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ABC

 ♠ 刀轴矢量编程:TXTYTZ

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

说明:

 ♠ 上述两种刀轴定向方式均为模态的,属于同组指令,可以用其中一种编程方式取消另一种编程方式。

 ♠ 刀轴定向的两种编程方式,在同一程序段中只能编程一种。

 ♠ 样条插补指令(AKIMANURBSCUBIC)中不支持旋转轴编程。

 ♠ 线性轴的所有插补指令(样条除外)中都可以加入旋转轴的A/B/C编程格式。

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TXTYTZ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:

 ♠ TXTYTZ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 TX1 TY=1 TZ=1; N20 TX=1,在N20行中刀轴矢量的位置是TX1 TY0 TZ0

 ♠ 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:

 

A/B/C

TX/TY/TZ

备注

G00

 

G01

 

G02/G03

支持所有圆弧指令

G22/G23

 

CIPD

 

POLY

 

AKIMA

 

NURBS

 

CUBIC

 

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0359.999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G90ACACNACPDC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(ACACPACNG90):

◊ 编程格式:A/B/CAC...);A/B/CACP...);A/B/CACN...);G90 A/B/C...

ACACPACN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ACG90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:

CACP100                          ;C轴正向旋转到达100度位置

CACN300                         ;C轴负向旋转到达300度位置

CACP240                          ;C轴正向旋转到达240度位置

CAC0                               ;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/CDC...

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:

CDC100                          ;C轴沿最短路径运行到100度位置

CDC300                          ;C轴沿最短路径运行到300度位置

CDC240                          ;C轴沿最短路径运行到240度位置

CDC60                            ;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:ICG91

◊ 编程格式:A/B/CIC...);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:

CIC720                             ;C轴正向增量运行720

CIC-180                            ;C轴负向增量运行180

说明:

 ♠ 模态360人机显示:始终在0到359.999之间,在正向超过360度时开始从0递增显示。在负向超过0度时从360度递减显示。单位:度。

 ♠ 模态360下软限位和工作区极限无效,意味着操作范围是无限的,是持续旋转的旋转轴。

2.非模态

非模态支持的编程指令有:ACG90DCICG91

 ♠ 绝对编程(ACG90):

◊ 编程格式:A/B/CAC(±...);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ACNACP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。

CAC-100                          ;C轴负向运行到-100度位置

CAC1500                          ;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/CDC...

◊ 非模态轴中的DC编程规则与模态轴中的DC相同。

举例:

CAC7200                         ;旋转轴C运行到7200度位置,运行方向根据起始位置决定。

CDC300                          ;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。

CAC7000                         ;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(ICG91):

◊ 编程格式:A/B/CIC(±...);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。

说明:

 ♠ 非模态的人机显示:一圈后显示360,二圈后显示720,依次类推,原理同线性轴。

 ♠ 旋转轴在非模态方式下工作时,同线性轴,软限位和工作区极限有效。如果编程的目标值超出正负软限位范围要报警。

旋转轴的位置编程格式汇总:

指令格式

模态360下旋转轴的编程范围

非模态下旋转轴的编程范围

G90AC

0359.999

注:超过编程范围报错

软限位范围,超出则报错

G91IC

可以是任意值

软限位范围,超出则报错

DC

0359.999

注:超过编程范围报错

同模态360

ACP

0359.999

注:超过编程范围报错

不支持此种编程方式

ACN

0359.999

注:超过编程范围报错

不支持此种编程方式

 

注意事项

对于VMC0656e机床来说,只有C轴可以设为模态360方式。通过系统参数AXROTUNLIMITEDAXISROLLOVER进行模态360的设置,具体见参数手册。

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(TD)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。

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