在数控卧式镗床上利用U 轴进行复合加工

在
卧式加工中心
的发展过程中，普通的x、y、z 轴配合主轴已经很难满足现代加工的要求。在液压气动、工程机械、石油化工设备、汽车、机车车辆、电力设备等行业中，以桥体、差速器壳体、泵体及阀体类零件为主要加工对象，此类零件由于自身结构特点，常有2 英寸以上的锥管螺纹加工；泵体及阀体结合端面常有弧形或异型密封槽，其密封性要求非常高；大量的直径不同的同轴孔系使得此类零件的加工在普通的卧式加工中心上难以实现，需要有b 轴、u 轴、w 轴等轴联动实现复合加工。   为了解决此类零件的加工，机床制造商和刀具制造商都推出了具备u 轴的解决方案。
一、 具备u 轴功能的
刀具
      此类刀具配有cnc 控制单元与机床伺服系统连接(有关技术协议需事先与机床制造商讨论)，另配有连接轴完成驱动，用以实现u 轴与z 轴联动，可以完成锥孔、r 面、车螺纹等加工。选配的探头可进行自动测量、自动加工、提高加工精度。此方法对于普通卧式加工中心临时追加u 轴功能可以满足要求。但是，在实际使用过程中，具备u 轴功能的刀具存在下列不足之处：
(1) 刀具的伺服单元及机械结构空间有特殊要求；
(2) 自身结构较单薄，不适用于强力切削；
(3) 对于孔径差别大的或加工內容有区别的加工，仍需采用多把u 轴功能的刀具，由于这是专用刀具，价格昂贵，所以很不经济。
二、 具备u 轴的
卧式加工中心
      日本新泻铁工(nagita)开发生产的bfn 系列复合加工中心带来了新的概念，其u 轴功能不仅仅解决了上述异型件的加工问题，同时也大大减少了刀具使用数量，提高了刀具集成化。其主要特点为：
(1) u 轴单元直接安装于高刚性主轴端部，驱动单元通过主轴内部的齿轮、齿条传动实现，使得u 轴刚性大大加强；
(2) u 轴行程为50mm，最大镗孔直径可达300 mm；
(3) 刀柄形式为1/10 的短锥、端面双接触刀柄，适用于高精度强力重切削：
(4) 采用独特u 轴冷却系统，与u 轴保持同步旋转，增强刀刃冷却效果；
(5) 配有专用编程辅助软件(snap3)，可简化、优化编程及程序调试；
(6) 另配有自动探测、补偿系统作为选择功能(机内非换刀式)，自动完成“粗加工 → 孔径自动测量 → u 轴自动补偿 → 精加工”全过程。
      nigata 的专用编程辅助软件(snap3)以宏程序的型式编制，依靠宏程序执行器调用，既提高程序调用速度又释放用户宏程序可用空间。且用户应用snap3 专用编程软件编制加工程序，仅需依照加工轮廓的纵剖面，给出各拐点坐标值即可，宏程序自动安排加工工步，减少计算量及人为错误。但这种复合加工中心在机械结构及软件支持上还需进一步完善。
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