07-五轴编程

7.1 刀轴定向

7.1.1 定向运动

定向功能描述的是刀具在空间内的定向，通过编程回转轴的偏移来实现。

刀具的定向运动可以通过直接编程旋转角度、刀轴矢量来实现

7.1.2 定向方式

如图7.1所示的刀轴定向。刀轴定向编程方式有以下两种：

 ♠ 物理角度编程A、B、C

 ♠ 刀轴矢量编程：TX、TY、TZ

编程：

G01 X…Y…Z…A…B…C…                       ; G01表示线性轴的插补方式，X/Y/Z表示线性轴位置；旋转的插补方式默认为线性，A/B/C表示旋转轴位置

G01 X…Y…Z…TX＝…TY＝…TZ＝…       ; G01表示线性轴的插补方式，X/Y/Z表示线性轴位置；旋转的插补方式默认为线性，TX/TY/TZ表示刀轴矢量

1.物理角度编程

直接编程A/B/C时，支持以下编程格式：

♠ A..B...C… ;只编程旋转轴

♠ G00 X...Y...Z... A...B...C... ;旋转轴同线性轴的插补指令同行，同时执行

♠ G01 X...Y...Z... A...B...C...

♠ G02/G03 X...Y...Z... I...J...K...A...B...C...

♠ CIPD X...Y...Z... IM＝...JM＝...KM＝...A...B...C...

♠ POLY X...Y...Z... A...B...C...

♠ G22/G23 X...Y...Z... I...J...K...A...B...C...

2.刀轴矢量编程

支持以下编程格式：

♠ TX＝...TY＝...TZ＝...

♠ G00 X...Y...Z... TX＝...TY＝...TZ＝...

♠ G01 X...Y...Z... TX＝...TY＝...TZ＝...

♠ G02/G03 X...Y...Z... I...J...K...TX＝...TY＝...TZ＝...

♠ CIPD X...Y...Z... IM＝...JM＝...KM＝...TX＝...TY＝...TZ＝...

♠ G22/G23 X...Y...Z... I...J...K...TX＝...TY＝...TZ＝...

刀轴矢量使用TX，TY，TZ进行编程，如图7.2所示。刀轴矢量从刀具中心点指向刀柄中心。矢量的长度在此没有意义。没有编程的矢量组成部分设置为零。

说明：

 ♠ TX、TY、TZ是非模态的，没有编程的矢量组成部分，系统默认为0。例如：N10 TX＝1 TY=1 TZ=1; N20 TX=1，在N20行中刀轴矢量的位置是TX＝1 TY＝0 TZ＝0。

 ♠ 线性轴的所有插补指令（多项式和样条除外）中都可以加入旋转轴的TX/TY/TZ编程格式。

 ♠ 当加工坐标系中含有旋转、比例、镜像等框架时或者A轴带有零偏时，应使用刀轴矢量编程方式。也就是说，这种情况下旋转轴不能用物理角度进行编程。

旋转轴编程支持格式总结：

哪些线性轴的编程指令支持旋转轴，且支持旋转轴的哪种编程格式见下表：

注：√－－表示支持；╳－－表示不支持

7.1.3      旋转轴的模态与非模态

旋转轴是以度数来编程的，可以将旋转轴分为两种编程方式：

 ♠ 旋转轴旋转一圈（360）后仍然回到0度，无软限位和工作区限制，简称模态360。

 ♠ 旋转轴像线性轴一样编程，有软限位和工作区限制，简称非模态。

通过系统参数设置将旋转轴定义为模态或非模态。

 ♠ 模态360的特点是：旋转轴在0到359.999度之间进行内部转换。软限位开关和工作区极限对模态360的旋转轴无效。

 ♠ 非模态特点：和模态360对比，如正方向旋转，非模态旋转轴的一圈后显示360度，两圈后显示720度。同系统中的线性轴一样，软限位开关和工作区极限有效。

1.模态360

在模态360中，系统内部把轴的位置映射到0到359.999度。例如：旋转轴C正方向上的绝对位置420度，通过旋转轴的模态转换，映射到360度内就是60度。如图7.3所示：

在模态360方式中，可以通过G90、AC、ACN、ACP、DC编程旋转轴位置，在一圈范围内到达编程的目标位置。模态360的编程方法有：

 ♠ 绝对编程（AC、ACP、ACN、G90）：

◊ 编程格式：A/B/C＝AC（...）；A/B/C＝ACP（...）；A/B/C＝ACN（...）；G90 A/B/C...

◊ AC、ACP、ACN都是非模态指令。

◊ 在0到359.999度范围内编程旋转轴的目标位置。

◊ ACP（正向）和ACN（负向）明确定义了旋转轴的运行方向。

◊ 当用AC或G90编程时，运行方向根据旋转轴的实际位置确定。如果目标位置大于实际位置，则轴正向运行，否则负向运行。

◊ AC绝对编程功能等同于G90，只不过G90是模态指令，而AC是非模态指令。

◊ 举例：C轴的起始位置是0度，如图7.4所示：

C＝ACP（100）                          ;C轴正向旋转到达100度位置

C＝ACN（300）                         ;C轴负向旋转到达300度位置

C＝ACP（240）                          ;C轴正向旋转到达240度位置

C＝AC（0）                               ;C轴负向旋转到达0度位置

 ♠ 沿最短路径绝对编程（DC）：

◊ 编程格式：A/B/C＝DC（...）

◊ DC是非模态指令。

◊ 在0到355.999范围内编程旋转轴的目标位置。如果编程的目标点小于0或大于360度，则报警！

◊ DC是旋转轴在一圈范围内以最短路径接近编程的绝对位置。根据当前的实际位置，控制系统计算出旋转方向和剩余行程，如果剩余行程在两个方向上都相同（180度），首先选择正方向。

◊ 举例：C轴的起始位置是0度，如图7.5所示：

C＝DC（100）                          ;C轴沿最短路径运行到100度位置

C＝DC（300）                          ;C轴沿最短路径运行到300度位置

C＝DC（240）                          ;C轴沿最短路径运行到240度位置

C＝DC（60）                            ;C轴沿最短路径运行到60度位置，在两个方向上都是180度，优先选择正方向

 ♠ 增量编程：IC、G91

◊ 编程格式：A/B/C＝IC（...）；G91 A/B/C...

◊ IC是非模态指令；

◊ 编程的目标值可以是任意值。

◊ 编程值的符号表示旋转轴运行方向。

◊ IC相对编程功能等同于G91，只不过G91是模态指令，而IC是非模态指令。

◊ 举例：

C＝IC（720）                             ;C轴正向增量运行720度

C＝IC（-180）                            ;C轴负向增量运行180度

2.非模态

非模态支持的编程指令有：AC、G90、DC、IC、G91。

 ♠ 绝对编程（AC、G90）：

◊ 编程格式：A/B/C＝AC（±...）；G90 A/B/C...

◊ AC是非模态指令；

◊ 编程的旋转轴目标位置值可以是任意值，但受软限位限制。

◊ 运行方向根据编程的目标值来确定。

◊ 在非模态下，编程ACN和ACP报警。

◊ AC的功能等同于G90，只不过G90是模态指令，而AC是非模态指令。

◊ 举例：C轴的起始位置是0度。

C＝AC（-100）                          ;C轴负向运行到-100度位置

C＝AC（1500）                          ;C轴正向运行到1500度位置

 ♠ 沿最短路径绝对编程（DC）：

◊ 编程格式：A/B/C＝DC（...）

◊ 非模态轴中的DC编程规则与模态轴中的DC相同。

举例：

C＝AC（7200）                         ;旋转轴C运行到7200度位置，运行方向根据起始位置决定。

C＝DC（300）                          ;C轴沿最短路径接近模态的位置300度，也就是说沿负向运行了60度，停在了绝对位置7140度处。

C＝AC（7000）                         ;C轴运行到绝对位置7000度，也就是说，C轴沿负方向运行了140度。

 ♠ 增量编程（IC、G91）：

◊ 编程格式：A/B/C＝IC（±...）；G91 A/B/C...

◊ 非模态旋转轴的增量编程与模态360的增量编程规则相同。只不过非模态旋转轴编程的目标位置应该在正负软限位范围内，超出则要报警。

◊ IC是非模态指令，功能同G91。只不过G91是模态指令，而IC是非模态指令。

旋转轴的位置编程格式汇总：

7.2       RTCP补偿

7.2.1      RTCP功能介绍

在五轴加工时，对于不具备RTCP功能的五轴机床，由于刀具的摆动造成刀具中心点轨迹偏离编程点轨迹。如图7.6中的曲线1，刀具中心点是一段复杂的曲线而不是编程的直线。而具备RTCP功能的五轴机床，通过旋转中心的补偿运动，使得刀具中心点轨迹始终与编程轨迹保持一致，如图7.6中的曲线2。

RTCP功能使得CAM编程时，可以直接根据零件轮廓进行编程，而不需要考虑机床的结构和刀具长度。

7.2.2      RTCP指令格式

RTCPON                                                     ;开启RTCP功能

RTCPOFF                                                    ;关闭RTCP功能

注意：

 ♠ 系统上电后，默认为RTCPOFF。

 ♠ 在程序运行期间，遇到RTCPON，打开RTCP功能。程序一直运行到遇到RTCPOFF为止，关闭RTCP功能。如果程序运行结束也没有遇到RTCPOFF，则程序运行结束后一直保持RTCPON状态。

 ♠ 按“复位”键，RTCP功能关闭。

 ♠ 手动情况下，通过MDA手动输入RTCPON指令并执行，打开RTCP功能。

 ♠ 系统开启RTCP功能后，系统主界面上显示“RTCPON”字样；关闭RTCP功能后，系统主界面上显示“RTCPOF”信息。

 ♠ RTCPON时不允许编程刀偏（T、D）和零偏（G54~G59）指令。也就是说，应该先激活零偏和刀偏，再开启RTCP。

7.2.3 RTCP支持G0分段

打开RTCP就会对曲线进行分段，新版本增加了RTCP支持G0分段功能。

RTCPLINEERRORG0预分段长度，合成轴长度大于该参数，就会进行与分段处理，使分段后的长度不大于该数值。默认值：0.1，范围：0.0001-10.

RTCPCHORDERRORG0 分段弦高误差，在预分段之后两个端点的弦高误差小于该数值，则不再需要在进行分段，若大于该数值，则还需要进行弦高误差分段。默认值：0.005，范围：0.0001-1.

RTCPDMING0 最小分段长度，分段的最小长度。