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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，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。

直角銑頭是一種重要的機(jī)床主軸附件

直角銑頭是一種重要的機(jī)床主軸附件，因其能夠使刀具軸線與主軸軸線成 90°直角結(jié)構(gòu)，所以通過與多軸加工中心的配合能夠增加機(jī)床的加工范圍。由于直角銑頭的刀具軸線與主軸軸線位于不同方位，傳統(tǒng)五軸數(shù)控加工中的刀尖點補(bǔ)償方式已不再適用于直角銑頭，因此需探索新的途徑來實現(xiàn)直角銑頭的五軸加工。直角銑頭應(yīng)用于五軸加工時，存在控制器參數(shù)設(shè)置復(fù)雜，數(shù)控編程難度大，加工過程操作繁瑣等問題，嚴(yán)重影響了直角銑頭的利用率和加工效率，并且存在新技術(shù)風(fēng)險分析不到位，造成質(zhì)量問題的隱患。

直角銑頭改變了主軸的輸出方向：

直角銑頭為特別附件，可裝置在數(shù)控鏜銑床和鏜銑加工基地上，以擴(kuò)展數(shù)控鏜銑床和鏜銑加工基地的運(yùn)用范圍。

直角銑頭選用高品質(zhì)合金鋼制作，并在視點頭兩側(cè)邊磨削了基準(zhǔn)面，便利進(jìn)行視點頭的裝置調(diào)試時的測定基準(zhǔn)面。

直角銑頭的刀柄銜接方法的視點頭，可以完成視點頭的主動換刀。法蘭銜接方法的也只需依照機(jī)床的主軸鼻端方法做出呼應(yīng)的連接盤和法蘭，即可疾速裝置。

直角銑頭的視點頭選用磨削齒輪和高精密軸承制作并選用持久潤滑，高可靠性的試驗，保證視點頭的精度和運(yùn)用壽命。

因為改變了主軸的輸出方向，可以變相的完成機(jī)床的五面加工，擴(kuò)展了機(jī)床的功用。

直角銑頭的裝置方法也是很簡單的，只需在機(jī)床主軸端面裝置視點頭定位所需的定位塊即可完成視點頭的運(yùn)用。

直角銑頭也叫橫向銑頭或臥式銑頭， 是指刀具輸出軸平行于水平面的銑頭。直角銑頭可以實現(xiàn)立式加工中心的立臥轉(zhuǎn)換， 用于工件的側(cè)面加工，減少了工件的裝夾次數(shù)，大大提高了加工精度。

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)控制點為刀尖點，當(dāng)各線性軸和旋轉(zhuǎn)軸同時運(yùn)動時，能夠保證當(dāng)前的控制點始終為刀具的刀尖點，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點為主軸中心軸線與角度頭刀具中心線交點，Q的點為角度頭安裝刀具后的刀尖點，將實際刀具的編程控制點Q轉(zhuǎn)移到P點，即假想P點為當(dāng)前程序的實際加工刀具尖點，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軸正方向為討論基礎(chǔ)，在實際應(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)式計算等方式，為實現(xiàn)加工中程序調(diào)用執(zhí)行階段進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償計算提供了條件，通過參數(shù)化編程，實現(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到P點的計算，可通過定義Siemens840D系統(tǒng)中的局部變量來計算，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）+實際的刀具及刀柄長度（刀尖點到安裝面的距離），該數(shù)值應(yīng)由操作者根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)值進(jìn)行修改。

所有控制點的坐標(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)前某點刀軸矢量也輸出到對應(yīng)軸的計算表達(dá)式中，在執(zhí)行時由控制系統(tǒng)自動計算終數(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)償計算表達(dá)式，99.000是被推算到P點的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）后處理方法實現(xiàn)。針對上述討論的實現(xiàn)方法，在開發(fā)后處理工具時主要考慮如下幾項關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

常規(guī)加工需要五軸聯(lián)動（也可不聯(lián)動）點插補(bǔ)的情況下，對于BC軸的角度的計算，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，編程實例如圖3所示。

以上研究成果可通過軟件開發(fā)的方式實現(xiàn)，并進(jìn)行了驗證性應(yīng)用，驗證實例如圖4所示。