車銑復(fù)合機床B軸應(yīng)用

　　在車/銑床中有一種B軸機床，它是一種包括5坐標銑削功能的車床。獲得B軸機床既需要大量資金方面的投資，同時還需要花費很多時間。與不帶B軸配置類似功能的車/銑床相比，帶B軸機床的價格要高出近20%。但是，對于可以從B軸加工中獲益的工廠而言，B軸機床所帶來的生產(chǎn)率方面的增益表明這種投資是非常值得的。

　　B軸基本原理

　　Methods Machine Tools Inc.是一家機床進口公司，并是Nakamura-Tome機床在美國的獨家經(jīng)銷商，該公司要頻繁地與潛在買主討論B軸機床的基本原理，以確保他們能夠完全理解這種機床的能力。Methods公司告訴其潛在客戶這樣一個標準定義：B軸機床將臥式/立式車床的車削功能與5坐標加工中心的銑削及加工功能結(jié)合為一體。

　　與傳統(tǒng)車/銑床一樣，B軸機床配備Z-X(車削)和C(回轉(zhuǎn)銑削)軸控制。B軸頭用作銑削主軸或車/鏜刀夾，從而使機床可以通過單次裝夾來完成所有的銑削和車削操作。這些機床還可以控制Y軸進行偏心銑削操作。但是，正是B軸功能才使得這些機床與其它機床不同。B軸被定義為繞Y軸旋轉(zhuǎn)，該第五坐標軸的定位使得可以進行復(fù)合角度加工。B軸功能使機床可以完全支持5軸分度銑削及3維/5軸聯(lián)動的自由形狀銑削加工。

　　整個零件，單次裝夾

　　B軸機床提高了零件精度，因為它們在車削和銑削加工的特征之間保持了更高的公差。例如，當在某臺B軸機床上加工一刀體時，在銑削和車削工序之間保持幾何公差非常容易。與傳統(tǒng)車/銑床一樣，通過單次裝夾，消除了將零件從車床換到銑床而引起的誤差。對于需要只有B軸機床才可以完成車削和多軸銑削操作的零件而言，要保持各個特征之間的幾何公差，使用多個基準之間較小的公差就顯得特別重要。

　　如果配備雙主軸，則B軸機床擴展的加工范圍使得它既可以在工件前面又可以在工件后面進行車削和銑削加工。每個主軸(主主軸和次主軸)都起工件夾持作用，這樣可以在零件前面或后面進行五坐標聯(lián)動切削，從而通過一次裝夾來完成整個零件的加工。以前需要4次裝夾(前車削、后車削、前銑削、后銑削)的工件，在帶B軸功能的機床上可以減少到1次裝夾。

　　配備一個下位轉(zhuǎn)塔的多主軸B軸機床進一步提高了單次裝夾的零件加工能力。參見圖1，在這種配置中，當其它轉(zhuǎn)塔刀具在對置主軸上操作時，B軸頭可以同時操作，因此可以進行同步聯(lián)動操作。換言之，即可以在零件的前后同時進行切削。

　　此外，各個工廠還要考慮不一定具有B軸特征(復(fù)合角和/或多面上的特征)但依然需要銑削和車削加工的“意外”零件。例如，一個公司可能加工需要B軸加工的液壓零件子集，但卻發(fā)現(xiàn)大部分的工件既需要傳統(tǒng)銑削，又需要車削加工。對于這種工廠，購買一臺B軸機床可以滿足車/銑加工的全部需求。

　　簡化編程

　　一旦一個公司確定，B軸機床符合其需求及零件生產(chǎn)需要，則主要的問題是確保CNC編程員擁有可以為這些機床進行編程的CAM工具。有效的CAM軟件通過提供高效生成、優(yōu)化并驗證CNC程序的工具使工廠可以充分利用B軸機床的功能。觀察操作中的B軸機床(特別是第一次)有可能是非常嚇人的-它那復(fù)雜的配置、同時加工以及不垂直的多軸刀具運動等確實嚇人。因此，CAM系統(tǒng)必須使編程員可以完全控制機床的所有運動。這種控制簡化了對這種復(fù)雜機床編程的挑戰(zhàn)，這種軟件的可獲得性可以鼓勵更多工廠考慮這種設(shè)備在生產(chǎn)率方面的優(yōu)點。

　　CAM軟件開發(fā)公司DP Technology開始研究在B軸機床上加工工件的編程問題時，它意識到采用一種完全集成銑/車編程環(huán)境的系統(tǒng)可簡化這些機床的編程，并給各大工廠提供對B軸零件進行高效而精確編程所需要的靈活性�；�本上，集成編程環(huán)境意味著工廠無須在一個軟件應(yīng)用程序中進行零件車削部分而在另一個軟件應(yīng)用程序中完成零件銑削部分，然后再試圖將它們有效地協(xié)調(diào)起來。

　　為此，該公司開發(fā)了Esprit SolidMillTurn產(chǎn)品。該軟件于2003年3月發(fā)行，提供2～5軸銑削加工循環(huán)套件，包括3軸和5軸聯(lián)動3維多面/整體加工，同時還支持諸如車端面、鏜、開槽、車螺紋等車削循環(huán)。該程序具有很高的靈活性，編程員可以以任意組合在單個工件上使用銑削和車削循環(huán)-在零件前面或后面，在主主軸和次主軸上，用上位B軸頭或下位轉(zhuǎn)塔等。

　　作為該軟件的一部分，對B軸機床特別重要的一個編程工具是“工作平面”。每個零件特征都被自動分配到最合適的“工作平面”，從而簡化B軸加工的零件編程操作。由“工作平面”來定義C和B軸的定位，簡化位于復(fù)合角上的鉆削和銑削特征(B軸特征)。參見圖3。例如，為了以一定的角度鉆孔，不必編程聯(lián)動的X和Z軸，編程員可以用“工作平面”來定義C和B軸的角度，從而自動旋轉(zhuǎn)Z-X坐標系并且只要求編程員規(guī)定單個Z軸運動即可。實際上，機床將移動X和Y軸來加工該孔�！肮ぷ髌矫妗笔褂脩艨梢栽O(shè)立“局部坐標系”，簡化了用于產(chǎn)生某給定特征的G代碼，并使操作員更容易理解。

　　通過單個界面對加工工序進行同步和優(yōu)化，這樣的軟件工具對于組織車/銑程序是很有用的。DP Technology公司相信，有效的同步工具可以完全集成所有加工，不僅提供組合的顯示窗口，列出銑削和車削工序及其相關(guān)的循環(huán)時間，同時還對視圖進行自適應(yīng)，以滿足機床所支持的轉(zhuǎn)塔、加工頭或主軸數(shù)量的需要。在邏輯上，這樣做簡化了編程，只需用戶在一個位置弄清楚零件加工的方式即可。

　　在B軸加工中，自動計算循環(huán)時間的工時研究與綜合刀具模擬及驗證功能的結(jié)合在B軸加工中具有非常重要的意義，其中刀具碎裂是各工廠始終關(guān)心的問題。使用B軸機床的工廠將發(fā)現(xiàn)，可以編程設(shè)定一系列銑削和車削操作、優(yōu)化循環(huán)時間、并在編程過程中的任何點模擬這些操作以證實不存在撞刀現(xiàn)象等功能是非常有用的。

　　為了有效地驗證CNC程序，如果模擬確切地與機床操作類似，則它具有非常重要的意義。例如，Esprit的“機床設(shè)置”提供了這樣一個界面，其中各工廠可以定義自己特定機床的轉(zhuǎn)塔和主軸的配置和數(shù)量，以確保精確模擬。此外，為了提供B軸加工的有效編程，該CAM系統(tǒng)在屏幕上顯示整個零件連同機床的關(guān)鍵運動部件(主軸、轉(zhuǎn)塔、B軸頭、刀具)，而不僅僅是零件部分，以防止?jié)撛诘淖驳妒鹿拾l(fā)生，特別是在同步聯(lián)動加工或從主主軸往次主軸轉(zhuǎn)移零件時。參見圖4。一旦生成并驗證了刀具路徑，后處理器就會為所有的銑削和車削操作形成G代碼程序。這一點相對于需要用戶對車削和銑削刀具路徑單獨進行后處理，然后再將它們合并到一個程序從而下載到車間的軟件而言，具有很大的優(yōu)點。