臥式數(shù)控銑鏜機床立轉(zhuǎn)臺的設計

臥式數(shù)控銑鏜機床立轉(zhuǎn)臺的設計

1.旋轉(zhuǎn)坐標的變化rtp功能是五軸聯(lián)合收割機必要的功能之一。正確使用rtp功能是五軸聯(lián)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(zhí)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(zhuǎn).對于球頭刀而言,刀具中心點就是數(shù)控代碼的目標軌跡點。為了達到讓刀柄在執(zhí)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(zhuǎn)的目的,就必須實時補償由于刀柄轉(zhuǎn)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(fā)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(shù)控代碼的目標軌跡點)上,處理旋轉(zhuǎn)坐標的變化。使用RTCP功能和不使用RTCP功能區(qū)別如圖1所示。2.床身整體布置TITN-P130產(chǎn)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(shù)控工作臺360°回轉(zhuǎn),主軸鏜桿在銑軸內(nèi)移動。本機床選用德國西門子SINUMERIK840Dsl數(shù)控系統(tǒng),主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)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(wěn)定可靠。產(chǎn)品外觀如圖2所示。3.機床五軸轉(zhuǎn)換的設置在普通四軸聯(lián)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(zhuǎn)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(shù)的含義及補償值。(1)五軸功能激活與類型選擇。西門子840Dsl數(shù)控系統(tǒng)允許每個通道使用8個不同的轉(zhuǎn)換功能,其中有兩個可以定義為五軸轉(zhuǎn)換,這些轉(zhuǎn)換功能的類型通過機床數(shù)據(jù)MD24100～MD24460指定。對于TITN-P130,五軸結構為雙擺臺形式,兩個旋轉(zhuǎn)軸都在工件側,因此MD24100$MC＿TRAFO＿TYPE＿1=48-8=40。(2)五軸轉(zhuǎn)換中軸的分配。五軸轉(zhuǎn)換時需要指定通道中的哪個軸被選為五軸轉(zhuǎn)換軸,參數(shù)設置如表1～表4所示,具體含義如下:機床數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)軸,索引4表示第二個旋轉(zhuǎn)軸,前3個軸為幾何軸。機床數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)軸方向設置。對于通用轉(zhuǎn)換,控制系統(tǒng)并未定義旋轉(zhuǎn)軸的方向,需要在機床參數(shù)中設置。機床數(shù)據(jù)MD24570用來定義第一個旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸為B軸,因此機床數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)MD24572用來定義第二個旋轉(zhuǎn)軸的方向,索引含義與MD24570相同,第二旋轉(zhuǎn)軸為A軸,因此機床數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)設置了五軸轉(zhuǎn)換的類型,指定了五軸轉(zhuǎn)換所使用的通道軸和幾何軸,定義了旋轉(zhuǎn)軸方向。(4)五軸補償參數(shù)設置。對于TITN-P130這種五軸結構為雙擺臺形式的機床,五軸轉(zhuǎn)換類型是40。MD24550---Base＿Tool:機床零點到1st旋轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心。MD24560---Joint＿Offset:1st旋轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心到2nd旋轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心。MD24500---Part＿Offset:2nd旋轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)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(jīng)過測量,得到五軸補償數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)為五軸精度補償數(shù)據(jù),將通過測量得到數(shù)值,實現(xiàn)五軸精度補償。至此,五軸補償參數(shù)設置完畢,可以進行五軸精度檢測,參數(shù)可以根據(jù)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(zhuǎn)指令的時候,是沒有使能信號的,當執(zhí)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