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铣头加工中心设计研究

   一种铣头可自动交换的桥式高速龙门五轴加工中心的总体设计方案,对国内外现有的类似机床的性能指标作了详细的对比,其中,主要阐述了机床的机械结构、特点和关键零部件的设计及选型,对三个直线轴驱动方式、两个摆动轴的驱动方式以及数控操作系统的的设计选型作了深入的分析探讨,

   铣头大推力直线电机的应用和双摆铣头可自动交换技术的应用;为大推力直线电机的应用以及高速龙门机床的设计研究提供了重要的理论依据和实践经验。

一种数控角度铣头的数控加工控制方法研究

机床及角度头结构特性说明

　　本文举例讨论的MIKROMAT 20V主轴头为B轴叉头、C轴为旋转工作台式XYZBC五坐标镗铣加工中心，B轴±110°摆动，C轴n×360°无限旋转，控制系统支持RTCP（Rotation Tool center point）编程，支持角度头安装，如图1所示。

　　角度头按输出情况可分为单输出角度头、双输出角度头、立卧两用角度头和万向角度头四类。研究对象为单输出直角角度头，刀具安装方向与数控机床主轴Z向成90°（见图1），模型如图2所示。在90°角度头各种尺寸数据中，与运动控制协调相关的包括A尺寸（主轴安装端面与角度头刀具安装轴线间的距离）、B尺寸（主轴中心线轴与刀具安装端面间的距离）以及角度头在机床主轴头上的安装角度。

　　在数控机床应用中，能够对其按照特定的规则进行一定的控制，一般需保证角度头刀具方向垂直于待加工平面。以MIKROMAT镗铣加工中心为例，其控制系统为西门子840D，在控制参数中相应的对A、B等参数进行了设定，数控机床会自动对角度头的刀具按RTCP方式补偿控制，并通过CYCLE800指令定义局部坐标系，CYCLE800固定循环指令可以实现工件坐标转换功能，可用来对有角度摆头机床加工斜面，也就是常规的3+2加工，它会使加工的斜面倾斜一个角度，使倾斜后的斜面和刀具轴垂直，同时为便于编程，系统会根据摆头的几何尺寸和刀具长度自动偏置坐标系，但于当前指令设定的局部坐标系下固定当前坐标轴完成各种加工操作，无法实现安装角度头后的多轴联动加工。

90度直角铣头精镗工艺试验

　　1、工艺准备，加工零件：气缸体组件（13L柴油机）；缸体材料：HT250；轴承盖材料：QT450；加工刀具：90°90度直角铣头及可调精镗刀；加工内容：精镗曲轴孔；精镗余量：0.25～0.5mm；镗孔深度：50mm；加工形式：外冷湿式。

　　夹具形式：考虑到工件加工时，90度直角铣头需从缸体底面进入，所以夹具设计时缸体底面的开放性要好，因试验对象侧面定位较困难，采用工件顶面及其两销孔定位。

　　2、换刀调试及切削加工：

　　（1）装刀及自动换刀调试机床能否实现自动换刀是进行试验的前提，由于90度直角铣头与机床主轴除莫氏锥孔连接外，机床主轴端面还有三个定位销与90度直角铣头连接，所以必须先执行自动换刀检查，将90度直角铣头放入刀库刀夹，试验发现90度直角铣头定位销孔位置和机床主轴端面定位销需保证较高的定位精度，调整定位销位置，在手动换刀成功的情况下再执行自动换刀，规避了盲目自动换刀撞坏设备的风险。

　　（2）刀具静态精度检查90度直角铣头精度结合机床精度及其他因素的影响分析，这样可保证曲轴孔0.02mm的跳动要求。