《数控铣削编程与操作》-五轴联动加工旋转刀具中心点手动编程V3.pptx

项目五五轴联动加工旋转刀具中心点手动编程 机械工业出版社 五轴数控系统加工编程与操作 课程安排 学习目标 知识目标 了解旋转刀具中心点 RTCP 相关基础知识理解程序中有无旋转刀具中心点 RTCP 编程的区别理解多轴加工中刀轴矢量的概念 技能目标 掌握SINUMERIK840Dsl数控系统中TRAORI指令直接编程方法掌握刀具长度补偿的使用掌握SINUMERIK840Dsl数控系统中TRAORI指令刀轴矢量编程方法 现在很多高端的数控系统中开发有RTCP RotatedToolCenterPoint 旋转刀具中心点 也就是我们常说的刀尖点跟随功能 部分业内人士把它作为判断 真五轴 和 假五轴 的依据 本项目就以SINUMERIK840Dsl数控系统自带的TRAORI功能为例对刀尖点跟随功能进行讲解 概况 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令功能 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 子任务二90 溢料镶块零件编程方式及过程 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 子任务一刀轴矢量编程 子任务二编程加工任务描述 任务三45 倒角凸台零件综合编程 子任务三 45 倒角凸台零件编程方式及过程 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令功能 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 学习任务书 1 旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础在五轴加工技术中 追求刀尖点轨迹及刀具与工件间的姿态时 由于回转运动造成了刀尖点的附加运动 使得数控系统控制点往往与刀尖点不重合 因此数控系统要自动修正控制点 以保证刀尖点按指令的既定轨迹运动 学习提示 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 学习任务书 1 旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础严格意义上来说 RTCP功能用在双摆头式五轴机床结构上 是应用机床主轴上摆头旋转中心点来进行补偿 而类似于RPCP功能主要应用在双转台式五轴机床上 补偿的是由于工件旋转所造成的直线轴坐标的变化 其实这些功能殊途同归 都是为了保持刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点不变 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 要完全了解RTCP功能 先要了解五轴机床中定义第四轴和第五轴的概念 以双转台结构的五轴机床为例 在双回转工作台结构中第四轴的转动影响到第五轴的姿态 第五轴的转动无法影响第四轴的姿态 第五轴为在第四轴上的回转坐标 如下图所示 机床第4轴为B轴 第5轴为C轴 工件摆放在C轴转台上 当第4轴B轴旋转时 因为C轴安装在B轴上 所以C轴姿态也会受到影响 同理 对于我们放在转台上面的工件 如果我们对刀具中心切削编程的话 转动坐标的变化势必会导致直线轴X Y Z坐标的变化 产生一个相对的位移量 而为了消除这一段位移量 势必机床要对其进行补偿 RTCP就是为了消除这个位移量而产生的功能 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 那么机床如何对这段偏移进行补偿呢 根据前文 我们都知道是由于旋转坐标的变化导致了直线轴坐标的偏移 分析旋转轴的旋转中心就显得尤为重要 对于双转台结构机床 C轴也就是第5轴的控制点通常在机床工作台面的回转中心 如图5 2 a 所示 而第4轴通常选择第四轴轴线与第五轴轴线的相交点作为控制点 如图5 2 b 所示 数控系统为了实现五轴控制 需要知道第5轴控制点与第四轴控制点之间的关系 即初始状态下 机床B轴 C轴位于0 位置 第四轴控制点为第四轴旋转坐标系下 同时还需要知道B轴轴线与C轴之间的距离 第五轴控制点的位置矢量 i j k 对于具有RTCP功能的机床 机床数控系统能够保持刀尖点始终在被编程的位置上 在这种情况下 编程是独立的 与机床运动无关 在编程时 不用担心机床运动和刀具长度 编程者所需要考虑的只是刀具和工件之间的相对运动 余下的工作由数控系统完成计算 第五轴控制点 第四轴控制点 子任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令基础 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令功能 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 在SINUERIK840D中实现RTCP功能的指令是TRAORI TRAORI指令根据机床的运动方向 用CNC程序编辑相关的位置和方向数据来形成刀具运动计算 数控系统在计算时考虑刀具的长度 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 为了更直观的理解TRAORI指令 下面使用一个双摆头结构五轴机床 两个摆轴分别是A轴和C轴 的实例来进行说明 第一个实例只摆动A轴 程序又分为不使用TRAORI指令和使用TRAORI指令两种情况 从下表中可以看出不使用TRAORI指令 数控系统不考虑刀尖点的位置 刀具围绕A轴的中心旋转 刀尖被移出了当前位置 A轴的运动改变的不仅仅是相对于工件的刀具定向 与此同时 空间中的刀尖也会运动 在Z X平面在形成了一个圆弧轨迹 这个轨迹导致刀尖偏离了其所在的坐标系的当前位置 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 而下表中使用TRAORI指令 数控系统改变刀具的轴线方向 刀尖将停留在当前位置 数控系统会自动计算在X Y Z轴上产生的补偿运动 在补偿运动中线性轴用来确保回转轴运动时刀尖位置不变 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 对第二个实例我们加大一点难度 要求机床沿着X轴做直线运动的同时摆动A轴 程序也分为不使用TRAORI指令和使用TRAORI指令两种情况 从下表中可以看出不使用TRAORI指令 显示了A轴和X轴的同时运动 分别进行线性插补 对机床X轴和A轴进行直线轨迹编程 导致刀尖形成弯曲的轨迹 如右下图所示中的轨迹 子任务二五轴机床中旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令使用 从下表中可以看出使用TRAORI指令 在进行G1编程时机床X轴和A轴会同时运动一条与刀尖相关的直线 在该情况下由Z轴进行补偿运动 A轴控制点的运动形成曲线轨迹 以便保持刀尖沿着直线运动 如右下图所示中的轨迹 是带有刀尖跟随的刀具运动轨迹 学生提问 任务一旋转刀具中心点 刀尖跟随 指令功能 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 学习任务书 1 任务描述 本任务主要应用SINUMERIK840Dsl数控系统中TRAORI指令进行RTCP加工方式 不同于前两章编程练习件采用3 2定向加工 使用立铣刀的端刃进行切削 图5 5所示零件采用立铣刀的侧刃和端刃加工 在五轴机床加工过程中 刀具中心点位置变化更加复杂 通过这次任务将了解TRAORI指令的定义 掌握TRAORI指令的使用及刀具长度补偿延伸使用方法 学习准备 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 子任务二90 溢料镶块零件编程方式及过程 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 右图所示是练习零件90 溢料槽镶块零件三维图 本练习使用1把 12mm的立铣刀 毛坯尺寸为60 60 80 mm 材质为45钢 根据图中的相关信息 这个零件的特点是结构比较简单 零件的外形尺寸为50 50 50 mm 零件上有90 V型凹槽和四个15 倾斜倒角结构特征 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 任务操作1 编程加工任务分析 本零件加工精度要求不高 在编程与加工过程中使用TRAORI指令 刀具中心点位置跟随进行了两次变化 在加工15 倾斜倒角时刀具跟随点在刀具端面中心位置 如右图 a 所示 加工90 V型槽时刀具跟随点在距离刀具端面中心位置前15 213mm处 如右图所示 数值15 213mm的计算参见右下图中RO 计算过程 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 任务操作1 编程加工任务分析 任务操作2 90 溢料槽镶块零件的铣削加工过程 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 子任务一90 溢料槽镶块零件加工任务描述 子任务二90 溢料镶块零件编程方式及过程 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作1 编程前的计算 在铣削加工15 倾斜倒角和90 V型凹槽时 由于使用了TRAORI指令 也就是使用了立铣刀的侧刃进行加工 这时工件倾斜了一定的角度 所以要对工件的倾斜角度及刀具轨迹位置进行计算 计算前 需要确定工件坐标系在毛坯上表面的中心 参见下表 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作1 编程前的计算 首先计算加工15 倾斜倒角时工件的倾斜度数加工15 倾斜倒角时还要注意材料去除量是否过大最后计算90 V型凹槽相关数据 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 新建程序 设置毛坯 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 先进行一次回转平面CYCLE800循环指令的初始化设置 取消旋转工作台以前设置的所有回转信息 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 调用 12mm立铣刀 按 INPUT 键 使光标换行 再按软键 编辑 再按软键 选择刀具 出现 刀具选择 表单 参见图3 2 操作光标停留在 刀具名称 中 CUTTER12 一行 按软键 确认 完成 12mm立铣刀的调用 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 在编辑界面中继续输入如下程序段 M6 S4000M3 D1 G54G90G0X0Y0 M8 Z100 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 使用凸台铣削循环CYCLE76指令进行矩形凸台的铣削 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 在编辑界面中继续输入如下程序段 M09 M05 M30 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 使用TRAORI指令编写15 倾斜倒角 光标移动到M09上方 输入下表的内容 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 使用TRAORI指令编写90 V型凹槽 光标移动到M09上方 输入表中的相关内容 在输入前将刀具 CUTTER12 中新增加 刀沿 D2 并将长度值增加15 213mm 目的是要将刀具跟随点位置移动到距离刀具端面中心位置15 213mm处 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务操作2 90 溢料槽镶块零件编程过程 光标移动到M09上方 再进行一次回转平面CYCLE800循环指令的初始化设置 取消旋转工作台以前设置的所有回转信息 旋转工作台回到初始位置 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 学习提示 子任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 学生提问 任务二90 溢料槽镶块零件的 刀尖跟随 指令编程 任务三45 倒角凸台零件综合编程 学习任务书 1 任务描述 此练习如图5 10所示 是TRAORI指令进行RTCP加工方式中的一个综合性加工编程训练 主要使用TRAORI指令中刀轴矢量编程方式和圆锥插补功能 同时使用了前两章介绍的3 2定向加工 理解什么是刀轴矢量 了解刀轴矢量的作用 为今后使用CAM ComputerAidedManufacturing 计算机辅助制造 进行五轴编程打基础 掌握刀轴矢量编程方法 掌握圆锥插补指令格式要求和使用方法 学习准备 任务三45 倒角凸台零件综合编程 子任务一刀轴矢量编程 子任务二编程加工任务描述 任务三45 倒角凸台零件综合编程 子任务三 45 倒角凸台零件编程方式及过程 在上一节例子中使用TRAORI指令的刀具刀轴定向方式是直接旋。