臥式數控銑鏜機床立轉臺的設計

1.旋轉坐標的變化rtp功能是五軸聯合收割機必要的功能之一。正確使用rtp功能是五軸聯合收割機的重要特征。從RTCP的字面含義看,假設以手動方式定點執行RTCP功能,刀具中心點和刀具與工件表面的實際接觸點將維持不變,此時刀具中心點落在刀具與工件表面實際接觸點處的法線上,而刀柄將圍繞刀具中心點旋轉.對于球頭刀而言,刀具中心點就是數控代碼的目標軌跡點。為了達到讓刀柄在執行RTCP功能時能夠單純地圍繞目標軌跡點(即刀具中心點)旋轉的目的,就必須實時補償由于刀柄轉動所造成的刀具中心點各直線坐標的偏移,這樣才能夠在保持刀具中心點以及刀具和工件表面實際接觸點不變的情況下,改變刀柄與刀具和工件表面實際接觸點處法線之間的夾角,起到發揮球頭刀最佳切削效率的作用。因而RTCP似乎更多的是站在刀具中心點(即數控代碼的目標軌跡點)上,處理旋轉坐標的變化。使用RTCP功能和不使用RTCP功能區別如圖1所示。2.床身整體布置TITN-P130產品為框架型單立柱、側掛箱,機床帶有單工作臺,采取液壓夾緊裝置。工作臺與其滑座在橫床身上移動,主軸箱沿立柱導軌垂直方向移動,立柱固定在滑座上沿縱床身導軌移動,該機床呈T字型床身布局形式。數控工作臺360°回轉,主軸鏜桿在銑軸內移動。本機床選用德國西門子SINUMERIK840Dsl數控系統,主軸驅動單元、進給驅動單元、交流主軸電動機和交流進給伺服電動機均為進口原裝,性能先進、穩定可靠。產品外觀如圖2所示。3.機床五軸轉換的設置在普通四軸聯動機床上應用RTCP功能,首先要選用西門子公司提供的五軸轉換選項功能:6FC5800-0AM30-0YB0五軸加工包和6FC5800-0AS33-0YB0MDynamics五軸銑削工藝包。并且在進行RTCP五軸精度檢測前,需要進行五軸精度誤差補償,下面介紹各個參數的含義及補償值。(1)五軸功能激活與類型選擇。西門子840Dsl數控系統允許每個通道使用8個不同的轉換功能,其中有兩個可以定義為五軸轉換,這些轉換功能的類型通過機床數據MD24100～MD24460指定。對于TITN-P130,五軸結構為雙擺臺形式,兩個旋轉軸都在工件側,因此MD24100$MC＿TRAFO＿TYPE＿1=48-8=40。(2)五軸轉換中軸的分配。五軸轉換時需要指定通道中的哪個軸被選為五軸轉換軸,參數設置如表1～表4所示,具體含義如下:機床數據MD20070是定義該通道使用的機床軸,對于TITN-P130,所有的機床軸都在通道1中使用。機床數據MD24110表示在通道軸中選擇的軸作為變換軸,其中索引3表示第一個旋轉軸,索引4表示第二個旋轉軸,前3個軸為幾何軸。機床數據MD24120表示在通道軸中選擇的幾何軸,要與MD24110的前3個軸相同。(3)五軸轉換旋轉軸方向設置。對于通用轉換,控制系統并未定義旋轉軸的方向,需要在機床參數中設置。機床數據MD24570用來定義第一個旋轉軸的方向,其值是矢量形式的,索引0、1和2分別代表該旋轉軸平行于哪個幾何軸。[0]表示X軸方向,[1]為Y軸方向,[2]則為Z軸方向。對于TITN-P130,五軸結構為雙擺臺形式,第一旋轉軸為B軸,因此機床數據MD24570的設置方式為:MD24570TRAFO5＿AXIS1＿1[0]=0;MD24570TRAFO5＿AXIS1＿1[1]=-1;MD24570TRAFO5＿AXIS1＿1[2]=0。機床數據MD24572用來定義第二個旋轉軸的方向,索引含義與MD24570相同,第二旋轉軸為A軸,因此機床數據MD24572的設置方式為:MD24572TRAFO5＿AXIS2＿1[1]=0;MD24572TRAFO5＿AXIS2＿1[1]=0;MD24572TRAFO5＿AXIS2＿1[2]=-1。機床數據MD24574用于定義刀具方向,索引含義與MD24570相同,對于TITN-P130,刀具方向與Z軸平行,因此機床數據MD24574的設置方式為:MD24574TRAFO5＿BASE＿ORIENT＿1[1]=0;MD24574TRAFO5＿BASE＿ORIENT＿1[1]=0;MD24574TRAFO5＿BASE＿ORIENT＿1[2]=1。以上機床數據設置了五軸轉換的類型,指定了五軸轉換所使用的通道軸和幾何軸,定義了旋轉軸方向。(4)五軸補償參數設置。對于TITN-P130這種五軸結構為雙擺臺形式的機床,五軸轉換類型是40。MD24550---Base＿Tool:機床零點到1st旋轉軸的回轉中心。MD24560---Joint＿Offset:1st旋轉軸的回轉中心到2nd旋轉軸的回轉中心。MD24500---Part＿Offset:2nd旋轉軸的回轉中心到機床零點。幾何關系為Base＿Tool=Part＿Offset-Joint＿Offset。其中,A/B軸與主軸端面中心點的距離矢量示意圖,如圖3所示。對于TITN-P130,經過測量,得到五軸補償數據如下:MD24550TRAFO5＿BASE＿TOOL＿1[0]=1485.643;MD24550TRAFO5＿BASE＿TOOL＿1[1]=-2123;MD24550TRAFO5＿BASE＿TOOL＿1[2]=-2034.18;MD24500TRAFO5＿PART＿OFFSET＿1[0]=1496.775;MD24500TRAFO5＿PART＿OFFSET＿1[1]=-1273.28;MD24500TRAFO5＿PART＿OFFSET＿1[2]=-1780。MD24560TRAFO5＿JOINT＿OFFSET＿1[0]=11.132;MD24560TRAFO5＿JOINT＿OFFSET＿1[1]=849.72;MD24560TRAFO5＿JOINT＿OFFSET＿1[2]=254.18;以上機床數據為五軸精度補償數據,將通過測量得到數值,實現五軸精度補償。至此,五軸補償參數設置完畢,可以進行五軸精度檢測,參數可以根據檢測結果修改,最終達到精度要求的目的。(5)PLC程序設計。由于此機床的A軸和B軸是液壓夾緊機構,沒有旋轉指令的時候,是沒有使能信號的,當執行TRAORI指令時,將沒有動作。需要在PLC中加入控制A、B軸強制松開的M指令,代碼如下:DB21.DBX202.6M70打開TRAORI功能,B軸夾緊;DB21.DBX202.7M71打開TRAORI功能,B軸松開;DB21.DBX203.0M72打開TRAORI功