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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，潍坊铣头，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，铣头厂家，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，山东铣头，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，（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，铣头，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。

　　龙门铣头的安装方法：

　　首先把铣头放在铣卡上，一只手拿住铣头没齿处的位置，把铣头铣卡放在铣头上不动！知道铣卡不掉下来！然后用拿洗头的手去按住铣头柱旁边的圆按钮！例一只手继续扭螺母直到扭紧！一定要切记不要用力过猛，小心手被刮伤！

　　龙门铣头具有款式新颖、结构设计合理，质量可靠、精度等级高等特点。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去工件的余量。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。

如何选用横向铣头

1、首先，弄清机床参数：品牌、型号、立式/卧式、主轴类型、主轴扭矩Nm、大主轴转速、大刀具承载重量、刀库类型，是否自动换刀、机床其他尺寸、工件尺寸。

2、然后，核对横向铣头参数：刀具夹持方式、转速RPM、扭矩、角度头各外形尺寸以确认是否干涉等。

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