FAGOR五轴数控系统RPCP功能实现及应用

3 RPCP功能的应用实例

　　3.1 零件工艺性分析

　　图3为某水轮发电机定子绕组圈零件的整形工装夹具挡板零件。该工件在工作中起到定位和装夹汽缸活塞的作用，零件上有多处倾斜平面及与倾斜平面垂直的过孔，所有孔的中心距误差和位置度误差不能超过±0.01mm。如果使用三轴加工中心，必须设计专用的夹具，保证倾斜面的尖角清整操作，且尽可能使用小直径刀具。

　　因此选择5轴加工中心，一次装夹完成加工，不需要使用专用夹具来保证加工精度和质量。

　　3.2 零件加工

　　3.2.1 安装与定位

　　SP5000型5轴加工中心为摇篮式结构，工作转台直径800MM，A轴转角95度、c轴转角360度连续回转，可加工规则几何特征体和非规则几何特征体。从零件图纸要求分析，具有空间倾斜要求的安装结合面和安装连接孔，适合5轴定位加工。工件采用4点压板装夹，如图4所示。

　　3.2.2 加工工艺及数控编程

　　刀具为普通加工中心用标准旋转刀具，工艺步骤为将工件基边拉平，基角为工件零点，转台旋转实现被加工部位的空间几何角度。加工用的NC程序也是数控系统中标配的循环指令，并结合系统附带的RPCP(工件旋转点偏置)功能，完成5轴定角度加工。由于提高了NC程序的可读性，尤其是点位坐标值与图纸标注尺寸的完全一致，可大幅提高加工精度，缩减辅助准备和程序校验时间和编程时间。采用RPCP和非RPCP功能加工程序如表1所示。

　　3.3 采用RPCP功能优势对比

　　3.3.1 工作流程对比

　　与非RPCP功能相比，采用RPCP功能的5轴加工中心，其加工过程具有如下优点：采用RPCP功能时，编程基准与加工基准无关，因此在生产准备阶段，工件的装夹和5轴CAM编程可同时进行，不受前后顺序制约，进而缩短生产周期；由于加工指令的可读性提高，可以省略试切环节，程序直接进入正式加工环节，两项综合优势可缩短耗时15％以上，如图5和图6所示。

　　3.3.2 加工精度和加工周期对比

　　应用三座标测量机对零件进行精度检测，三坐标检测数据对比如表2所示。

　　从“倾斜平面”和“倾斜型腔”两种几何特征的三坐标检测数据对比上来看，采用RPCP和采用非RPCP补偿功能的5轴加工误差值存在明显差异，采用RPCP补偿功能在加工精度上高一个数量级。

　　在同一机床上加工零件，采用RPCP功能的加工周期总耗时量减少近20％的工时，如果批量生产，对于需要转换机床的加工时间会更加明显突出采用RPCP功能的优势。

4 结论

　　通过对FAGOR数控系统的升级改造，SP-5000加工中心具有了RPCP功能，在生产加工过程中减少装夹工件的劳动量和机床空闲时间，而且该控制功能还可以降低夹具成本和产前准备时间，甚至可以免除工件的安装定位面，可以对机床的运动精度和数控编程进行简化。