1. C轴功能

1.1 C轴功能介绍

        通常车床实现的是两坐标联动，而车铣加工中心能实现三坐标联动。在车床系统中，C轴即绕主轴（Z轴）旋转的旋转轴。主轴的位置控制可以和其它进给轴一样由伺服电机实现，此时主轴是作为进给伺服电机工作。主轴旋转轴（C轴）与其它进给轴（X或Z）联动进行插补，可以在端面或圆柱面上加工任意曲线。

        实现C轴控制功能的插补指令有两种，即端面插补和柱面插补。

1.2 条件与限制

        要实现C轴功能，数控车床必须配置动力刀架，此时由刀具做主运动，工件做旋转运动。即：车床必须具有一个可用作C轴的主主轴。第二个主轴必须可以驱动铣刀。

2. 插补指令

2.1 端面插补（TRANSMIT）

        端面插补主要用于车削件的端面加工。使用者只需在直角坐标系中编程，控制系统将编程的直角坐标系的运动转换成实际坐标轴的运动。

        端面铣削如下图所示：

        坐标系由X轴和C轴组成，其中X轴称为第一轴，将C轴虚拟成第二轴Y轴。使用者只需要在XY平面内进行端面编程，系统会把编程的直角坐标系值，转换为实际坐标轴X轴和C轴的运动。

2.1.1 端面插补激活/取消

说明：

        1. TRANSMIT和TRAFOOF单独程序段。

        2. 系统上电后的默认设置为TRAFOOF。

        3. 在TRANSMIT和TRAFOOF程序段之间，进行端面铣削编程。在端面插补中，按“复位”键取消端面插补。

        4. 在TRANSMIT和TRAFOOF之间，能够使用的插补指令有G00、G01、G02、G03。

        5. 在编程TRANSMIT之前，必须关闭刀具半径补偿功能。如果没有编程G40，则报警。

        6. 在编程TRAFOOF之前，必须关闭刀具半径补偿功能。如果没有编程G40，则报警。

        7. 在TRANSMIT和TRAFOOF之间，可以使用刀补半径补偿（G41/G42/G40）功能。

        8. 在TRANSMIT后，系统自动设定工作平面G17有效（在Z方向上进行刀具长度补偿；在G17平面内编程圆弧插补指令），TRAFOOF之后，系统自动恢复TRANSMIT之前指定的工作平面。

        9. 在TRANSMIT之前，要定义工件坐标系，且工件坐标系的原点在旋转轴的中心上。在端面插补期间，不能改变工件坐标，如果改变则报警。

        10. TRANSMIT和TRAFOOF成对使用，缺一则报警。

2.1.2 端面插补说明

说明：

        1. 坐标系：用户进行端面编程时，使用的是虚拟坐标系；而实际的机床运动是在物理坐标系下进行插补运算的。

        A） 虚拟坐标系

        坐标系由X轴和Y轴组成标准笛卡尔坐标系，用右手定则进行判定（拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向）。虚拟坐标系的原点在端面铣削的旋转中心。

        B）物理坐标系

        坐标系由X轴和C轴组成，单位如下：

        X：mm，代表X轴方向坐标

        C：degree，代表主轴转过的角度。按照右手螺旋定则，在XY平面内，C轴逆时针旋转为正，如下图。

        2. 直径还是半径编程：线性轴X是直径还是半径编程由DIAMON/DIAMOF决定；Y轴始终以半径编程。

        3. 端面编程中可以使用的G代码：

        4. 端面插补平面外的轴的移动：可以编程端面插补平面外的轴移动，与端面插补无关。

        5. 端面插补时当前位置的显示：在进行端面插补时，工件坐标系下人机上显示编程的直角坐标系坐标。

 限制：

        1. 工件坐标系：在开启端面补偿前，要设置工件坐标系，且工件坐标系的原点在旋转轴的中心上。

        2. 刀具半径补偿：在端面插补中可以使用刀具半径补偿，但在开启或取消端面补偿时，一定要关闭刀具半径补偿，否则报警。

        3. 工作平面：进入端面插补后，之前定义工作平面（G17/G18/G19）无效；当取消端面插补后，之前定义的工作平面恢复。

        4. 在端面插补期间：不能编程C轴，否则报警。如：

        极点是线性轴X和旋转轴C轴的交点。在极点区域内，一个小的位置改变，都会引起旋转轴C轴的较大旋转，所以不推荐刀具中心过极点的运动，以免旋转轴过载。

        过极点的方法有两种：

        方法一：旋转轴不动，只移动进给轴过极点。

        方法二：通过主轴旋转，刀具中心被限制在线性轴的一侧运动。

2.1.3 端面插补举例

       端面插补的一般过程：

        1. 插补前的准备工作：

            准备刀具；

            准备工件坐标系；

            主轴模式切换，且第二主轴为加工主轴；

            新主轴旋转；

        2. 插补：

            TRANSMIT；

            …

            TRAFOOF；

        3. 插补后：

            恢复工件坐标系；

            恢复原主轴；

            示例详见：C轴加工示例.docx

2.2 柱面插补（TRACYL）

        柱面插补用于加工圆柱体上的纵槽、横槽或者任意轨迹的槽。槽的运行轨迹是以展开的、圆柱水平表面为参考进行编程的。

        柱面插补坐标系是由Z轴和旋转轴（C轴）组成。编程时，将圆柱的外表面展开，这样编程就是在一个平面上进行。在柱面铣削模式下，用户只需要在圆柱展开面上进行编程。控制系统将编程的圆柱坐标系的运行转换为实际机床轴的动作。

2.2.1 柱面插补激活/取消

 说明：

        1. d是圆柱的直径，d>0，单位：mm。d参数必须编程，不编或编程值小于等于0则报警。d不受DIAMON/DIAMOF控制。

        2. TRACYL和TRAFOOF都是单独程序段。

        3. 系统上电后的默认设置为TRAFOOF。

        4. 在TRACYL和TRAFOOF程序段之间，进行柱面铣削编程。在柱面插补中，按“复位”键取消柱面插补。

        5. 在TRACYL和TRAFOOF之间，能够使用的插补指令有G00、G01、G02、G03。

        6. 在编程TRACYL之前，必须关闭刀具半径补偿功能（即：编程G40）。如果没有编程G40，则报警。

        7. 在编程TRAFOOF之前，必须关闭刀具半径补偿功能（即：编程G40）。如果没有编程G40，则报警。

        8. 在TRACYL和TRAFOOF之间，可以使用刀具半径补偿功能（G41/G42/G40）。

        9. 在TRACYL后，系统自动设定工作平面G19有效（在X方向上进行刀具长度补偿；在G19平面内编程圆弧插补指令），TRAFOOF之后，系统自动恢复TRACYL之前指定的工作平面。

        10. 在TRACYL之前，要定义工件坐标系，在柱面插补期间，不能改变工件坐标，如果改变则报警。

        11. TRACYL和TRAFOOF成对使用，缺一则报警。

2.2.2 柱面插补说明

说明：

        1. 坐标系：用户进行柱面编程时，使用的是虚拟坐标系；而实际的机床运动是在物理坐标系下进行插补运算的。

        A）虚拟坐标系

          坐标系由Z轴和Y轴组成标准笛卡尔坐标系，用右手定则进行判定（拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向）。单位如下：

        Z：mm，代表Z轴方向坐标

        Y：mm，虚拟坐标轴， 以工件中心点为坐标系原点，方向根据笛卡尔坐标系来确定。

        B）物理坐标系

        坐标系由Z轴和C轴组成，单位如下：

        Z：mm，代表Z轴方向坐标

        C：degree，代表主轴转过的角度， 按照右手螺旋定则，在YZ平面内，C轴逆时针旋转为正

        2. 在柱面编程期间，如果编程了X轴，X轴是直径值还是半径值由编程的DIAMON/DIAMOF决定。Y和Z轴始终以半径编程。

        3. 在柱面编程中可以使用的G代码：

        5. 柱面编程平面外的轴移动：可以编程柱面插补平面外的轴移动，与柱面插补无关。

        6. 柱面编程当前位置的显示：在进行柱面插补时，工件坐标系下人机上显示编程的直角坐标系坐标。

 限制：

        1. 刀具半径补偿：在柱面插补中可以使用刀具半径补偿，但在开启或取消柱面插补时，一定要关闭刀具半径补偿，否则报警。

        2. 工作平面：进入柱面插补后，之前定义的工作平面（G17/G18/G19）无效；当取消柱面插补后，之前定义的工作平面恢复。

        3. 在柱面插补期间：不能编程C轴，否则报警，如：

2.2.3 柱面插补举例

        柱面插补的一般过程：

        1. 插补前的准备工作：

            准备刀具；

            准备工件坐标系；

            主轴转换为轴模式，且第二主轴为加工主轴；

            新主轴旋转；

        2. 插补：

            TRACYL；

            …

            TRAFOOF；

        3. 插补后：

            恢复工件坐标系；

            恢复原主轴；

        柱面编程前的准备工作：

        TRACYL前，主轴定位（先将C轴旋转一定的角度，方便在端面或柱面的特定位置开始加工），切换主轴，准备工件坐标系。

        柱面插补结束后，恢复工作平面，如果还有轨迹要加工，切换主轴，选择正确的工件坐标系。

3. 准备功能

3.1 主轴模式切换

        通常车床装夹工件的主轴称为主主轴。带有铣削功能的车床中，可以有多个主轴，装夹工件的称为主主轴，实现铣削功能的动力头依次称为第二主轴、第三主轴、第四主轴等。

        主轴的控制模式分为：

        1. 主轴模式：可以用的指令有M03/M04/M05，M19，SPOS

        2. 轴模式：即：旋转轴模式，编程指令..或TRANSMIT或TRACYL

说明：

        1. M03/M04/M05用来控制主轴的正转/反转/停止；

        2. SPOS＝用来控制主轴的定位功能；

        3. C..用作主轴的C轴功能编程。

3.1.1 主轴模式－轴模式

        在具有C轴功能的车床中，如果要将主轴做为轴模式来控制，必须增加一个M功能，用作轴模式的切换指令。

        M70 C... ；主轴模式切换到轴模式（C...可以不编，缺省为C0），并将第二主轴做为加工主轴

说明：

        1. M70 C... ：主轴做的动作就是，如果主轴正在旋转，则主轴减速寻找index，找到后直接定位到..度；如果主轴是停止状态，则主轴找到index后定位到C...度。定位速度由系统决定，不是按照编程的F速度进行定位的。

        2. M70：不编..，则主轴直接定位到C0位置。

        3. 主轴切换到轴模式后，可以用C关键字对主轴进行位置编程（或用关键字TRANSMIT、TRACYL进行端面或柱面编程），C轴也可以和其它线性轴进行编程，实现插补功能。

        4. 主轴切换到轴模式后，主轴的参数也进行了转换。

注：

        1. 主轴切换到轴模式后，先要进行旋转轴的回零（每次从主轴模式切换到轴模式都需要进行回零），回零后才能对C轴（或端面插补或柱面插补）进行编程。

        2. 编程M70隐含将第二主轴做为加工主轴（即相当于编程SETMS（2）），如果系统想要指定第三主轴做为加工主轴，则需在M70之后编程SETMS（3）。

        3. 主轴处于轴模式后，按复位键则主轴恢复主轴模式。

Eg：

3.1.2 轴模式－主轴模式

        M71 ；轴模式切换到主轴模式，且主主轴恢复为加工主轴

说明：

        1. 主轴从轴模式切换到主轴模式后，延用原来定义的S值；

        2. 从轴模式参数切换到主轴模式参数；

        3. M70和M71必须成对使用，如果缺一则报警。

        4. 在.....M71之间编程端面或柱面插补（即：“TRANSMIT/TRACYL....TRAFOOF”），如果在此范围之外编程端面或柱面插补则报警。

        eg：

3.1.3 当前加工主轴

        在c轴加工中，如果装夹工件的主轴转换到轴模式后，系统接下来就要指定哪个轴将做为主轴使用。

        SETMS（n） ；指定主轴n为当前的加工主轴，n＝1，2，3

        SETMS（1） ；系统默认设置的主主轴为加工主轴，可以省略编程为SETMS

说明：

        1.  只有在主轴停止的状态下，才能切换加工主轴。如果在主轴旋转情况下编程SETMS（...）则报警。

3.2 动力头控制

        在端面和柱面铣削中车床中的主轴是当作旋转轴来进行插补的，机床配置的动力刀头提供动力切削。车床中的主轴是用M03/M04/M05来控制启停的，动力刀头与主轴用同样的M代码来控制动力头的旋转和停止。

即：

4.人机和面板

4.1 面板按键

        用户利用面板上的

        1. “C+”和“C－”按键，进行手动移动C轴，此时主轴做为轴模式进行控制。

        2. “主轴正转”、“主轴反转”和“主轴停止”按键，进行主轴的旋转和停止操作。

        3. “旋转/C轴”：选中该键――主主轴（也即第一主轴）为C轴模式，可以用C+/C-按键控制C轴旋转；未选中――主主轴为旋转模式，可以用面板上的正转/反转/停止按键控制主主轴启停。

        复位清除主轴的轴模式，恢复为主轴模式。

4.2  C轴人机显示

        1.在主页面上增加C轴坐标显示。主页面上的坐标显示为：

            X..

            Z..

            C..

            SP2/SP3... ；第二主轴或第三主轴

        2. 在运行含有端面或柱面插补的程序段时，在工件坐标系下，显示转换后的坐标值，即：

            X..

            Y..

            Z..

            SP2/SP3...