擺動直線軸的五軸聯動控制技術研究
2023-7-7 來源： 沈陽機床（集團）有限責任公司 作者：馬國艷
一、前言
如圖 1 所示，該機床由 X，Y，Z，A，B 五個軸組成，其中 Z 軸的運動方向隨 A 軸的擺動角度實時發生變化，那么這類型的機床進行 RTCP（刀尖點跟隨）Z 軸需要根據 A 軸的擺動角度轉換。這種機床結構已經不是標準的五軸聯動控制機床，Z 軸需要進行實時轉換，才能實現 RTCP功能。本文基于西門子數控系統的擺動直線軸的控制功能，詳細解析了 RTCP 的實現方式。
圖 1 擺動直線軸結構圖
二、數控系統功能配置
1．基于數控系統的附加功能
機床的數控系統需要配置 SINUMERIKMDynamics 5 軸銑削工藝包，訂貨號 6FC5800-
0AS33-0YB0，SINUMERIK MDynamics 5軸（S33）包括選件 :5 軸加工包，多軸插補 >4 個插補軸，ShopTurn/ShopMill，輪廓型腔加工和切削加工中的余料檢測和余料加工，3-D 模擬 1（成品件），同步記錄，精優曲面，樣條插補（A、B 和 C 樣條），TRANSMIT/ 柱面轉換，鉆削 / 鉆銑和車削的測量循環，HMI 用戶內存在 NCU 的 CF 卡上擴展，3D 刀具半徑補償，測量運動系統。
2. 擺動直線軸結構
帶有擺動直線軸的五軸聯動機床，需要具有以下幾何特征 :
（1）有三個笛卡爾直線軸（X,Y,Z）和兩個旋轉軸（A,B）;
（2）旋轉軸平行于直線軸中的兩個軸 ;
（3）第一個旋轉軸通過其中兩個直線軸的移動而旋轉，圍繞第三個直線軸旋轉，使刀具進行運行，刀具平行于第三個直線軸。
（4）擺動直線軸的旋轉范圍非常小（±10°）。
三、參數設置
1．五軸轉換機床的配置
為確認五軸轉換能夠轉換成各軸運動的編程值，需要確認一下機床設計信息 : 機床類型 ; 軸配置 ; 機床幾何軸信息 ; 旋轉軸方向配置信息。
2．機床類型
MD24100, ... MD25190 $MC_TRAFO_TYP_n = <type>, with n = 1, 2, 3, ...
3.基本參數設置
（1）通用機床數據
（2）通道機床數據
（3）五軸轉換機床參數設置
設置轉換類型:MD24100 $MC_TRAFO_TYPE_1 (definitionof channel transformation 1)=16，設置五軸轉換的通道軸 :
圖2 五軸轉換示意圖
（4）機床運動參數的設置
五軸轉換設定在第一個 ($MC_TRAFO5 ... _1) 和第二個 ($MC_TRAFO5 .._2) 時，參數設置如下 :第二個旋轉軸到刀具基準點的矢量距離 :（po）
四、NC 程序
開啟五軸聯動控制功能，在 MDA/AUTO 方式下執行 TRAORI 即可，關閉五軸聯動控制功能在MDA/AUTO 方式下執行 TRAFOOF 即可
五、結束語
綜上所述，本文闡述了如何對機床上的帶有擺動直線軸的五軸機床的聯動控制方案，實現了機床空間內刀中心點的跟隨運動。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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