CYCLE800 功能在五轴双转台机床上的应用
2023-11-3 来源： 通用技术集团沈阳机床有限责任公司 作者： 任宝钢 洪寿福
某些零件形状特殊，外表面由许多斜面组成，而且这些斜面角度不同。对于这类零件的加工，通常采用多角度夹具，在两台甚至多台机床重复装夹完成加工。这种加工方式不但容易产生累计误差，而且由于辅助装夹时间长导致产出率低。我司针对这种问题，开发了五轴双转台专用机床。实现了零件一次装夹完成所有倾斜面加工。
考虑到成本问题，数控系统未购买 SIEMENS五轴包功能，而是采用 SIEMENS 系统自带的CYCLE800 倾斜面加工功能实现倾斜面加工，这样不但大大提高加工效率，而且降低设备成本，为用户带来效益。
1. 机床结构简介
机床采用在原有三轴龙门加工中心基础上，开发 A+B 摆台结构。如图 1 所示。工作台长方向为 X 轴，短方向为 Y 轴，上下为 Z 轴，绕 X轴旋转为 A 轴，绕 Y 轴旋转为 B 轴。为增加加工时刚性，A、B 轴增加抱闸装置。
图 1 双转台机床结构
2. 系统 CYCLE800 功能参数设置
CYCLE800 参数设置与机床结构有关，但是CYCLE800 功能的使用与机床结构无关。在五轴机床结构中，概况一下可以分为刀具摆动型、工作台摆动型和刀具摆动 + 工作台摆动三种类型。这三种类型分类如下 :
（1）类型 T: 摆动刀具，两个旋转轴的运动会导致刀具朝向的变化 ( 能改变另一轴所定义角度的轴为第一旋转轴 ) 。
（2）类型 P: 摆动工作台，工作台的旋转会导致刀具相对工件朝向的变化 ( 能改变另一轴所定义角度的轴为第一旋转轴 ) 。
（3）类型 M: 摆动刀具 + 摆动工作台（刀具轴为第一旋转轴）。如图 2 所示。
图 2 机床结构类型
所以，我司机床类型为 P 型，按照 P 型机床来设置参数。CYCLE800 调试步骤如下 :
（1）设置机床参数 。
（2）设置 HMI 。若是 HMI Advanced 需要修改配置文件 STARTUP.COM 激活 CYCLE800 的设定画面 。
（3）CYCLE800 参数设置 ( 机床结构尺寸设置 ) 。在设定画面中 , 根据机床类型设置参数 ; 在编写 NC 程序，根据机床类型给变量赋值 (e.g. $TC_CARR1[1]=0)。
（4）装载相应循环 。若是 840Dpl, 需要装载循环。若是 840Dsl,V2.6SP1 以上版本可自动装载循环。
（5）检查配置是否正确 ( 可摆动特殊角度检查 ) 。
（6）精细调整，检测机械几何尺寸误差并设置相关参数。
参数设置如图 3 所示。在图 3 中，I2 表示机床参考点到第一旋转轴回转中心的距离，I3 表示第一旋转轴轴轴线到第二旋转轴回转中心的距离（或到刀具基准点），I4 表示闭合矢量链 I4=-(I2+I3)。旋转轴设置如图 4 所示。
图 3 结构尺寸与选项画面
图 4 旋转轴设置
3.NX 软件后处理二次开发
针对 AB 双摆台龙门结构特性，制作专用的后处理程序，实现 siemens系统 CYCLE800 功能 3+2 定轴加工。
（1）SIEMENS 系统中 CYCLE800D指令规则 :
（2）NX 软件中后处理程序制作 :按照 SIEMENS 系统对于 CYCLE800 指令规则的定义，在 NX 软件中做相应的程序开发，如图 5 所示。
图 5 NX 软件 CYCLE800 功能后处理开发
在 NX 软件编程时，需要注意坐标系及相关参数的配置，为了直观起见，在零件的每个倾斜面分别建立一个子坐标系，这些子坐标系都有挂在主坐标系下，如图 6 所示。另外，在 Sinumerik840D 参数配置对话框中，变换模式选
择 Swiveling，如图 7 所示。
图 6 坐标系设置 图 7 Swiveling 参数设置
由 NX 自动生成的加工程序如图 8所示。
图 8 后处理软件生成的部分 NC 代码
4. 基于 vericut 的仿真模拟加工
仿真模拟加工十分必要，用以检查 NC 代码的正确性，避免机床碰撞造成的重大损失。根据五轴机床的实际结构，构建虚拟机床，并匹配各轴位置及依存关系。如图 9 所示。配置CYCLE800 仿真功能，如图 10 所示。
图 9 虚拟机床结构搭建
图 10 CYCLE800 仿真功能配置
最后，进行零件加工模拟仿真，检验 NX 后处理生成的 NC 代码是否正确，如图 11 所示，经过仿真检验，后处理完全正确。在实际加工后，用户零件加工的所有尺寸均达到要求，加工效率提升 30%，给用户带来高效益。
图 11 零件加工仿真
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