為了解決這些矛盾托俯，刀具制造商推出了具備U軸功能的刀具举农。此類刀具配有CNC控制單元與機床伺服系統(tǒng)連接（有關(guān)技術(shù)協(xié)議需事先與機床制造商討論）虑凛，另配有連接軸完成驅(qū)動蔫浆。以此實現(xiàn)U軸與Z軸聯(lián)動殖属，可以完成錐孔、R面瓦盛、車螺紋等加工洗显。選配的探頭可進行自動測量、自動加工原环、提高加工精度墙懂，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橡卤。但是，在實際使用過程中损搬。具備U軸功能的刀具存在下列不足之處：（1）刀具的伺服單元及驅(qū)動單元的連接與安裝對機床的系統(tǒng)功能及機械結(jié)構(gòu)空間有特殊要求；（2）自身結(jié)構(gòu)較單薄柜与，不適用于強力重切削功跑；（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軸功能的刀具谤变，由于這是專用刀具荞谬，價格較昂貴，所以很不經(jīng)濟适系。
   
    在臥式加工中心的發(fā)展過程中字拗，普通的X、Y高骑、Z軸配合主軸已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代加工的要求蝠盘，針對多功能及復(fù)合加工的要求、人們又開發(fā)了B辈殃、W苔免、U軸及各軸聯(lián)動以實現(xiàn)復(fù)合加工。筆者現(xiàn)僅就打軸加工的應(yīng)用進行討論债案。

    在液壓氣動更启、工程機械、石油化工設(shè)備截型、汽車趴荸、機車車輛及電力設(shè)備等行業(yè)中，以橋殼宦焦、差速器殼體泵體及閥體類型的零件為主要加工對象发钝。此類零件在使用臥式加工中心加工中，由于其自身結(jié)構(gòu)特點及對加工方式的特殊要求赶诊，主要存在有下列問題：其一笼平，此類零件有大量的內(nèi)徑不同的同軸孔系且同軸度要求高；其二舔痪，有些泵體和閥體對其密封性要求非常高寓调；另外還由于其它各種原因，使得此類零件的加工往往依賴專機锄码。

2 具備U軸的臥式加工中心

    日本新瀉鐵工（NIGATA）開發(fā)生產(chǎn)的BFN系列復(fù)合臥式加工中心賦予了傳統(tǒng)臥式加工中心新的概念夺英，其U軸功能不僅僅解決了上述異型件的加工問題，同時對于普通加工也大大減少了刀具使用數(shù)量滋捶，提高刀具集成化痛悯。其主要特點為：

U軸單元直接安裝于高剛性主軸端部余黎，驅(qū)動單元通過主軸內(nèi)部的齒輪、齒條傳動實現(xiàn)凄在，使得U軸的剛性大大提高才擒；

U軸行程為50mm，最大鏜孔直徑可達300mm舞懦；

刀柄形式為1/10的短錐善瞧、端面雙接觸刀柄，適用于高精度強力重切削毕蕉；

采用獨特U軸冷卻系統(tǒng)蓬肢，與U軸保持同步回轉(zhuǎn)，增強刀刃冷卻效果乙笛；

配有專用編程輔助軟件（SNAP3）魂中，簡化、優(yōu)化編程及程序調(diào)試刽室；

另有自動探測香题、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”全過程缝帝。

比較BFN復(fù)合加工中心與傳統(tǒng)加工中心的加工工藝：

傳統(tǒng)加工中心 BFN復(fù)合加工中心

刀具：14把 刀具绊寻；4把（另需探測頭1把）

1.?52 粗鏜； 1.?42～?68及端面粗加工悬秉；

2.?52 半精鏜澄步； 2.?42～?68精加工；

3.?52 精鏜和泌； 3.?98 精加工村缸；

4.?68 粗鏜； 4.各端面精加工：

5.?68 半精鏜 

6.?68 精膛 

7.?98 外圓及端面粗武氓、半精加工梯皿；

8.?98 外圓精鏜

9.?42 粗鏜；

1O.?42半精鏜县恕；

11.?42精鏜东羹；

12.?64粗鏜；

13.?64半精鏜忠烛；

14.?64精鏜属提。

    僅此例可見、BFN復(fù)合加工中心大大減少刀具數(shù)量及輔助時間美尸，體現(xiàn)了其復(fù)合加工的特性冤议。

    上述諸多特點中，使用U軸加工時程序的編制與調(diào)試與使用者關(guān)系最為密切幼氏，且較一般數(shù)控加工程序有區(qū)別粪畔。NIGATA的專用編程輔助軟件（SNAP3）以宏程序的形式編制绸秸，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支际。其具體功能包括：

內(nèi)徑加工：G66.1 P8001匠似；

外徑加工：G66.1 P8002；

端面V型孔粗加工：G65 P8003钉拯；

端面V型孔精加工：G65 P8004漓惕；

階梯端面加工；G66.1 P8005决榔；

階梯端面反向加工：G66.1 P8005；

外螺紋加工：G117 M332菜犀；

內(nèi)螺紋加工：G117 M333乡鼻；

外錐螺紋加工：G117 M336；

內(nèi)錐螺紋加工：G117 M335栽斑；

U軸坐標(biāo)系設(shè)定功能艇挨；

刀具刀尖圓角左補償：G66.1 P8041；

刀具刀尖圓角右補償：G66.1 P8042韭赘；

U 軸位置補償功能：G101缩滨。

    用戶應(yīng)用SNAP3編制加工程序，僅需依照加工輪廓的縱剖面泉瞻，給出各拐點坐標(biāo)值即可脉漏，宏程序自動安排加工工步，減少計算量及人為錯誤袖牙。反之侧巨，如果僅配置U軸功能而無類似的軟件支持，編制加工程序?qū)⑹欠浅７爆嵉墓ぷ鞅薮铩Ａ硗馑境溃脩艨筛鶕?jù)實際經(jīng)驗，調(diào)整一些宏參數(shù)來調(diào)整切削工步分配及每工步的切削參數(shù)以達到理想精度與尺寸畴蹭。

3 存在的問題

    使用U軸加工坦仍，離心力的影響是不可避免的（即便機床具有平衡配重機構(gòu)）。NIGATA為此專門設(shè)計了G101-U軸位置補償功能叨襟。但是堆嘿，主軸回轉(zhuǎn)時的離心力，受刀具重量围娃、長度技乡，回轉(zhuǎn)速度，切削狀態(tài)等因素影響而成為一個不定量碎痘。筆者根據(jù)實際使用經(jīng)驗認(rèn)為技碍，僅僅依靠“G101-U軸位置補償功能”是不夠的皇苫，需要一至二次試切，根據(jù)切削數(shù)據(jù)云许，改變刀具補償值以達到目標(biāo)尺寸烈拉。這些經(jīng)驗補償值可作為自己的數(shù)據(jù)庫，以備將來需要辣候。

    同樣出于離心力的考慮牛拭，機床對于U軸使用時的最高主軸回轉(zhuǎn)速度予以強行設(shè)置，（當(dāng)然可以通過修改參數(shù)值重新設(shè)置大熟，但出于安全考慮割扬，不推薦。）所以偿荷，對于需要高速加工的材料（例如：鋁材）窘游，加工效果不太理想無油軸承。

    綜上所述跳纳，具備U軸功能的臥式加工中心無論從異型工件加工上還是提高加工效率忍饰、降低加工成本上，都是一種值得推廣的機型寺庄。但同時艾蓝，這種復(fù)合加工中心在機械結(jié)構(gòu)及軟件支持上還有進一步完善的必要。
 
 

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