90度直角銑頭是一種重要的機床主軸附件

90度直角銑頭是一種重要的機床主軸附件，因其能夠使刀具軸線(xiàn)與主軸軸線(xiàn)成90°直角結構，所以通過(guò)與多軸加工中心的配合能夠增加機床的加工范圍。由于直角銑頭的刀具軸線(xiàn)與主軸軸線(xiàn)位于不同方位，傳統五軸數控加工中的刀尖點(diǎn)補償方式已不再適用于直角銑頭，因此需探索新的途徑來(lái)實(shí)現直角銑頭的五軸加工。90度直角銑頭應用于五軸加工時(shí)，存在控制器參數設置復雜，數控編程難度大，加工過(guò)程操作繁瑣等問(wèn)題，嚴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(wèn)題的隱患。
90度直角銑頭的刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償
90度直角銑頭數控程序的主體部分是由機床刀尖點(diǎn)相對于工件的坐標點(diǎn)群構成的。在五軸加工中，刀尖點(diǎn)位置會(huì )隨著(zhù)機床旋轉軸的旋轉而發(fā)生變化，因此必須將刀具參考點(diǎn)通過(guò)線(xiàn)性偏置補償到刀尖點(diǎn)處，實(shí)現刀尖點(diǎn)的實(shí)時(shí)跟隨。圖1是關(guān)閉和開(kāi)啟刀尖點(diǎn)補償功能時(shí)的五軸轉換效果圖。在初始狀態(tài)下，刀具參考點(diǎn)位于機床的主軸端面中心點(diǎn)處，因此刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償的本質(zhì)是計算并補償機床旋轉后主軸端面中心點(diǎn)相對于刀尖點(diǎn)的線(xiàn)性偏置值。從圖1可以看出，當關(guān)閉刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償功能時(shí)，機床將無(wú)法運動(dòng)到正確的加工位置。
由于90度直角銑頭是由兩段直角邊構成，目前使用的常規刀具刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償功能并不適用。直角銑頭的刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償算法主要有兩種實(shí)現方式：
a.對于沒(méi)有開(kāi)放五軸聯(lián)動(dòng)功能的加工中心，可通過(guò)編制刀具參考點(diǎn)偏置補償算法的子程序實(shí)現補償；
b.對于能夠完成五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心可通過(guò)控制器雙向刀長(cháng)補償法完成補償。
下面具體闡述刀具參考點(diǎn)偏置補償法和控制器雙向刀長(cháng)補償法這兩種直角銑頭的刀尖點(diǎn)線(xiàn)性坐標補償方法。
90度直角銑頭刀具參考點(diǎn)偏置補償法
刀具參考點(diǎn)偏置補償法是通過(guò)在NC代碼中調用外部子程序，實(shí)現對不同機床旋轉角度下直角銑頭刀尖點(diǎn)的線(xiàn)性軸補償。其原理是將機床的旋轉角度作為實(shí)參傳遞給子程序，在子程序中計算機床在不同旋轉角度下主軸端面相對于刀尖點(diǎn)的線(xiàn)性軸位置偏置，并將該偏置值寫(xiě)入控制器的刀具參數表中，當主程序調用該子程序時(shí)，刀具參考點(diǎn)將自動(dòng)補償到刀尖點(diǎn)處。以五軸臥式加工中心為例，刀具參考點(diǎn)偏置補償法根據刀軸的指向可分為四種初始安裝方位（面向機床方向觀(guān)察）：刀軸指向12點(diǎn)方向（垂直向上）、3點(diǎn)方向（水平向右）、6點(diǎn)方向（垂直向下）、9點(diǎn)方向（水平向左），如圖2所示。若在五軸立式機床上，則應從機床俯視圖角度進(jìn)行觀(guān)察。
90度直角銑頭控制器雙向刀長(cháng)補償法
90度直角銑頭的刀具長(cháng)度僅沿機床主軸方向，在進(jìn)行刀具長(cháng)度補償時(shí)僅需補償刀具的Z向長(cháng)度值。而直角銑頭包含主軸軸線(xiàn)和刀具軸線(xiàn)兩個(gè)刀長(cháng)方向，因此必須在機床控制器刀具表中設置雙向刀長(cháng)才能實(shí)現機床刀具參考點(diǎn)的偏置補償。以五軸臥式加工中心為例，按照圖2所述直角銑頭初始安裝位置的四種方向，雙向刀長(cháng)數值的設置分成以下四組，每組兩個(gè)刀長(cháng)值，如圖7所示。以圖3中所示的12點(diǎn)方向為例，直角銑頭中第1段與刀柄同軸的直角邊沿Zm軸正向，第2段與刀具同軸的直角邊沿Ym軸負向，因此需將刀長(cháng)Lb值輸入刀具表的Length1中，將-Lc值輸入Length2中，如圖7a所示。根據刀具表中設置的雙向刀長(cháng)補償值，啟動(dòng)五軸聯(lián)動(dòng)模式，控制器將自動(dòng)補償由于旋轉軸運動(dòng)產(chǎn)生的線(xiàn)性偏差，實(shí)現機床刀尖點(diǎn)的實(shí)時(shí)跟隨，該方法適合于具備五軸聯(lián)動(dòng)的五軸加工中心。