華中818C系統(tǒng)機(jī)床立臥雙輸出銑頭的控制實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用??

王 恒 尹 樂 李軍艦 任德勇

(①漢川數(shù)控機(jī)床股份公司技術(shù)中心，陜西漢中723000；②武漢華中數(shù)控股份有限公司，湖北武漢430223)

機(jī)床作為機(jī)械制造行業(yè)的基礎(chǔ)支柱性工具，尤其是數(shù)控機(jī)床，隨著當(dāng)今世界自動化技術(shù)的發(fā)展，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，提高自動化水平已經(jīng)成為機(jī)床制造發(fā)展的趨勢。在目前這種大背景下，我國數(shù)控機(jī)床在性能方面，功能方面，自動化水平方面都得到了飛速的發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的核心，我國國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，比如華中數(shù)控，近些年來在性能，功能，穩(wěn)定性等方面都有了質(zhì)的發(fā)展。筆者公司申報了國家國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床科技專項(xiàng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目機(jī)床部件完全國產(chǎn)化，采用華中818C數(shù)控系統(tǒng)。本文立足于該專項(xiàng)，介紹了數(shù)控五面體加工龍門機(jī)床上立臥雙輸出銑頭的控制實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。

1 機(jī)床立臥雙輸出銑頭結(jié)構(gòu)及工作原理

立臥雙輸出銑頭結(jié)構(gòu)如圖1所示，銑頭包含臥式主軸，立式主軸和銑頭旋轉(zhuǎn)C軸三部分。臥式主軸用于工件的側(cè)面加工，立式主軸用于工件的頂面加工，銑頭旋轉(zhuǎn)C軸用于機(jī)床加工不同的工件側(cè)面并且采用分度結(jié)構(gòu)。

立臥雙輸出銑頭在需要加工不同的側(cè)面時，銑頭松夾裝置先將銑頭完全松開，待銑頭松開到位后，C軸定位旋轉(zhuǎn)臥式主軸到工件需要加工的側(cè)面，而后松夾裝置工作并鎖緊銑頭，待銑頭鎖緊到位后，臥式主軸就可以加工相應(yīng)的工件側(cè)面。通常，C軸的旋轉(zhuǎn)是由主軸電動機(jī)來完成的，數(shù)控系統(tǒng)需要將主軸切換為軸位置控制方式。

綜合雙輸出銑頭的工作原理和數(shù)控機(jī)床的操作，立臥雙輸出銑頭的控制包括加工平面確定，臥銑頭定位及回零，銑頭的松開夾緊等。由于臥銑頭的加工平面確定、定位及回零不是單一的機(jī)床動作，要實(shí)現(xiàn)銑頭的控制需借助于華中818C數(shù)控系統(tǒng)的G代碼宏程序功能，不同的機(jī)床動作編制不同的G代碼宏程序。

2 雙輸出銑頭的機(jī)床標(biāo)定

由于雙輸出銑頭受制造精度和工藝的影響，存在一定的誤差和差異，使用時需要測量標(biāo)定立銑頭長度，

臥銑頭長度，主軸軸線在X和Y向上的偏置。

2.1 立臥銑頭長度測量標(biāo)定

立銑頭長度測量標(biāo)定如圖2所示。操作步驟如下:

(1)將百分表打到立銑頭主軸端部，記入此時Z值，為Z1。

(2)將百分表打到臥銑頭主軸頭最低點(diǎn)，記入此時Z值，為Z2。

(3)用游標(biāo)卡尺測量臥銑頭的直徑，記為d。那么主軸頭的長度L1計(jì)算公式為:L1=Z1-(Z2-d/2)

臥銑頭長度測量標(biāo)定如圖3所示。操作步驟如下:

(1)將百分表打到臥銑頭主軸頭端部，記入此時Y值，為Y1。

(2)將百分表打到立銑頭主軸頭左邊側(cè)面，記入此時Y值，為Y2。

(3)用游標(biāo)卡尺測量立銑頭的直徑，記為d。那么主軸頭的長度L2計(jì)算公式如下:

2.2 主軸軸線X和Y向偏置

主軸軸線X向偏置測量標(biāo)定如圖4所示。操作步驟如下:

(1)將對刀儀裝在立銑頭上，找到工件X方向的中心，記為X1。

(2)將對刀儀裝在臥銑頭上，找到工件X方向的中心，記為X2。

(3)主軸軸線X偏置距離為:X=X1-X2。

主軸軸線Y向偏置測量標(biāo)定如圖4所示。操作步驟如下:

(1)將對刀儀裝在立銑頭上，找到工件Y方向的中心，記為Y1。

(2)將對刀儀裝在臥銑頭上，找到工件Y方向的中心，記為Y2。

(3)主軸軸線Y偏置距離為:Y=Y1-Y2。

3 加工平面的確定

五面體工件在加工時，只需要定義一個編程原點(diǎn)，系統(tǒng)就要根據(jù)當(dāng)前臥頭的位置，自動建立相應(yīng)的工件坐標(biāo)系。人面朝加工側(cè)面，右邊為X軸正向，上邊為Y軸正向，外邊為Z軸正向。如圖5。

定義加工平面確定代碼G1001和平面取消代碼G1002。G代碼宏程序如下:

通過調(diào)用G1002指令來取消當(dāng)前加工坐標(biāo)平面，坐標(biāo)系恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)的笛卡爾坐標(biāo)系。

4 臥銑頭分度軸回零

臥銑頭分度軸回零操作定義G1008指令代碼，當(dāng)臥銑頭功能出現(xiàn)異常問題時，調(diào)用G1008固定循環(huán)來進(jìn)行分度軸回零操作，從而保證機(jī)床能夠正常使用五面體功能進(jìn)行加工。設(shè)計(jì)G1008宏代碼程序如下:

5 臥銑頭分度軸定位

臥銑頭分度軸定位操作定義G1009指令代碼，通過G1009調(diào)用固定循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)銑頭定位。格式如下:G1009 O_。其中:O_表示臥銑頭定位角度

在使用銑頭旋轉(zhuǎn)時，需要設(shè)定此時銑頭的方向。診斷-＞宏變量-＞用戶宏，如圖6。

＃54001表示當(dāng)前的側(cè)銑頭角度，＃54002表示當(dāng)前的側(cè)銑頭角度。

G1009宏代碼程序如下:

6 臥銑頭松開夾緊PLC控制

梯形圖見圖7。

7 雙輸出銑頭應(yīng)用

7.1 臥銑頭定位及對刀示例

宏代碼程序如下:

7.2 臥銑頭攻絲示例

宏代碼程序如下:

8 結(jié)語

本文基于華中818C數(shù)控系統(tǒng)，介紹了五面體加工機(jī)床上廣泛使用的立臥雙輸出銑頭的控制實(shí)現(xiàn)及操作應(yīng)用，通過在龍門機(jī)床上具體的操作使用，能夠很好地完成五面體工件的加工。