角度動力頭在五坐標加工中心的應用

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1、角度動力頭在五坐標加工中心的應用　　摘要：隨著航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，航空產(chǎn)品的零、組件結構越來越復雜，特別是機匣類零件已經(jīng)從原有的外型凸臺結構向零件內腔過渡，形成內型凸臺與外型凸臺相結合的結構。伴隨著設計結構的復雜化、多樣化、內腔化，對數(shù)控加工的可達性要求也越來越高，進而角度動力頭與五坐標加工中心相配合使用便逐步得以應用?！　￡P鍵詞：航空產(chǎn)品機匣結構復雜加工中心角度頭　　1角度動力頭的作用　　角度動力頭的主要作用是將某機床主軸方向旋轉運動通過角度動力頭內的錐齒輪相互嚙合，從而改變與原主軸成一定角度的旋轉運動，并傳遞相應的扭矩，且通過角度動力頭的相應幾何尺寸，使得機床主軸的動力輸出在某方向上得

2、以延長，增加機床主軸的可達性，提高機床的可加工范圍，增強機床的加工能力?！　?角度動力頭與五坐標加工中心的連接　　2.1硬件連接4　　角度動力頭可以看作特殊的銑削刀具，故與機床主軸連接的刀柄應與相應的機床主軸配置刀柄進行配合使用。目前，五坐標加工中心的刀具刀柄接口一般采用ISO50圓錐刀柄，較為高級的機床也有采用HSK接口的刀柄。根據(jù)不同的主軸接口需選用相應刀柄接口的角度動力頭。然而，角度動力頭需要與機床主軸保持相對的固定關系（即角度動力頭應跟隨五坐標加工中心主軸做相應擺動，但與主軸的相對位置關系保持不變），故需要自制一個可以固定角度動力頭的裝置，此裝置對角度動力頭在與機床主軸連接過程

3、中主要限制角度動力頭主體的旋轉，使其在加工過程中避免因切削力及切削振動等因素造成的相對位置變化。　　2.2軟件連接　　目前國際主流五坐標加工中心操作系統(tǒng)多以西門子公司的Sinumerik_840D系統(tǒng)及海德漢公司的Heidenhain_iTNC530系統(tǒng)為主，因其系統(tǒng)的強大功能及強大的穩(wěn)定性被大多五坐標加工中心生產(chǎn)廠商所青睞?！　∫許inumerik_840D系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)對角度動力頭有專門的定義。該系統(tǒng)將角度動力頭定義為一種刀具，并根據(jù)角度動力頭的特點，定制屬于該刀具特有的刀具長度補償表格?！　”?刀具長度補償表　　其中，Geometry代表刀具幾何長度，Wear代表刀具磨耗，Ba

4、se代表基本長度補償，Length代表不同幾何軸的方向上的長度補償。以90°動力頭為例，當該動力頭在G18加工平面工作時，Length1代表坐標軸Y方向上的長度補償，Length2代表坐標軸X方向上的長度補償，Length3代表坐標軸Z方向上的長度補償。根據(jù)角度頭的設計尺寸及角度頭上所固定的刀具長度情況分別在各自對應的位置輸入相應的長度，進而完成角度頭在機床中的軟件連接設定?！　?角度動力頭在五坐標加工中心的應用實例　　3.1零件結構4　　某轉包零件系美國GE航空公司飛機發(fā)動機一號軸承支撐，該零件材料為AMS5659，為不銹鋼類合金，質量較輕。該零件系機匣類零件，零件外側分布五處凸臺，

5、零件內腔包含兩處.375-16UNJC-3B螺紋，并要求在該螺紋孔上端面劃窩，深度為0.508±0.254mm。其中一處螺紋孔位于零件上端面以下352.044mm，與水平成10.218°，該零件上端面開口直徑僅為Φ922mm。該零件結構導致五坐標加工中心主軸可達性受到制約，無法滿足加工要求?！　?.2五坐標加工中心簡介　　五坐標加工中心根據(jù)旋轉方式分類分為雙擺頭式五坐標加工中心、雙轉臺五坐標加工中心、一擺頭一轉臺五坐標加工中心；根據(jù)旋轉軸旋轉方式分類分為正交旋轉五坐標加工中心、非正交旋轉五坐標加工中心?！　「鶕?jù)我廠實際情況，我廠現(xiàn)有DMU125P五坐標加工中心，該加工中心是德瑪吉公司主

6、流產(chǎn)品，工作行程1250mm*880mm*800mm。該加工中心是非正交、一擺頭一轉臺五坐標加工中心，含有X、Y、Z三個線性軸及B、C兩個回轉軸，且滿足直角笛卡爾坐標系，可以五軸聯(lián)動加工零件。該設備刀具接口采用JT50錐通用接口。　　3.3角度動力頭簡介　　我廠使用的角度動力頭是奔馳公司90°直角彎頭，接口采用JT50錐刀柄與DMU125P五坐標加工中心接口相連接。該彎頭沿主軸方向有效長度為270.05mm，與之垂直方向有效長度為162.76mm?！　?.4加工過程　　1）采用“彎頭限位塊”4將角度動力頭與DMU125P五坐標加工中心主軸進行連接、固定，使角度動力頭與機床相對位置進行固

7、定?！　?）由于DMU125P五坐標加工中心為非正交45°一擺頭、一轉臺式加工中心，故需通過實驗確定彎頭刀尖方向，經(jīng)論證將角度動力頭刀尖指向機床X軸正方向可加工該結構零件，故數(shù)控加工平面應采用Y/Z加工平面（即G19平面），對角度動力頭與X軸進行“拉直”找正，跳動不大于0.01mm，鎖緊定位螺釘。　　3）確定加工平面后根據(jù)G19將角度動力頭各長度數(shù)據(jù)輸入刀具尺寸表中?！　∽⒁?，由于彎頭刀尖指向X+，與機床坐標系方向相同，故L3、L2應輸入負值。