西门子840D五轴联动工件坐标找正程序的开发

0 引言

　　五轴联动数控机床主要用于多面体零件加工和复杂的空间曲面加工，能够做到一次装夹加工成型，刀具在一定范围内可以相对工件以任意角度进行加工，无干涉和过切现象，被加工件表面质量好、精度高。由于五轴机床增加了两个旋转轴，在没有配备自动对刀仪的情况下，对刀采用手动方式，准备工作较为复杂；对刀过程中需要操作员不断记录各轴坐标数据，进行计算和输入坐标数据，从而使加工前的准备时间拉长了；同时手动数据输入也容易出现错误，需认真核对，从而造成了工作效率低下。针对上述情况，笔者开发编写了工件坐标找正程序，对刀期间运行程序，使操作员无需计算和输人数据，即可完成对刀过程。

1 机床结构分析

　　五轴联动机床结构形式多样，其结构不同，使用的控制系统不同，对刀方式也不同。如果控制系统不支持RTCP(刀具中心管理)功能，则需要对旋转轴的偏置进行补偿。对于双转台结构的机床，其加工坐标系一般放在转盘(C轴)端面和旋转轴(A轴或B轴)中心，利用千分表等工具测量工件位置相对于回转中心的偏差值，然后再由程序员根据测得的数值在编程时将坐标系移到相应的位置进行程序的编制。因此程序必须在工件装夹测量好后生成，任何的修改(例如夹具位置变动)都需要重新生成程序。如果机床的控制系统具备RTCP功能，则可以直接针对摆铣头或转台进行刀具的空间长度补偿和半径补偿，不必在程序生成之前考虑如何在程序中体现刀具或者工作台的轴心及其偏差。

　　本文研究的机床为AC轴双转台结构，主旋转轴为A轴，从动旋转轴为C轴，采用西门子840D数控系统，其具有RTCP功能，对刀时不考虑回转中心及偏差，程序中使用TRAORI激活五轴长度补偿，用CUT3DC激活五轴半径补偿。

2 工件坐标找正方法

　　工件坐标找正基本方法如下：将千分表表座磁性吸附到主轴上，利用千分表调校转台位置，校好后固定工作台；装夹工件，将工件坐标系定位在工件上表面中心，将表头接触到工件上表面，用手旋转主轴让表头在工件上表面上划一个整圆，调整转台A轴，使千分表在转动的任意位置上读数基本相等，将机床坐标的A轴数值输人到预定工件坐标系G54对应A轴位置；取工件上中心线或某基准边，旋转C轴转台，X轴方向移动工作台，利用千分表调校，使该基准边和X轴平行，将机床坐标的C轴数值输入到G54对应C轴位置；然后采用寻边器或千分表分中对刀，找出相应工件坐标系原点的X、Y、Z坐标，置入到G54相应位置；最后测量刀长，将刀长输入到刀具长度补偿当中，完成对刀操作。