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角度頭是一種常見的機床附件?？梢酝瓿摄娤鳌@孔、攻絲、鏜削等加工工序。其優(yōu)勢在于，能實現(xiàn)立臥轉(zhuǎn)換五面加工，完成特定角的度斜面加工。一些使用傳統(tǒng)方法無法加工的狹窄空間、深腔內(nèi)槽等，也可以用角度頭加工。使用角度頭能減少工件裝夾次數(shù)，提高機加工的精度和效率。  圖1 直角角度頭銑削加工 角度頭分類 常見的角度頭按類型可分：固定角度型，萬能型和特殊型等。它們廣泛使用于航空航天，汽車，模具，電子等各種加工場合。 1) 單輸出直角角度頭 該類型的角度頭較為常見。剛性較佳，可廣泛應(yīng)用于各類場合。 2) 雙輸出直角角度頭 該角度頭采用雙向輸出，且雙向的同心精度、垂直精度較高。不僅可以免除手動轉(zhuǎn)角、打表校正的繁瑣，提高了生產(chǎn)加工效率。同時也避免了重復(fù)調(diào)效帶來的誤差，保證了加工的位置精度。這種角度頭適用于加工精度較高的復(fù)雜零件。 3) 萬向角度頭 又稱萬能角度頭。該角度頭刀具的旋轉(zhuǎn)中心線與機床主軸旋轉(zhuǎn)中心線所成角度可調(diào)?？烧{(diào)角度范圍一般為0~90度。但也有一些特殊的，可調(diào)范圍超過了90度。  使用角度頭的幾種情況 1) 某些精度要求高的工件。需要一次裝夾，多面加工。 2) 相對于基準面，進行任意角度的加工時。3) 加工孔中孔。銑頭等工具無法探進大孔中加工小孔時。4) 加工中心無法加工的斜孔、斜槽等。如發(fā)動機、箱殼的內(nèi)部孔、槽。5) 大型工件由于每次裝夾都耗時較長。盡量一次裝夾，多面加工，以節(jié)省裝夾時間。 角度頭銑削編程 下面是一個角度頭銑削輪轂內(nèi)腔的案例。  圖5 飛機輪轂3D示意圖 輪轂內(nèi)壁縱向分布有八個鍵條。每個鍵條 Z 向高度可達240mm，鍵條與內(nèi)壁相連接的圓角僅為 R2。每個鍵條上分布有上下兩個 M10 螺紋孔。如下圖紅色區(qū)域所示。  圖6 待加工位置 工藝路線 1) 粗加工插銑鍵條周邊。 2) 精銑鍵條上下平面和兩側(cè)R2圓角。 3) 用8.5mm鉆頭鉆M10底孔。 4) 攻絲M10螺紋孔 選擇機床 由于內(nèi)腔鍵條比較長，如果采用小直徑、大懸長的整體立銑刀，其剛性太差，容易斷刀。并且，鍵條上的圓孔必須橫向加工。因此，使用三軸機床無法完成加工?？梢赃x用 TT 結(jié)構(gòu)的五軸機床，用AC軸配合直線軸，采用3+2定向加工。但經(jīng)過機床仿真發(fā)現(xiàn)，在加工 M10孔時，A軸必須擺到90度的位置。但此時機床主軸整體會與零件干涉（如圖6中紅色區(qū)域）。所以，這種結(jié)構(gòu)的五軸機床也無法完成加工。  圖7 TT機床主軸與零件干涉 既使換成 HH 結(jié)構(gòu)的五軸機床，干涉問題依然存在，如下圖。  圖8 HH機床主軸與零件干涉 考慮到工件尺寸大分量重，最終選擇在 HH 結(jié)構(gòu)的五軸機床上，加掛專用的90°角度頭，來加工此零件。  此角度頭為 Gerardi RA200 型角度頭。專業(yè)定制，結(jié)構(gòu)緊湊。懸伸總長160mm，完全可以伸到腔體內(nèi)部。該角度頭可以安裝Φ3 - Φ10銑刀或鉆頭。最大可裝銑頭直徑Φ18mm。萬事具備，只欠東風(fēng)。最后需要考慮的是如何編制加工程序了。Mastercam 具有強大的角度頭編程功能。無論是90°單側(cè)頭、雙側(cè)頭，還是復(fù)合式萬能角度頭，都可以快捷地編出鉆孔和銑削刀路。加工位置準確無誤。刀路編制完成后，再進行仔細的加工過程仿真和后置處理，生成需要的 NC 程序。 機床仿真和后置處理 使用角度頭加工，機床仿真和后處理是非常重要的。由于工件結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜，五軸機床加掛角度頭后，機床運動更加復(fù)雜。機床與工裝夾具很容易發(fā)生干涉和碰撞。通過仿真，可以保證角度頭能安全地伸進工件內(nèi)腔進行加工。加工完后，能安全地退到指定的位置。機床模擬過程非常準確，模擬過程中如果某處有干涉，可以減慢模擬速度，仔細觀察干涉原因。及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。如果沒有模擬，就只能每條NC指令小心試錯，仔細調(diào)試了。這樣的效率非常低。所以，機床仿真能大大提高角度頭的編程效率，非常重要。 角度頭加工的后處理同樣重要。由于角度頭結(jié)構(gòu)特殊，其刀具軸并不平行于機床的主軸。以90度直角頭為例，其刀軸可以在水平面上360°范圍內(nèi)任意定向。并在這些方向上鉆孔、定向銑削和聯(lián)動銑削。因此，通常的后處理無法生成正確的NC程序。Mastercam具有強大的后處理平臺。能提供專業(yè)的角度頭后處理。生成的NC程序支持主流的機床結(jié)構(gòu)和主流的控制器。能完成角度頭在各個方向的鉆孔、銑面和曲面聯(lián)動銑削。 |
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