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銑頭加工中心設計研究

   一種銑頭可自動交換的橋式高速龍門五軸加工中心的總體設計方案,對國內外現有的類似機床的性能指標作了詳細的對比,其中,主要闡述了機床的機械結構、特點和關鍵零部件的設計及選型,對三個直線軸驅動方式、兩個擺動軸的驅動方式以及數控操作系統的的設計選型作了深入的分析探討,

   銑頭大推力直線電機的應用和雙擺銑頭可自動交換技術的應用;為大推力直線電機的應用以及高速龍門機床的設計研究提供了重要的理論依據和實踐經驗。

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，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。

90度直角銑頭精鏜工藝試驗

　　1、工藝準備，加工零件：氣缸體組件（13L柴油機）；缸體材料：HT250；軸承蓋材料：QT450；加工刀具：90°90度直角銑頭及可調精鏜刀；加工內容：精鏜曲軸孔；精鏜余量：0.25～0.5mm；鏜孔深度：50mm；加工形式：外冷濕式。

　　夾具形式：考慮到工件加工時，90度直角銑頭需從缸體底面進入，所以夾具設計時缸體底面的開放性要好，因試驗對象側面定位較困難，采用工件頂面及其兩銷孔定位。

　　2、換刀調試及切削加工：

　　（1）裝刀及自動換刀調試機床能否實現自動換刀是進行試驗的前提，由于90度直角銑頭與機床主軸除莫氏錐孔連接外，機床主軸端面還有三個定位銷與90度直角銑頭連接，所以必須先執行自動換刀檢查，將90度直角銑頭放入刀庫刀夾，試驗發現90度直角銑頭定位銷孔位置和機床主軸端面定位銷需保證較高的定位精度，調整定位銷位置，在手動換刀成功的情況下再執行自動換刀，規避了盲目自動換刀撞壞設備的風險。

　　（2）刀具靜態精度檢查90度直角銑頭精度結合機床精度及其他因素的影響分析，這樣可保證曲軸孔0.02mm的跳動要求。