑頭。經過精選，我們在左垂刀架位置和左側刀架位置各配置了一款性價比很高的萬向銑頭，手柄調速，重量僅350KG，主軸電機7.5KW，滿足一般銑削加工要求，zui大可安裝加工直徑300mm的銑刀盤，套筒行程140mm，80-500mm/min共八種主軸速度，7：24的通用標準錐孔錐度，具可換性。

　　萬向銑頭安裝時，由于刀架溜板比銑頭安裝面小，我們增加了一塊30mm厚的過渡連接板，打沉孔與溜板聯接并定位，銑頭初裝好后，百分表打主軸旋轉，用調整塊調整銑頭與工作臺的垂直度，聯接上緊后，垂直度誤差不大于0.01/300mm，則工作臺全寬誤差不大于0. 05mm，滿足一般加工精度要求，自動銑頭，打定位銷定位。

直角銑頭是機床附件作技術保障

　　直角銑頭的主要關鍵部件是主軸箱，安裝在立柱側面，也有少數廠家采用雙立柱的熱對稱結構，將主軸箱置于立柱中間，這種結構zui大特點是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運行提供了可靠保證。但是，雙立柱結構不便于維護保養，是當今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動多通過電機驅動滾珠絲桿進行傳動，是主軸驅動核心傳動裝置，多采用靜壓軸承支承，由伺服電機驅動滾珠絲桿進行驅動。由于主軸轉速越來越高，主軸升溫快，現在，已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻，更有效地控制主軸升溫，使其精度得到有效保證。

　　直角銑頭是一種中型通用萬s能銑床。適合于園片銑刀、角度銑刀、成形銑刀及端面銑刀，銑削平面、槽、角度、邊緣及齒輪等，裝上附件立銑頭后，可作多向的 挖銑工作；裝上附件回轉工作臺后，可銑削環狀溝槽及園弧曲線；裝上附件分度頭后，可作模數4以下之直齒螺旋齒等銑齒工作。 由于直角銑頭應用范圍廣闊，銑頭，較在一般修理及工具車間單件或批量生產車間使用zui為適宜。本機床導軌采用超音頻淬火、貼塑等耐磨措施，故其精度保持性好；機床的各主要軸類、 齒輪等均采用優質鋼材，并經過熱處理，故其強度較高，能負擔較大負荷；直角銑頭的零部件均經過精密加工，精度較高，一般能達到三級精度和Ra3.2的表面粗糙 度。

　　直角銑頭眾多從事龍門刨機床設計、制造多年的資d深專家在傳統龍門刨床基礎上開發出的新型機床，角度銑頭，其功能匯聚當前zui先進機床優勢，配以先進電器，對機電控制技術進行升級，配備銑頭、磨頭即可實現刨削、銑削、磨削及鉆削、锪孔等功能，配備直角附件銑頭更能對工件一次裝夾，實現五面加工，一機多用，提高了工件的加工質量和生產效率。

　　傳統的直角銑頭銑削是通過鏜桿進行加工，而現代銑削加工，多由各種功能附件通過滑枕完成，已有替代傳統加工的趨勢，其優點不僅是銑削的速度、效率高，更主要是可進行多面體和曲面的加工，這是傳統加工方法無法完成的。因此，現在，很多廠家都競相開發生產直角銑頭，在于它的經濟性，技術優勢很明顯，還能大大提高機床的工藝水平和工藝范圍。同時，又提高了加工精度和加工效率。當然，需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術保障，對其要求也很高。