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摆动直线轴的五轴联动控制技术研究

2023-7-7 来源：沈阳机床（集团）有限责任公司作者：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。

图 1 摆动直线轴结构图

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 SINUMERIKMDynamics 5 轴铣削工艺包，订货号 6FC5800-

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）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。

（4）摆动直线轴的旋转范围非常小（±10°）。

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 = <type>, with n = 1, 2, 3, ...