海德汉系统多轴加工技术应用

李正望 刘国航 牛雪平

（郑州飞机装备有限责任公司，河南 郑州 450005）

1 空间角的概述

PLANE的3个空间角：SPA、SPB、SPC；

作用：定义加工面，在程序中应用如下：

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，为通过最多3个围绕机床固定坐标系统旋转的空间角定义一个加工面。旋转顺序必须严格遵守：先围绕A轴旋转，然后B轴，再C轴。

图1

1.2 一些功能指令应用如下：

MOVE命令：PLANE功能自动将旋转轴定位到所计算的位置值处。刀具相对工件的位置保持不变。TNC将在线性轴上执行补偿运动。

TURN命令：PLANE功能自动将旋转轴定位到所计算的位置值处，但只定位旋转轴。TNC将不对线性轴执行补偿运动。（必输入项）

STAY命令：需要在另一个定位程序段中定位旋转轴

在C轴回转工作台的机床上，系统提供了一个指定变换类型的功能如下：

COORD ROT （坐标旋转） ：用于指定PLANE功能只将坐标系旋转到已定义的倾斜角位置。回转工作台不动；进行纯数学补偿。

TABLE ROT（工作台旋转） ：用于指定PLANE功能将回转工作台定位到已定义的倾斜角。通过旋转工件进行补偿。

2 在CATIA中如何计算空间角：SPA、SPB、SPC

举例下图为具有复合角度加工型面的零件：

图2

2.1 测量该平面与XY平面的夹角（5.196）正负根据笛卡尔坐标系判断

2.2 在catia的造型设计模块里使用相交的命令（需要做两个平面）

2.3 测量交线与X轴的角度（73.264）正负根据笛卡尔坐标系判断

2.4 最终坐标系X轴是交线方向，Z轴与平面垂直。

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 确定旋转轴的正确定位位置指令SEQ应用

TNC系统用定义加工面的位置数据计算机床上实际存在的旋转轴的正确定位位置。SEQ指令可以指定TNC执行哪种方法。在生产加工中深入理解并应用SEQ指令，可以控制机床旋转达到理想的旋转位置，从而避免加工中零件干涉，刀具超出行程等关键技术问题。不同机床结构其SEQ的方向也不同；如下图：

图3

3.1 干涉问题及解决措施

选用机床：DMF180

控制系统：TNC530

机床旋转轴：B轴与工作台C轴

B轴加工行程：-100°到100°

加工问题：如下图，零件较大，导致放置在工作台中C轴旋转的实际角度过大，从而与设备护板发生干涉。

图4

要加工零件翅膀左右两侧的复合平面，程序必须要考虑SEQ的方向。程序：

G00 G90 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB+5.196 SPC16.736 TURN F5000 SEQ+ TABLE ROT 翅膀右侧加工应用SEQ+是正确的，如果此时选择SEQ-指令则工作台旋转角度过大会发生干涉。造成后果就是零件与设备相撞，设备受损、零件报废，损失无法估量。此时可以应用VERICUT仿真对零件在设备上的旋转状态进行模拟。在加工翅膀左侧就要应用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 超行程问题及解决措施

选用机床：DMU100P

控制系统：TNC530

机床旋转轴：B轴与工作台C轴，B轴为A轴与B轴复合45°的转轴。

B轴加工行程：-30°至180°

加工零件翅膀处复合平面时（如下图），Y轴行程使零件在加工时，遇到过行程报警。

图5

通过SEQ指令的正负，调整机床在加工时选择合适的旋转实际位置从而避免过行程的产生。

但由于其B轴行程负角度只有30°，其SEQ-的旋转角度只有30°，旋转角度过大超过30°，也将无法实现。

4 结语

本文对五轴机床中的程序坐标系旋转指令进行了分析与研究，通过对PLANE的一些指令角度的精确计算，运用SEQ功能，确定机床的实际存在的旋转轴正确位置，并合理利用SEQ可以解决干涉和行程问题。通过编程指令控制工件坐标系旋转实现对具有倾斜特征的对象部位进行定位加工；最大限度地利用机床工作空间，提高零件的加工质量。这些关键技术的掌握，不仅提高了公司先进制造技术理论水平，也有利于现有设备资源的充分利用，提高生产效率。

［1］章晶.实现多轴数控高性能加工的控制方法研究［D］.广东：广东工业大学，2013.