沈陽機床股份有限公司中捷機床有限公司 (遼寧 110142)段欣楠

臥式加工中心在機械加工行業(yè)里一直扮演著極其重要的角色，它的B 軸轉(zhuǎn)臺在實際應(yīng)用中成了臥式加工中心不同于其他設(shè)備的最突出特點，對B 軸轉(zhuǎn)臺的應(yīng)用也出現(xiàn)了各種極具特色的使用方法，這次我們介紹的就是其中之一，相信在相關(guān)行業(yè)的實際應(yīng)用中能對大家有所幫助。

眾所周知，當(dāng)利用臥式機床加工圓弧面的時候，如果能利用B 軸轉(zhuǎn)臺做4 軸聯(lián)動式的加工，從切削工藝角度出發(fā)，當(dāng)然視其為最優(yōu)化的第一選擇。

圖1 所示為加工阿基米德螺線的圓弧輪廓，當(dāng)?shù)毒哐鼗【€做法向相切運動，這種加工方法要求圓弧的圓心必須在轉(zhuǎn)臺的中心位置，只有這樣才能用4軸聯(lián)動的方式編程加工，程序中包括X、Y、Z、B 各軸的位置數(shù)據(jù)，但其中X 軸數(shù)據(jù)是不變化的，因為這時工件是圍繞著轉(zhuǎn)臺中心(X 軸的零點)為圓心旋轉(zhuǎn)的。此種方法在目前的加工中較常見，優(yōu)點是編程簡便，其不足之處在于由于工件必須擺放在轉(zhuǎn)臺中心位置上，這樣工件的裝夾找正就比較費時，另外如工件較小，那么加工時鏜桿需要伸出較多也不利于加工，同時也降低了工作臺的有效利用率。

圖1

為了解決這些不足之處，我想起了五軸加工。如果此類工件在五軸聯(lián)動機床上加工，那當(dāng)然是輕而易舉了，并且在五軸聯(lián)動機床上加工此類工件的時候，同樣有一個旋轉(zhuǎn)軸是不參與聯(lián)動的，實際工作中也只是四軸參與聯(lián)動加工，那么能否在四軸聯(lián)動的機床上實現(xiàn)五軸機床的功能就成了解決問題的關(guān)鍵，有了這個思路以后首先要做的就是確定數(shù)控系統(tǒng)，在咨詢了西門子系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)人員后得知，四軸機床如想實現(xiàn)五軸功能就必須是五軸數(shù)控系統(tǒng)。這樣的話系統(tǒng)功能性得到了確定，下一步就開始實際的編程加工試驗了。

試驗的開始階段我按照以往編程的方法輸出五軸加工程序，其中C 軸為零，B 軸隨之變化，其余X/Y/Z 各軸都有數(shù)據(jù)，可以說是個標(biāo)準(zhǔn)的五軸加工程序，但在實際加工中卻出現(xiàn)了意想不到的結(jié)果，機床的動作完全與編程時的設(shè)想不同，X 軸與Z 軸的動作也與實際程序不符并有較大差異，機床常出現(xiàn)X 軸或Z 軸的行程報警，讓人百思不得其解。在嘗試了各種方法之后仍無法解決，最后求助于電氣人員，電氣人員給的解釋是，由于四軸機床本身不帶有第五軸，并且我們的工件又沒有擺放在轉(zhuǎn)臺中心，這時當(dāng)B 軸轉(zhuǎn)動時，要想保證刀尖點相對圓弧做法向運動的話，那么系統(tǒng)會使X 軸與Z 軸隨之做相對的一定量的距離補償才能滿足其要求，所以才會造成X 軸或Z 軸的超程報警。有了此結(jié)論，看來出標(biāo)準(zhǔn)的五軸程序無法滿足我們的實際加工需求，只有另尋它路了。

經(jīng)過反復(fù)試驗，我們發(fā)現(xiàn)利用矢量方式的編程方法可以實現(xiàn)我們想要達(dá)到的效果。首先確定工件的加工原點，如圖1 所示。刀具矢量采用A3、B3、C3 方式編程，A3、B3、C3 為刀具矢量在坐標(biāo)系X、Y、Z 上的投影，因五軸設(shè)定為工作臺B 軸旋轉(zhuǎn)，因此B3=0，X'和Z'分別為刀具矢量在X 軸和Z 軸上的分量，這里將Z 軸分量設(shè)為1，即C3=1，根據(jù)B軸的旋轉(zhuǎn)角度，計算刀具矢量在X 軸上的分量(見附表)。

起始角度-60°，終點角度45°，起始半徑長40.5mm，終點半徑長49.5mm，角度增量1°，半徑長每度遞增0.085 714 286mm。

刀具矢量表

程序如下:

圖2 為部分的加工程序及加工現(xiàn)場圖片，因工件的加工精度要求，我們只取角度遞增為1°，如需要可以更加細(xì)分遞增角度，程序的運算方式不變。

圖2

通過這種方式的編程，完全實現(xiàn)了四軸機床上完成五軸機床的同等加工效果，大大減少了工件的裝夾時間和難度，提高了機床的有效利用率。