CYCLE800 功能在五軸雙轉臺機床上的應用
2023-11-3 來源： 通用技術集團沈陽機床有限責任公司 作者： 任寶鋼 洪壽福
某些零件形狀特殊，外表面由許多斜面組成，而且這些斜面角度不同。對于這類零件的加工，通常采用多角度夾具，在兩臺甚至多臺機床重復裝夾完成加工。這種加工方式不但容易產生累計誤差，而且由于輔助裝夾時間長導致產出率低。我司針對這種問題，開發了五軸雙轉臺專用機床。實現了零件一次裝夾完成所有傾斜面加工。
考慮到成本問題，數控系統未購買 SIEMENS五軸包功能，而是采用 SIEMENS 系統自帶的CYCLE800 傾斜面加工功能實現傾斜面加工，這樣不但大大提高加工效率，而且降低設備成本，為用戶帶來效益。
1. 機床結構簡介
機床采用在原有三軸龍門加工中心基礎上，開發 A+B 擺臺結構。如圖 1 所示。工作臺長方向為 X 軸，短方向為 Y 軸，上下為 Z 軸，繞 X軸旋轉為 A 軸，繞 Y 軸旋轉為 B 軸。為增加加工時剛性，A、B 軸增加抱閘裝置。
圖 1 雙轉臺機床結構
2. 系統 CYCLE800 功能參數設置
CYCLE800 參數設置與機床結構有關，但是CYCLE800 功能的使用與機床結構無關。在五軸機床結構中，概況一下可以分為刀具擺動型、工作臺擺動型和刀具擺動 + 工作臺擺動三種類型。這三種類型分類如下 :
（1）類型 T: 擺動刀具，兩個旋轉軸的運動會導致刀具朝向的變化 ( 能改變另一軸所定義角度的軸為第一旋轉軸 ) 。
（2）類型 P: 擺動工作臺，工作臺的旋轉會導致刀具相對工件朝向的變化 ( 能改變另一軸所定義角度的軸為第一旋轉軸 ) 。
（3）類型 M: 擺動刀具 + 擺動工作臺（刀具軸為第一旋轉軸）。如圖 2 所示。
圖 2 機床結構類型
所以，我司機床類型為 P 型，按照 P 型機床來設置參數。CYCLE800 調試步驟如下 :
（1）設置機床參數 。
（2）設置 HMI 。若是 HMI Advanced 需要修改配置文件 STARTUP.COM 激活 CYCLE800 的設定畫面 。
（3）CYCLE800 參數設置 ( 機床結構尺寸設置 ) 。在設定畫面中 , 根據機床類型設置參數 ; 在編寫 NC 程序，根據機床類型給變量賦值 (e.g. $TC_CARR1[1]=0)。
（4）裝載相應循環 。若是 840Dpl, 需要裝載循環。若是 840Dsl,V2.6SP1 以上版本可自動裝載循環。
（5）檢查配置是否正確 ( 可擺動特殊角度檢查 ) 。
（6）精細調整，檢測機械幾何尺寸誤差并設置相關參數。
參數設置如圖 3 所示。在圖 3 中，I2 表示機床參考點到第一旋轉軸回轉中心的距離，I3 表示第一旋轉軸軸軸線到第二旋轉軸回轉中心的距離（或到刀具基準點），I4 表示閉合矢量鏈 I4=-(I2+I3)。旋轉軸設置如圖 4 所示。
圖 3 結構尺寸與選項畫面
圖 4 旋轉軸設置
3.NX 軟件后處理二次開發
針對 AB 雙擺臺龍門結構特性，制作專用的后處理程序，實現 siemens系統 CYCLE800 功能 3+2 定軸加工。
（1）SIEMENS 系統中 CYCLE800D指令規則 :
（2）NX 軟件中后處理程序制作 :按照 SIEMENS 系統對于 CYCLE800 指令規則的定義，在 NX 軟件中做相應的程序開發，如圖 5 所示。
圖 5 NX 軟件 CYCLE800 功能后處理開發
在 NX 軟件編程時，需要注意坐標系及相關參數的配置，為了直觀起見，在零件的每個傾斜面分別建立一個子坐標系，這些子坐標系都有掛在主坐標系下，如圖 6 所示。另外，在 Sinumerik840D 參數配置對話框中，變換模式選
擇 Swiveling，如圖 7 所示。
圖 6 坐標系設置 圖 7 Swiveling 參數設置
由 NX 自動生成的加工程序如圖 8所示。
圖 8 后處理軟件生成的部分 NC 代碼
4. 基于 vericut 的仿真模擬加工
仿真模擬加工十分必要，用以檢查 NC 代碼的正確性，避免機床碰撞造成的重大損失。根據五軸機床的實際結構，構建虛擬機床，并匹配各軸位置及依存關系。如圖 9 所示。配置CYCLE800 仿真功能，如圖 10 所示。
圖 9 虛擬機床結構搭建
圖 10 CYCLE800 仿真功能配置
最后，進行零件加工模擬仿真，檢驗 NX 后處理生成的 NC 代碼是否正確，如圖 11 所示，經過仿真檢驗，后處理完全正確。在實際加工后，用戶零件加工的所有尺寸均達到要求，加工效率提升 30%，給用戶帶來高效益。
圖 11 零件加工仿真
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