海德漢系統(tǒng)多軸加工技術(shù)應(yīng)用

李正望 劉國(guó)航 牛雪平

（鄭州飛機(jī)裝備有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450005）

1 空間角的概述

PLANE的3個(gè)空間角：SPA、SPB、SPC；

作用：定義加工面，在程序中應(yīng)用如下：

G00 G90 PLANE SPATIAL SPA-45 SPB0 SPC0 TURN F5000 SEQ+TABLE ROT

……

G00 G90 G40 M140 MB MAX

PLANE RESET STAY

1.1 上面程序中的前面部分：G00 G90 PLANE SPATIAL SPA-45 SPB+0 SPC+0，為通過(guò)最多3個(gè)圍繞機(jī)床固定坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的空間角定義一個(gè)加工面。旋轉(zhuǎn)順序必須嚴(yán)格遵守：先圍繞A軸旋轉(zhuǎn)，然后B軸，再C軸。

圖1

1.2 一些功能指令應(yīng)用如下：

MOVE命令：PLANE功能自動(dòng)將旋轉(zhuǎn)軸定位到所計(jì)算的位置值處。刀具相對(duì)工件的位置保持不變。TNC將在線性軸上執(zhí)行補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。

TURN命令：PLANE功能自動(dòng)將旋轉(zhuǎn)軸定位到所計(jì)算的位置值處，但只定位旋轉(zhuǎn)軸。TNC將不對(duì)線性軸執(zhí)行補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。（必輸入項(xiàng)）

STAY命令：需要在另一個(gè)定位程序段中定位旋轉(zhuǎn)軸

在C軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床上，系統(tǒng)提供了一個(gè)指定變換類型的功能如下：

COORD ROT （坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)） ：用于指定PLANE功能只將坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到已定義的傾斜角位置?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)不動(dòng)；進(jìn)行純數(shù)學(xué)補(bǔ)償。

TABLE ROT（工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)） ：用于指定PLANE功能將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)定位到已定義的傾斜角。通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件進(jìn)行補(bǔ)償。

2 在CATIA中如何計(jì)算空間角：SPA、SPB、SPC

舉例下圖為具有復(fù)合角度加工型面的零件：

圖2

2.1 測(cè)量該平面與XY平面的夾角（5.196）正負(fù)根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系判斷

2.2 在catia的造型設(shè)計(jì)模塊里使用相交的命令（需要做兩個(gè)平面）

2.3 測(cè)量交線與X軸的角度（73.264）正負(fù)根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系判斷

2.4 最終坐標(biāo)系X軸是交線方向，Z軸與平面垂直。

指令嵌入程序如下：

G00 G90 PLANE SPATIAL SPA+5.196 SPB+0 SPC+73.264 TURN F5000 SEQ+ TABLE ROT

3 確定旋轉(zhuǎn)軸的正確定位位置指令SEQ應(yīng)用

TNC系統(tǒng)用定義加工面的位置數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)床上實(shí)際存在的旋轉(zhuǎn)軸的正確定位位置。SEQ指令可以指定TNC執(zhí)行哪種方法。在生產(chǎn)加工中深入理解并應(yīng)用SEQ指令，可以控制機(jī)床旋轉(zhuǎn)達(dá)到理想的旋轉(zhuǎn)位置，從而避免加工中零件干涉，刀具超出行程等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。不同機(jī)床結(jié)構(gòu)其SEQ的方向也不同；如下圖：

圖3

3.1 干涉問(wèn)題及解決措施

選用機(jī)床：DMF180

控制系統(tǒng)：TNC530

機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸：B軸與工作臺(tái)C軸

B軸加工行程：-100°到100°

加工問(wèn)題：如下圖，零件較大，導(dǎo)致放置在工作臺(tái)中C軸旋轉(zhuǎn)的實(shí)際角度過(guò)大，從而與設(shè)備護(hù)板發(fā)生干涉。

圖4

要加工零件翅膀左右兩側(cè)的復(fù)合平面，程序必須要考慮SEQ的方向。程序：

G00 G90 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB+5.196 SPC16.736 TURN F5000 SEQ+ TABLE ROT 翅膀右側(cè)加工應(yīng)用SEQ+是正確的，如果此時(shí)選擇SEQ-指令則工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大會(huì)發(fā)生干涉。造成后果就是零件與設(shè)備相撞，設(shè)備受損、零件報(bào)廢，損失無(wú)法估量。此時(shí)可以應(yīng)用VERICUT仿真對(duì)零件在設(shè)備上的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行模擬。在加工翅膀左側(cè)就要應(yīng)用SEQ-指令，程序如下：

G00 G90 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB+5.196 SPC+163.26 TURN F5000 SEQ- TABLE ROT

3.2 超行程問(wèn)題及解決措施

選用機(jī)床：DMU100P

控制系統(tǒng)：TNC530

機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸：B軸與工作臺(tái)C軸，B軸為A軸與B軸復(fù)合45°的轉(zhuǎn)軸。

B軸加工行程：-30°至180°

加工零件翅膀處復(fù)合平面時(shí)（如下圖），Y軸行程使零件在加工時(shí)，遇到過(guò)行程報(bào)警。

圖5

通過(guò)SEQ指令的正負(fù)，調(diào)整機(jī)床在加工時(shí)選擇合適的旋轉(zhuǎn)實(shí)際位置從而避免過(guò)行程的產(chǎn)生。

但由于其B軸行程負(fù)角度只有30°，其SEQ-的旋轉(zhuǎn)角度只有30°，旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大超過(guò)30°，也將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)五軸機(jī)床中的程序坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令進(jìn)行了分析與研究，通過(guò)對(duì)PLANE的一些指令角度的精確計(jì)算，運(yùn)用SEQ功能，確定機(jī)床的實(shí)際存在的旋轉(zhuǎn)軸正確位置，并合理利用SEQ可以解決干涉和行程問(wèn)題。通過(guò)編程指令控制工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)具有傾斜特征的對(duì)象部位進(jìn)行定位加工；最大限度地利用機(jī)床工作空間，提高零件的加工質(zhì)量。這些關(guān)鍵技術(shù)的掌握，不僅提高了公司先進(jìn)制造技術(shù)理論水平，也有利于現(xiàn)有設(shè)備資源的充分利用，提高生產(chǎn)效率。

［1］章晶.實(shí)現(xiàn)多軸數(shù)控高性能加工的控制方法研究［D］.廣東：廣東工業(yè)大學(xué)，2013.