JIC35導(dǎo)讀：在臥式加工中心的發(fā)展過程中，具備U軸的臥式加工中心、數(shù)控鏜床無論在異型件的加工還是提高加工效率、降低加工成本，都具有很大優(yōu)勢(shì)。為了解決此類零件的加工，機(jī)床制造商和刀具制造商都推出了具備U軸的解決方案。
　　
　　一、具備U軸功能的刀具
　　
　　此類刀具配有CNC控制單元與機(jī)床伺服系統(tǒng)連接（有關(guān)技術(shù)協(xié)議需事先與機(jī)床制造商討論），另配有連接軸完成驅(qū)動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)U軸與Z軸聯(lián)動(dòng)，可以完成錐孔、R面、車螺紋等加工。選配的探頭可進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)加工、提高加工精度。此方法對(duì)于普通臥式加工中心臨時(shí)追加U軸功能可以滿足要求。但是，在實(shí)際使用過程中，具備U軸功能的刀具存在下列不足之處：
　　
　　（1）刀具的伺服單元及機(jī)械結(jié)構(gòu)空間有特殊要求；
　　
　　（2）自身結(jié)構(gòu)較單薄，不適用于強(qiáng)力切削；
　　
　　（3）對(duì)于孔徑差別大的或加工內(nèi)容有區(qū)別的加工，仍需采用多把U軸功能的刀具，由于這是刀具，價(jià)格昂貴，所以很不經(jīng)濟(jì)。
　　
　　二、具備U軸的臥式加工中心
　　
　　日本新瀉鐵工（NAGITA）開發(fā)生產(chǎn)的BFN系列復(fù)合加工中心帶來了新的概念，其U軸功能不僅僅解決了上述異型件的加工問題，同時(shí)也大大減少了刀具使用數(shù)量，提高了刀具集成化。其主要特點(diǎn)為：
　　
　　（1）U軸單元直接安裝于高剛性主軸端部，驅(qū)動(dòng)單元通過主軸內(nèi)部的齒輪、齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，使得U軸剛性大大加強(qiáng)；
　　
　　（2）U軸行程為50mm，zui大鏜孔直徑可達(dá)300mm；
　　
　　（3）刀柄形式為1/10的短錐、端面雙接觸刀柄，適用于高精度強(qiáng)力重切削：
　　
　　（4）采用*U軸冷卻系統(tǒng)，與U軸保持同步旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)刀刃冷卻效果；
　　
　　（5）配有編程輔助軟件（SNAP3），可簡(jiǎn)化、優(yōu)化編程及程序調(diào)試；
　　
　　（6）另配有自動(dòng)探測(cè)、補(bǔ)償系統(tǒng)作為選擇功能（機(jī)內(nèi)非換刀式），自動(dòng)完成“粗加工→孔徑自動(dòng)測(cè)量→U軸自動(dòng)補(bǔ)償→精加工”全過程。
　　
　　NIGATA的編程輔助軟件（SNAP3）以宏程序的型式編制，依靠宏程序執(zhí)行器調(diào)用，既提高程序調(diào)用速度又釋放用戶宏程序可用空間。且用戶應(yīng)用SNAP3編程軟件編制加工程序，僅需依照加工輪廓的縱剖面，給出各拐點(diǎn)坐標(biāo)值即可，宏程序自動(dòng)安排加工工步，減少計(jì)算量及人為錯(cuò)誤。但這種復(fù)合加工中心在機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件支持上還需進(jìn)一步完善。
　　
　　三、具備U軸的數(shù)控臥式鏜床
　　
　　我公司推出的數(shù)控臥式鏜床TK6113、TK6111系列產(chǎn)品，其具有固定平旋盤和可拆卸式平旋盤。平旋盤滑塊（U軸）為數(shù)控軸，利用SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)強(qiáng)大的控制功能，可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z、B、W、U軸任意六軸四聯(lián)動(dòng),能夠很容易地完成上述異型件的加工，并且U軸行程為350mm，zui大鏜孔直徑可達(dá)Ф700mm，極大地提高了加工范圍。下面以TK6113
　　
　　數(shù)控臥式鏜床為例，利用SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)U軸與Z軸聯(lián)動(dòng)，完成錐孔、R面、車螺紋等加工。
　　
　　對(duì)于TK6113數(shù)控臥式鏜床,具有六個(gè)通道軸XX、YY、ZZ、B、U、W。
　　
　　機(jī)床參數(shù)設(shè)定中基本幾何軸設(shè)定為：
　　
　　通道軸XX軸=*幾何軸（X軸）
　　
　　通道軸YY軸=第二幾何軸（Y軸）
　　
　　通道軸ZZ軸=第三幾何軸（Z軸）
　　
　　通道軸B軸=第四幾何軸（B軸）
　　
　　通道軸U軸=第五幾何軸（U軸）
　　
　　通道軸W軸=第六幾何軸（W軸）
　　
　　由于SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)在進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)，必須插補(bǔ)平面，即在G17、G18、G19平面中進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z、B、U、W軸等軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。因此在使用U軸與Z軸聯(lián)動(dòng)完成復(fù)合加工之前，必須*行幾何軸轉(zhuǎn)換，將U軸轉(zhuǎn)換為*幾何軸（X軸），在G18平面中進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，完成直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。
　　
　　如何來進(jìn)行幾何軸轉(zhuǎn)換呢？我們接下來介紹SINUMERIK840D系統(tǒng)中的幾何軸轉(zhuǎn)換指令GEOAX，其指令格式為：
　　
　　GEOAX（n，channelaxis,n,channelaxis,…）
　　
　　n………所需轉(zhuǎn)換為的幾何軸號(hào)（n=1，2or3）；
　　
　　channelaxis………即為通道軸XX、YY、ZZ、B、U、W；
　　
　　例如：指令GEOAX（1，XX，2，YY，3，ZZ）
　　
　　該指令的結(jié)果是將通道軸XX轉(zhuǎn)換為*幾何軸（X軸），將通道軸YY轉(zhuǎn)換為第二幾何軸（Y軸），通道軸ZZ轉(zhuǎn)換為第三幾何軸（Z軸）。這就是TK6113數(shù)控臥式鏜床機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定的幾何軸的基本配置。在程序中用指令GEOAX（）調(diào)用機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定的幾何軸的基本配置。我們利用幾何軸轉(zhuǎn)換指令GEOAX（1，U）將U軸轉(zhuǎn)換為*幾何軸（X軸）后，就可以利用U軸與Z軸進(jìn)行插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)鏜錐孔、車端面弧形或異型密封槽等復(fù)合加工。此外，將U軸轉(zhuǎn)換為*幾何軸（X軸）后，筆者創(chuàng)造性地將SINUMERIK840D系統(tǒng)中的車削加工固定循。

參考文獻(xiàn)：機(jī)電商情網(wǎng)