萬向角銑頭Cycle800補償參數(shù)測量、設(shè)置及驗證

李金強，王欲春，王勇斌

（通用電氣能源（杭州）有限公司，浙江杭州 311231）

0 引言

在復(fù)雜零部件加工過程中往往涉及到不同角度的斜面加工，在工作平面發(fā)生變化時，刀具長度、半徑補償需要隨之發(fā)生相應(yīng)變化。未使用Cycle800功能前，只能通過不同的工裝將工件墊平后加工，或在不同斜面時需通過大量的復(fù)雜計算將刀具長度、半徑補償?shù)葦?shù)據(jù)換算的加工平面。這樣不僅需要花費大量的成本及時間，而且容易出錯。應(yīng)用Cycle800功能后，可以達到刀具長度、半徑補償自動計算到各旋轉(zhuǎn)后的不同加工平面上，使萬向角銑頭能在任意空間平面上進行銑圓、鉆孔以及銑螺紋等一系列復(fù)雜加工。目前很多加工業(yè)同行甚至機床廠家對Cycle800功能一知半解，尤其是尚不清楚如何精確測出萬向銑頭實際補償值，如何設(shè)置補償值，以及如何驗證。為此，根據(jù)通用電氣能源（杭州）有限公司實際應(yīng)用情況，總結(jié)萬向銑頭Cycle800補償值的測量、設(shè)置以及驗證，此方法可以應(yīng)用到落地鏜銑床、龍門銑等機床。

1 Cycle800功能簡介

Cycle800循環(huán)用于回轉(zhuǎn)到一個任意的表面，以加工或者測量該表面。通過循環(huán)，在考慮機床運動鏈的情況下，通過調(diào)用相應(yīng)的NC功能將有效的工件零點和刀具補償換算到斜置表面上，并定位回轉(zhuǎn)軸（選擇性地）?；剞D(zhuǎn)可以選擇軸向進行，作為投影角和立體角。在定位回轉(zhuǎn)軸之前，線性軸可以選擇空運行。回轉(zhuǎn)也包括功能“設(shè)置刀具”。簡而言之，可以利用Cycle800功能，加工平面一旦發(fā)生變化，可以把附件（萬向銑頭）的尺寸參數(shù)和刀具長度、半徑補償自動計算到旋轉(zhuǎn)后的工件坐標(biāo)系零點上，完全遵循右手法則，在任何平面加工都像在G17平面加工一樣。以正交萬向銑頭（圖1）為例，闡述萬向銑頭尺寸補償值的測量、設(shè)置及驗證。

2 萬向角銑頭尺寸參數(shù)的測量

圖1 正交萬向銑頭

該類型的萬向角銑頭根據(jù)Cycle800功能說明，此萬向角銑頭為回轉(zhuǎn)頭（類型T）需測量各軸的偏移矢量 I1，I2，I3。測量時需注意，矢量總是以機床運動的初始位置為基準(zhǔn)。I3從刀具托架到第2個回轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心/交點的距離；I2從回轉(zhuǎn)軸2的旋轉(zhuǎn)中心/交點到回轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)中心/交點的距離；I1如果回轉(zhuǎn)頭不可更換，矢量鏈關(guān)閉I1=-（I2+I3）。測量時，相關(guān)值需在當(dāng)百分表顯示為0時從控制面板上讀取，測量基于1個精度合格的芯棒。

2.1 LA實際值測量（圖2）。

如圖3所示，將萬向銑頭扳到A=0°，C=-90°位置，將百分表指針朝X正方向并找出芯棒最高點后將百分表調(diào)零，此X坐標(biāo)設(shè)為X0，將萬向銑頭扳到A=-90°，C=-90°位置，移動X軸將芯棒端面接近百分表針，直至百分表讀數(shù)為0，記錄此時X坐標(biāo)為X1。自動銑頭可直接定位旋轉(zhuǎn)到該角度，手動銑頭需用芯棒確認(rèn)母線平行度，一般控制在0.03/300mm以內(nèi)。同理將萬向銑頭扳到A=0°，C=-90°位置將百分表指針朝X負(fù)方向并找出芯棒最高點后將百分表調(diào)零，此X坐標(biāo)設(shè)為X0，將萬向銑頭扳到A=90°，C=-90°位置，移動X軸將芯棒端面接近百分表針，直至百分表讀數(shù)為0，記錄此時X坐標(biāo)為X2。則 LA=（X1-X2）/2-芯棒的長度+芯棒的半徑。

圖2 LA實際值測量

圖3 LA實際值測量過程

2.2 LA/C軸距離的實際值測量（圖4）

如圖5所示，將萬向銑頭扳到A=0°，C=0°位置將百分表指針朝 X正方向并找出芯棒最高點后將百分表調(diào)零，此X坐標(biāo)設(shè)為X1，將萬向銑頭扳到 A=0°，C=180°位置，移動X軸式芯棒接近百分表并找出芯棒最高點位置，移動X軸直至百分表讀數(shù)為0，記錄此時X坐標(biāo)為 X2。則 LA/C=（X1-X2）/2。

圖4 LA/C軸距離實際值測量

3 補償參數(shù)地設(shè)置

測出萬向角銑頭的基本尺寸參數(shù)LA及LA/C后就可以進行相關(guān)補償值設(shè)置了。補償程序設(shè)置的補償程序段如下。

對應(yīng)開機調(diào)試界面如圖6所示。如果V1，V2回轉(zhuǎn)軸軸線未相交存在一定的偏差，同樣也可以測出其Y方向的相關(guān)矢量，然后進行補償設(shè)置。

圖5 LA/C軸距離實際值測量過程

4 補償值驗證

圖6 開機調(diào)試界面

需特別注意：①驗證前必須運行下剛作補償設(shè)置的補償程序；②第1次調(diào)用主程序的回轉(zhuǎn)循環(huán)之前必須設(shè)置刀具（刀具刀沿D＞0）和零點偏移（NV），否則運行Cycle800功能后其補償值不生效；③正確設(shè)置回轉(zhuǎn)方向（一般A軸在正方向應(yīng)取負(fù)方向，反正則取正方向）。示例如圖7所示：找G17，G18，G19基準(zhǔn)面，或機床直接加工3個基準(zhǔn)面；萬向銑頭在A=0°，C=0°時，對好 X，Y，Z 零點；將萬向銑頭扳到 C=90°，A=0°位置，運行 Cycle800驗證程序；驗證旋轉(zhuǎn)后 C=90°，A=0°對應(yīng)的 X，Y，Z的偏差值。同理可以用同樣的方法驗證其他不同角度。

圖7 示例