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在数控卧式镗床上利用U轴进行复合加工 作者: 高志强 交大昆机科技股份有限公司机床服务中心 前言 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。 三、 具备U轴的数控卧式镗床 我公司推出的数控卧式镗床 TK6113、TK6111 系列产品，其具有固定 平旋盘和可拆卸式平旋盘。平旋盘滑块（U 轴）为数控轴，利用 SINUMERIK840D数控系统强大的控制功能，可实现X、Y、Z、B、W、U轴任 意六轴四联动,能够很容易地完成上述异型件的加工，并且 U 轴行程为 350mm，最大镗孔直径可达Ф700 mm，极大地提高了加工范围。下面以TK6113 数控卧式镗床为例，利用SINUMERIK 840D数控系统实现U轴与Z轴联动， 完成锥孔、R面、车螺纹等加工。 对于 TK6113 数控卧式镗床,具有六个通道