西門子840d五軸聯(lián)動刀具補償及應(yīng)用

1、西門子840D五軸聯(lián)動刀具補償及應(yīng)用唐建明卞進澤(江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司，江蘇常州213012)摘要：通過對刀具軸、刀具補償、坐標變換的分析研究，介紹了五軸聯(lián)動刀具補償?shù)睦碚摷皯?yīng)用。關(guān)鍵詞：刀具軸、刀具補償、坐標變換1五軸聯(lián)動的結(jié)構(gòu)形式及其轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)臺主從關(guān)系五軸聯(lián)動的結(jié)構(gòu)形式及其轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)臺主從關(guān)系五軸聯(lián)動對葉輪、蝸輪、桁架的加工可以做到一次成型，加工效率高。它改變了以往三軸機床的由點成面、由線成面的加工方法，而且被加工零件的表面質(zhì)

2、量好、精度高。對復(fù)雜曲面只要指定刀具軸與零件曲面表面的位置關(guān)系，就可使復(fù)雜曲面的加工過渡光滑、不干涉、不過切，滿足曲面的要求。要能夠正常使用五軸聯(lián)動就必須使五軸刀具補償生效。五軸聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)軸是根據(jù)所圍繞的線性軸而確定的。繞X軸旋轉(zhuǎn)的為A軸，繞Y軸旋轉(zhuǎn)的為B軸，繞Z軸旋轉(zhuǎn)的為C軸，其旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)所對應(yīng)的線性軸的正方向按右手定則確定當然旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向也可不按右手定則而由系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)方向的參數(shù)設(shè)定。通常根據(jù)轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臺的組成情況大致可把五軸聯(lián)動分成

3、三種結(jié)構(gòu)型式：（a）兩個旋轉(zhuǎn)軸；（b）兩個轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)；（c）一個轉(zhuǎn)軸加一個轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。在確定了結(jié)構(gòu)型式后旋轉(zhuǎn)軸的主從關(guān)系也隨之確立，如表1所示：表1五軸聯(lián)動的三種旋轉(zhuǎn)類型[2]（Table1.Threerotationoptionsof5axismachining）結(jié)構(gòu)形式主從關(guān)系旋轉(zhuǎn)形式第一個旋轉(zhuǎn)軸C（主）（a）第二個旋轉(zhuǎn)軸A（從）刀具軸旋轉(zhuǎn)第二個旋轉(zhuǎn)臺B（從）（b）第一個旋轉(zhuǎn)臺C（主）工作臺旋轉(zhuǎn)刀具軸旋轉(zhuǎn)A（主）（c）工作臺面旋轉(zhuǎn)C（從

4、）混合旋轉(zhuǎn)表1中（a），（b），（c）的兩個旋轉(zhuǎn)軸（臺）的上下關(guān)系即為實際結(jié)構(gòu)中的上下順序如圖1所示。圖3（a）為機床坐標系；（b）為C軸在零位，A軸擺動角度?A時Z、Y軸的變化；（c）為A、C擺動后的X、Y變化?？梢夾、C軸擺動后X、Y、Z軸產(chǎn)生的移動分別為Nx、Ny、Nz。?A、?C為A、C軸的實際角度，經(jīng)過上述推算在刀具長度補償生效時，設(shè)A、C軸移動的角度為?A、?C，則X、Y、Z的移動補償量為–NxNyNZ。在西門子系統(tǒng)中將五軸

5、刀具長度補償稱為位置變換（坐標變換）即在激活補償?shù)那闆r下，使加工面垂直于刀具軸的方向，從而根據(jù)矩陣變換方程計算出相應(yīng)的X、Y、Z軸的補償分量變換矩陣如下：1000cos?Csin?C000cos?Asin?A0sin?Ccos?C00Tx=0sin?Acos?A0Tz=001000010001注：Tx為繞x軸的旋轉(zhuǎn)距陣，Tz為繞z軸的旋轉(zhuǎn)距陣。To=[00R1]刀具補償?shù)某跏挤至吭赯方向上。Tk=ToTxTz=[sin?Asin?CRs

6、in?Acos?CRcos?AR1]Tm=ToTkTm為A、C軸擺動后X、Y、Z軸產(chǎn)生的移動量，即Tm即為刀具的補償量。3、實際應(yīng)用中數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、實際應(yīng)用中數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定根據(jù)刀具長度補償?shù)脑?，參考西門子的參數(shù)說明進行相關(guān)參數(shù)設(shè)定。首先要選擇刀具補償?shù)念愋停ㄈ绫?）。表2萬能銑頭補償類型選擇表[2]（Table2Compensationlistofuniversalmiller）第一旋轉(zhuǎn)軸第二旋轉(zhuǎn)軸補償類型刀具軸初始位置AA