海德漢系統多軸加工技術應用

李正望 劉國航 牛雪平

（鄭州飛機裝備有限責任公司，河南 鄭州 450005）

1 空間角的概述

PLANE的3個空間角：SPA、SPB、SPC；

作用：定義加工面，在程序中應用如下：

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，為通過最多3個圍繞機床固定坐標系統旋轉的空間角定義一個加工面。旋轉順序必須嚴格遵守：先圍繞A軸旋轉，然后B軸，再C軸。

圖1

1.2 一些功能指令應用如下：

MOVE命令：PLANE功能自動將旋轉軸定位到所計算的位置值處。刀具相對工件的位置保持不變。TNC將在線性軸上執行補償運動。

TURN命令：PLANE功能自動將旋轉軸定位到所計算的位置值處，但只定位旋轉軸。TNC將不對線性軸執行補償運動。（必輸入項）

STAY命令：需要在另一個定位程序段中定位旋轉軸

在C軸回轉工作臺的機床上，系統提供了一個指定變換類型的功能如下：

COORD ROT （坐標旋轉） ：用于指定PLANE功能只將坐標系旋轉到已定義的傾斜角位置?；剞D工作臺不動；進行純數學補償。

TABLE ROT（工作臺旋轉） ：用于指定PLANE功能將回轉工作臺定位到已定義的傾斜角。通過旋轉工件進行補償。

2 在CATIA中如何計算空間角：SPA、SPB、SPC

舉例下圖為具有復合角度加工型面的零件：

圖2

2.1 測量該平面與XY平面的夾角（5.196）正負根據笛卡爾坐標系判斷

2.2 在catia的造型設計模塊里使用相交的命令（需要做兩個平面）

2.3 測量交線與X軸的角度（73.264）正負根據笛卡爾坐標系判斷

2.4 最終坐標系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 確定旋轉軸的正確定位位置指令SEQ應用

TNC系統用定義加工面的位置數據計算機床上實際存在的旋轉軸的正確定位位置。SEQ指令可以指定TNC執行哪種方法。在生產加工中深入理解并應用SEQ指令，可以控制機床旋轉達到理想的旋轉位置，從而避免加工中零件干涉，刀具超出行程等關鍵技術問題。不同機床結構其SEQ的方向也不同；如下圖：

圖3

3.1 干涉問題及解決措施

選用機床：DMF180

控制系統：TNC530

機床旋轉軸：B軸與工作臺C軸

B軸加工行程：-100°到100°

加工問題：如下圖，零件較大，導致放置在工作臺中C軸旋轉的實際角度過大，從而與設備護板發生干涉。

圖4

要加工零件翅膀左右兩側的復合平面，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 翅膀右側加工應用SEQ+是正確的，如果此時選擇SEQ-指令則工作臺旋轉角度過大會發生干涉。造成后果就是零件與設備相撞，設備受損、零件報廢，損失無法估量。此時可以應用VERICUT仿真對零件在設備上的旋轉狀態進行模擬。在加工翅膀左側就要應用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 超行程問題及解決措施

選用機床：DMU100P

控制系統：TNC530

機床旋轉軸：B軸與工作臺C軸，B軸為A軸與B軸復合45°的轉軸。

B軸加工行程：-30°至180°

加工零件翅膀處復合平面時（如下圖），Y軸行程使零件在加工時，遇到過行程報警。

圖5

通過SEQ指令的正負，調整機床在加工時選擇合適的旋轉實際位置從而避免過行程的產生。

但由于其B軸行程負角度只有30°，其SEQ-的旋轉角度只有30°，旋轉角度過大超過30°，也將無法實現。

4 結語

本文對五軸機床中的程序坐標系旋轉指令進行了分析與研究，通過對PLANE的一些指令角度的精確計算，運用SEQ功能，確定機床的實際存在的旋轉軸正確位置，并合理利用SEQ可以解決干涉和行程問題。通過編程指令控制工件坐標系旋轉實現對具有傾斜特征的對象部位進行定位加工；最大限度地利用機床工作空間，提高零件的加工質量。這些關鍵技術的掌握，不僅提高了公司先進制造技術理論水平，也有利于現有設備資源的充分利用，提高生產效率。

［1］章晶.實現多軸數控高性能加工的控制方法研究［D］.廣東：廣東工業大學，2013.