jic35導(dǎo)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(jī)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(jī)床伺服系統(tǒng)連接（有關(guān)技術(shù)協(xié)議需事先與機(jī)床制造商討論），另配有連接軸完成驅(qū)動，用以實(shí)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(jìn)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(shí)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(jī)械結(jié)構(gòu)空間有特殊要求；
（2）自身結(jié)構(gòu)較單薄，不適用于強(qiáng)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(jì)。
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(fù)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(diǎn)為：
（1）u軸單元直接安裝于高剛性主軸端部，驅(qū)動單元通過主軸內(nèi)部的齒輪、齒條傳動實(shí)現(xiàn)，使得u軸剛性大大加強(qiáng)；
（2）u軸行程為50mm，zui大鏜孔直徑可達(dá)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(qiáng)力重切削：
（4）采用*u軸冷卻系統(tǒng)，與u軸保持同步旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)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(bǔ)償系統(tǒng)作為選擇功能（機(jī)內(nèi)非換刀式），自動完成“粗加工→孔徑自動測量→u軸自動補(bǔ)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(yīng)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(diǎn)坐標(biāo)值即可，宏程序自動安排加工工步，減少計(jì)算量及人為錯誤。但這種復(fù)合加工中心在機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件支持上還需進(jìn)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(qiáng)大的控制功能，可實(shí)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(dá)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(shí)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(jī)床參數(shù)設(shè)定中基本幾何軸設(shè)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(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算時，必須插補(bǔ)平面，即在g17、g18、g19平面中進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)x、y、z、b、u、w軸等軸聯(lián)動實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。因此在使用u軸與z軸聯(lián)動完成復(fù)合加工之前，必須*行幾何軸轉(zhuǎn)換，將u軸轉(zhuǎn)換為*幾何軸（x軸），在g18平面中進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，完成直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。
如何來進(jìn)行幾何軸轉(zhuǎn)換呢？我們接下來介紹sinumerik840d系統(tǒng)中的幾何軸轉(zhuǎn)換指令geoax，其指令格式為：
geoax（n，channelaxis,n,channelaxis,…）
n………所需轉(zhuǎn)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(jié)果是將通道軸xx轉(zhuǎn)換為*幾何軸（x軸），將通道軸yy轉(zhuǎn)換為第二幾何軸（y軸），通道軸zz轉(zhuǎn)換為第三幾何軸（z軸）。這就是tk6113數(shù)控臥式鏜床機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定的幾何軸的基本配置。在程序中用指令geoax（）調(diào)用機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定的幾何軸的基本配置。我們利用幾何軸轉(zhuǎn)換指令geoax（1，u）將u軸轉(zhuǎn)換為*幾何軸（x軸）后，就可以利用u軸與z軸進(jìn)行插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)鏜錐孔、車端面弧形或異型密封槽等復(fù)合加工。此外，將u軸轉(zhuǎn)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(xiàn)：機(jī)電商情網(wǎng)