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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---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，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---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，（-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，铣削动力头，（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，铣削动力头批发，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。

直角铣头是一种重要的机床主轴附件

　　直角铣头是一种重要的机床主轴附件，因其能够使刀具轴线与主轴轴线成 90°直角结构，所以通过与多轴加工中心的配合能够增加机床的加工范围。由于直角铣头的刀具轴线与主轴轴线位于不同方位，传统五轴数控加工中的刀尖点补偿方式已不再适用于直角铣头，因此需探索新的途径来实现直角铣头的五轴加工。直角铣头应用于五轴加工时，存在控制器参数设置复杂，数控编程难度大，加工过程操作繁琐等问题，---影响了直角铣头的利用率和加工效率，并且存在新技术风险分析不---，造成问题的---。

　　直角铣头改变了主轴的输出方向：

　　直角铣头为---附件，可装置在数控镗铣床和镗铣加工基地上，以扩展数控镗铣床和镗铣加工基地的运用范围。

　　直角铣头选用合金钢制作，并在视点头两侧边磨削了基准面，便利进行视点头的装置调试时的测定基准面。

　　直角铣头的刀柄衔接方法的视点头，可以完成视点头的主动换刀。法兰衔接方法的也只需依照机床的主轴鼻端方法做出呼应的连接盘和法兰，即可疾速装置。

　　直角铣头的视点头选用磨削齿轮和高精密轴承制作并选用---润滑，高---性的试验，铣削动力头，---视点头的精度和运用寿命。

　　因为改变了主轴的输出方向，可以变相的完成机床的五面加工，扩展了机床的功用。

　　直角铣头的装置方法也是很简单的，只需在机床主轴端面装置视点头定位所需的定位块即可完成视点头的运用。

　　直角铣头也叫横向铣头或卧式铣头， 是指刀具输出轴平行于水平面的铣头。直角铣头可以实现立式加工中心的立卧转换， 用于工件的侧面加工，减少了工件的装夹次数，---提高了加工精度。