在数控卧式镗床上利用U轴进行复合加工解决方案
- 发布时间：2012/10/11 9:26:12
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一、具备U轴功能的刀具
此类刀具配有CNC控制单元与机床伺服系统连接（有关技术协议需事先与机床制造商讨论），另配有连接轴完成驱动，用以实现U轴与Z轴联动，可以完成锥孔、R面、车螺纹等加工。选配的探头可进行自动测量、自动加工、提高加工精度。此方法对于普通卧式加工中心临时追加U轴功能可以满足要求。但是，在实际使用过程中，具备U轴功能的刀具存在下列不足之处：
（1）刀具的伺服单元及机械结构空间有特殊要求；
（2）自身结构较单薄，不适用于强力切削；
（3）对于孔径差别大的或加工內容有区别的加工，仍需采用多把U轴功能的刀具，由于这是刀具，价格昂贵，所以很不经济。
二、具备U轴的卧式加工中心
日本新泻铁工（NAGITA）开发生产的BFN系列复合加工中心带来了新的概念，其U轴功能不仅仅解决了上述异型件的加工问题，同时也大大减少了刀具使用数量，提高了刀具集成化。其主要特点为：
（1）U轴单元直接安装于高刚性主轴端部，驱动单元通过主轴内部的齿轮、齿条传动实现，使得U轴刚性大大加强；
（2）U轴行程为50mm，zui大镗孔直径可达300mm；
（3）刀柄形式为1/10的短锥、端面双接触刀柄，适用于高精度强力重切削：
（4）采用*U轴冷却系统，与U轴保持同步旋转，增强刀刃冷却效果；
（5）配有编程辅助软件（SNAP3），可简化、优化编程及程序调试；
（6）另配有自动探测、补偿系统作为选择功能（机内非换刀式），自动完成“粗加工→孔径自动测量→U轴自动补偿→精加工”全过程。
NIGATA的编程辅助软件（SNAP3）以宏程序的型式编制，依靠宏程序执行器调用，既提高程序调用速度又释放用户宏程序可用空间。且用户应用SNAP3编程软件编制加工程序，仅需依照加工轮廓的纵剖面，给出各拐点坐标值即可，宏程序自动安排加工工步，减少计算量及人为错误。但这种复合加工中心在机械结构及软件支持上还需进一步完善。
三、具备U轴的数控卧式镗床
我公司推出的数控卧式镗床TK6113、TK6111系列产品，其具有固定平旋盘和可拆卸式平旋盘。平旋盘滑块（U轴）为数控轴，利用SINUMERIK840D数控系统强大的控制功能，可实现X、Y、Z、B、W、U轴任意六轴四联动,能够很容易地完成上述异型件的加工，并且U轴行程为350mm，zui大镗孔直径可达Ф700mm，极大地提高了加工范围。下面以TK6113
数控卧式镗床为例，利用SINUMERIK840D数控系统实现U轴与Z轴联动，完成锥孔、R面、车螺纹等加工。
对于TK6113数控卧式镗床,具有六个通道轴XX、YY、ZZ、B、U、W。
机床参数设定中基本几何轴设定为：
通道轴XX轴=*几何轴（X轴）
通道轴YY轴=第二几何轴（Y轴）
通道轴ZZ轴=第三几何轴（Z轴）
通道轴B轴=第四几何轴（B轴）
通道轴U轴=第五几何轴（U轴）
通道轴W轴=第六几何轴（W轴）
由于SINUMERIK840D数控系统在进行插补运算时，必须插补平面，即在G17、G18、G19平面中进行插补计算，实现X、Y、Z、B、U、W轴等轴联动实现复合加工。因此在使用U轴与Z轴联动完成复合加工之前，必须*行几何轴转换，将U轴转换为*几何轴（X轴），在G18平面中进行插补运算，完成直线和圆弧插补运算，实现复合加工。
如何来进行几何轴转换呢？我们接下来介绍SINUMERIK840D系统中的几何轴转换指令GEOAX，其指令格式为：
GEOAX（n，channelaxis,n,channelaxis,…）
n………所需转换为的几何轴号（n=1，2or3）；
channelaxis………即为通道轴XX、YY、ZZ、B、U、W；
例如：指令GEOAX（1，XX，2，YY，3，ZZ）
该指令的结果是将通道轴XX转换为*几何轴（X轴），将通道轴YY转换为第二几何轴（Y轴），通道轴ZZ转换为第三几何轴（Z轴）。这就是TK6113数控卧式镗床机床数据设定的几何轴的基本配置。在程序中用指令GEOAX（）调用机床数据设定的几何轴的基本配置。我们利用几何轴转换指令GEOAX（1，U）将U轴转换为*几何轴（X轴）后，就可以利用U轴与Z轴进行插补，实现镗锥孔、车端面弧形或异型密封槽等复合加工。此外，将U轴转换为*几何轴（X轴）后，笔者创造性地将SINUMERIK840D系统中的车削加工固定循。
参考文献：机电商情网