摆动直线轴的五轴联动控制技术研究.pdf

F技术前沿ORWARD TECHNOLOGY摆动直线轴的五轴联动控制技术研究文沈阳机床（集团）有限责任公司马国艳一、前言如图1所示，该机床由X，Y，Z，A，B 五个轴组成，其中Z轴的运动方向随A轴的摆动角度实时发生变化，那么这类型的机床进行RTCP（刀尖点跟随）Z轴需要根据A轴的摆动角度转换。这种机床结构已经不是标准的五轴联动控制机床，Z轴需要进行实时转换，才能实现RTCP功能。本文基于西门子数控系统的摆动直线轴的控制功能，详细解析了RTCP的实现方式。二、数控系统功能配置1.基于数控系统的附加功能机床的数控系统需要配置SINUMERIKMDynamics5轴铣削工艺包，订货号6 FC5800-直线轴1旋转轴2直线轴2机床零点图1摆动直线轴结构图0AS33-0YB0,SINUMERIK MDynamics 5轴(S33)包括选件：5轴加工包，多轴插补 4个插补轴，ShopTurn/ShopMill，轮廓型腔加工和切削加工中的余料检测和余料加工，3-D模拟1（成品件)，同步记录，精优曲面，样条插补（A、B 和C样条），TRANSMIT/柱面转换，钻削钻铣和车削的测量循环，HMI用户内存在NCU的CF卡上扩展，3D刀具半径补偿，测量运动系统。2.摆动直线轴结构带有摆动直线轴的五轴联动机床，需要具有以下几何特征：（1）有三个笛卡尔直线轴（X,Y,Z）和两个旋转轴(A,B);(2)方旋转轴平行于直线轴中的两个轴；(3）第一个旋转轴通过其中两个直线轴的移摆动直线轴3动而旋转，围绕第三个直线轴旋转，使刀具进行运行，刀具平行于第三个直线轴。一旋转轴1（4）摆动直线轴的旋转范围非常小（土10）。工件三、参数设置1.五轴转换机床的配置为确认五轴转换能够转换成各轴运动的编程值，需要确认一下机床设计信息：机床类型；轴配置；机床几何轴信息；旋转轴方向配置信息。2.机床类型MD24100,.MD25190$MC_TRAFO_TYP_n=,with n=1,2,3,.64.第 0 6 期数控机床市场技术前沿FORWARDTECHNOLOGYCEISO高新技术企业广东省工程技术通过CE认证研究开发中心1509001仿外形仿不了核心技术，请认准河谷商标HERG3.基本参数设置(1）通用机床数据MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB0=MA_X1MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB1=MA_Y1MD10000$MN_AXCONF_MACHAXLNAME_TAB2=MA_Z1MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB3=MA_A1MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB4=MA_B1MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB5=MA_W1MD10000$MN_AXCONF_MACHAXLNAME_TAB6=MA_SPMD10000$MN_AXCONF_MACHAXLNAME_TAB7=MA_X11MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB8=MA_X2河谷馆MD10000$MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB9=MA_X211MD10000$MN_AXCONF_MACHAXLNAME_TAB10=MA_Y2(2）通道机床数据MD20050$MC_AXCONF_GEOAXLASSIGN_TAB0=1MD20050$MC_AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB1=2MD20050$MC_AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB2=3MD20060$MC_AXCONF_GEOAX_NAME_TAB0=XMD20060$MC_AXCONF_GEOAXLNAME_TAB1=YMD20060$MC_AXCONF_GEOAXLNAME_TAB2=ZMD20070$MC_AXCONF_MACHAXLUSED0=1MD20070$MC_AXCONF_MACHAXLUSED1=2MD20070$MC_AXCONF_MACHAXLUSED2=3MD20070$MC_AXCONF_MACHAXLUSED3=4MD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED4=5MD20070$MC_AXCONF_MACHAXLUSED5=6行业大型集中润滑产品及解决方案供应商The largest lubrication supplier and lubrication solution in the industries.产品覆盖塑机、机床、风电、工程机械、汽车等行业Widely sued in the fields of plastic injection molding machine,machine toolwind power,engineer machine,and automotive chassis.专业配套机床行业高端名企河谷（佛山）智能装备股份有限公司广东河谷流体科技有限公司公司地址：广东省佛山市禅城区经济开发区罗格围内禅秀路18 号（地铁2 号线绿岛湖站）Tel:+86-757-（总机)8 2 0 118 8 8http:/E-mail:直销联络处：北京、上海、浙江、成都、昆明、西安、长沙、沈阳、徐州、东莞全国免费服务专线400-8810-444Fax:[phone]第0 6 期数控机床市场65F技术前沿ORWARD TECHNOLOGYMD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED6=7MD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED7=8MD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED8=9MD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED9=10MD20070$MC_AXCONF_MACHAX_USED10=11MD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB0=XMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB1=YMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB2=ZMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB3=AMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB4=CMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB5=WMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB6=SPMD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB7=X11MD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB8=X2MD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB9=X21MD20080$MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB10=Y2(3）五轴转换机床参数设置设置转换类型:MD24100$MC_TRAFO_TYPE_1（d e f i n i t i o nof channel transformation 1)=16，设置五轴转换的通道轴：MD2411OTRAFO_AXES_IN设置参与五轴转换的通道轴MD24110 TRAFO_AXES_IN0=1MD24110 TRAFO_AXES_IN1=2MD24110 TRAFO_AXES_IN2=3MD24110 TRAFO_AXES_IN3=4MD24110 TRAFO_AXES_IN3=5设置五轴转换的几何轴：MD24120 TRAFO_GEOAX_ASSIGN_TAB_10=1MD24120 TRAFO_GEOAX_ASSIGN_TAB_11=2MD24120 TRAFO_GEOAX_ASSIGN_TAB_12=3旋转轴定义：MD24570TRAF05_AXIS1定义1st旋转轴MD24572RAF05_AXIS2定义2 st旋转轴MD24570 TRAF05_AXIS10=1MD24570 TRAF05_AXIS11=0MD24570 TRAF05_AXIS12=0MD24572 RAF05_AXIS20=0MD24572 RAF05_AXIS21=1MD24572 RAF05_AXIS22=0刀具矢量方向：MD24574$MC_TRAFO5_BASE_ORIENT_10沿X轴方向MD24574$MC_TRAFO5_BASE_ORIENT_11沿丫轴方向MD24574$MC_TRAFO5_BASE_ORIENT_12沿乙轴方向View along X axisroZXViewalong ZaxisYXMachine zero图3五轴转换示意图Rotary axis that awivelstothe 3rd linear axis(Z)Table zerooPORotary axis of tablejoMachine zeroYRotaryaxisthatawivelsthe 3rd linear axis(Z)toWorkpiece zero on tableoPojoI Rotary axis of table66第0 6 期数控机床市场技术前沿FORWARD TECHNOLOGY（4）机床运动参数的设置五轴转换设定在第一个（$MC_TRAFO5._1）和第二个（$MC_TRAFO5._2）时，参数设置如下：第二个旋转轴到刀具基准点的矢量距离：（po)-MD24500$MC_TRAFO5_PART_OFFSET_1-MD24600$MC_TRAFO5_PART_OFFSET_2两个旋转轴的相对机床初始位置的位置：-MD24510$MC_TRAFO5_ROT_AX_OFFSET_1-MD24610$MC_TRAFO5_ROT_AX_OFFSET_2转换包含的旋转轴的位置：-MD24520$MC_TRAFO5_ROT_SIGN_IS_PLUS_1-MD24620$MC_TRAFO5_ROT_SIGN_IS_PLUS_2机床零点到第二个回转轴的矢量距离：(io)-MD24560$MC_TRAFO5_JOINT_OFFSET_1-MD24660$MC_TRAFO5_JOINT_OFFSET_2刀具基准点（法兰盘）到第一个回转轴（机床在初始位置时测量的矢量距离）（to)-MD24550$MC_TRAFO5_BASE_TOOL_1-MD24650$MC_TRAFO5_BASE_TOOL_2从机床零点到第一个旋转轴的矢量距离（机床在初始位置时测量的矢量距离）（ro)-MD24562$MC_TRAFO5_TOOL_ROT_AX_OFFSET_1-MD24662$MC_TRAFO5_TOOL_ROT_AX_OFFSET_2四、NC程序开启五轴联动控制功能，在MDA/AUTO方式下执行TRAORI即可，关闭五轴联动控制功能在MDA/AUTO方式下执行TRAFOOF即可TRAORI(1)A15TRAFOOFTRAORI(2)A15TRAFOOF经过两次坐标转换，实现刀尖点？五、结束语综上所述，本文阐述了如何对机床上的带有摆动直线轴的五轴机床的联动控制方案，实现了机床空间内刀中心点的跟随运动。士第0 6 期月数控机床市场67