JIC35導讀：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。為了解決此類零件的加工，機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控制單元與機床伺服系統(tǒng)連接（有關技術協(xié)議需事先與機床制造商討論），另配有連接軸完成驅動，用以實現(xiàn)U軸與Z軸聯(lián)動，可以完成錐孔、R面、車螺紋等加工。選配的探頭可進行自動測量、自動加工、提高加工精度。此方法對于普通臥式加工中心臨時追加U軸功能可以滿足要求。但是，在實際使用過程中，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械結構空間有特殊要求；
　　
　　（2）自身結構較單薄，不適用于強力切削；
　　
　　（3）對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，價格昂貴，所以很不經(jīng)濟。
　　
　　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。其主要特點為：
　　
　　（1）U軸單元直接安裝于高剛性主軸端部，驅動單元通過主軸內(nèi)部的齒輪、齒條傳動實現(xiàn)，使得U軸剛性大大加強；
　　
　　（2）U軸行程為50mm，zui大鏜孔直徑可達300mm；
　　
　　（3）刀柄形式為1/10的短錐、端面雙接觸刀柄，適用于高精度強力重切削：
　　
　　（4）采用*U軸冷卻系統(tǒng)，與U軸保持同步旋轉，增強刀刃冷卻效果；
　　
　　（5）配有編程輔助軟件（SNAP3），可簡化、優(yōu)化編程及程序調(diào)試；
　　
　　（6）另配有自動探測、補償系統(tǒng)作為選擇功能（機內(nèi)非換刀式），自動完成“粗加工→孔徑自動測量→U軸自動補償→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，給出各拐點坐標值即可，宏程序自動安排加工工步，減少計算量及人為錯誤。但這種復合加工中心在機械結構及軟件支持上還需進一步完善。
　　
　　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)強大的控制功能，可實現(xiàn)X、Y、Z、B、W、U軸任意六軸四聯(lián)動,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)實現(xiàn)U軸與Z軸聯(lián)動，完成錐孔、R面、車螺紋等加工。
　　
　　對于TK6113數(shù)控臥式鏜床,具有六個通道軸XX、YY、ZZ、B、U、W。
　　
　　機床參數(shù)設定中基本幾何軸設定為：
　　
　　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)在進行插補運算時，必須插補平面，即在G17、G18、G19平面中進行插補計算，實現(xiàn)X、Y、Z、B、U、W軸等軸聯(lián)動實現(xiàn)復合加工。因此在使用U軸與Z軸聯(lián)動完成復合加工之前，必須*行幾何軸轉換，將U軸轉換為*幾何軸（X軸），在G18平面中進行插補運算，完成直線和圓弧插補運算，實現(xiàn)復合加工。
　　
　　如何來進行幾何軸轉換呢？我們接下來介紹SINUMERIK840D系統(tǒng)中的幾何軸轉換指令GEOAX，其指令格式為：
　　
　　GEOAX（n，channelaxis,n,channelaxis,…）
　　
　　n………所需轉換為的幾何軸號（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）
　　
　　該指令的結果是將通道軸XX轉換為*幾何軸（X軸），將通道軸YY轉換為第二幾何軸（Y軸），通道軸ZZ轉換為第三幾何軸（Z軸）。這就是TK6113數(shù)控臥式鏜床機床數(shù)據(jù)設定的幾何軸的基本配置。在程序中用指令GEOAX（）調(diào)用機床數(shù)據(jù)設定的幾何軸的基本配置。我們利用幾何軸轉換指令GEOAX（1，U）將U軸轉換為*幾何軸（X軸）后，就可以利用U軸與Z軸進行插補，實現(xiàn)鏜錐孔、車端面弧形或異型密封槽等復合加工。此外，將U軸轉換為*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：機電商情網(wǎng)