810d_840d五轴原理介绍

原理介绍目录11介绍12模具加工的需求133轴，32轴或5轴铣削加工方式14运动形式15CNC独立编程16刀具半径补偿原理17什么是框架结构18精度,速度和表面精度19模具加工CNC程序的结构110刀具定向在5轴加工中运用111介绍5轴加工是为复杂工件，特别是在刀具和模具的加工，是以CADCAMCNC的一整套处理为基础的。编写本手册旨在给CAM工作站的CNC编程员以及机床操作工提供更多的帮助和指导，使编程和实际加工更能有机的结合起来。自动精修SINUMERIK840D控制系统具有强大的功能，在大大简化5轴编程工作及加工过程的同时，可以更有效地提高加工精度。212刀具加工及模具加工的需求模型结构加工模具的设计标准已经日益被人们所关注,加工效率,加工精度以及简洁的外观造型愈发变得重要了。设计过程要靠CAD系统，而复杂表面的加工程序则来源于CAM工作站。涡轮及涡片加工由西门子公司生产的SINUMERIK840D控制系统可以满足刀具和各种模具加工的要求。在传统的21/2D范围内，3轴和5轴的高速加工过程具有相同性能1具有良好的操作性能2友好的编程界面3在CADCAMCNC的处理循环中具有优越的适应性4最大程度的提高机床品资阀门加工3现代铣削加工中心的5轴加工模具表面加工质量，加工速度已经变越来越重要了复杂表面的加工加工三维曲线表面时能获得最佳的切割条件X有孔的倾斜面使用32个轴可以在任意位置进行几何图形加工Y刀具轴的角度设置可以发生变化深槽加工可以进行深槽的铣削加工Z5轴动态加工除3个直线轴X,Y,Z以外,还可以使用2个旋转轴A,B或C轴4机床运动在加工区域中,直线轴X,Y和Z轴向刀具位置趋近可以使用两个旋转轴，如B和C来改变刀具的方向设置。理论上讲，可以用3个直线轴和2个旋转轴按需求的刀具方向趋近工区域中的任意一点。刀具方向的矢量元素CNC编程在CNC编程中，需要使用X，Y，Z坐标设置某一个位置。见左图，我们建议您使用方向矢量A3，B3和C3来设置刀具方向，而无须使用移动坐标系。有些模具在整个加工过程都不需要改变刀具方向。而在大多数情况下，需要刀具在横移过程中改变刀具方向，这就是说5轴同时加工，除了3个直线轴以外，还需要插入2个旋转轴。今天的5轴控制系统，正如SINUMERIK840D可以直接在机床上和调整CAM中的加工参数编制具有固定的刀具方向的程序加工带角度的孔和槽。133轴,32轴或5轴的铣削加工造型相同的凸曲线表面可以使用3轴加工,而加工较深槽或平凡改变曲率的表面时就要使用5轴加工5本控制系统可以满足所有加工要求如果在整个切削路径上刀具方向始终保持不变,刀片的切削条件就不会很好在这些机床中,刀具的方向或工作台的位置可改变。左图中刀具处于最佳的加工状态中,而如果把刀具抬到工件最顶端或移置工件旁边,就会大大降低加工条件。为了得到适宜的加工条件，工作台需要旋转,加工一个完美的曲面,常常需要把工作台旋转好几次以期达到最佳的加工效果。特点获得最佳的刀具加工方向，同时还可以完成刀具的直线运动，这样在整个加6工路径中都可以获得最优良的加工条件14移动的物体和移动的方式5轴铣床的设计理念75轴机床可以在5轴方向上控制刀具运动3个相似的直线轴和2个旋转轴,这两个旋转轴有不同的运动方式,在这里显示的是最普遍的情况。机床生产厂家为了满足不同的加工需求，逐渐开发了许多运动模式，而使用SINUMERIK840D控制系统可集中进行运动转换，也可以控制某些特殊的运动方式。在这里，我们不再讨论六脚拖动机床虚拟轴机床。主轴头有2个旋转轴X键槽加工Y梯形槽加工工作台上的2个旋转轴Z旋转/回转加工梯形槽加工主轴头上的一个旋转轴工作台上的一个旋转轴注如果这个旋转轴不与某个直线轴垂直，就可以把这个旋转轴看成一个加工梯形槽的轴。与运动方向无关的编程操作由于机床会有不同的运动方向，加工同样的工件表面时，不同的机床运动会产生完全不同加工效果，示例2的加工方法更为合适。8示例加工一个圆柱体表面。X主轴运动/主轴头运动的顺序加工一个圆周，用X/Y轴延圆柱体的半径移动，在整个运动过程中，刀具必须绕Z轴旋转，这样刀具就可以一直保持与加工表面垂直。Y工作台的运动顺序Z绕A轴旋转90OZC轴旋转到90O，再转动90OZY轴在直线方向上移动在机床上使用SINUMERIK840D进行编程时，不必考虑机床运动和刀具长度，您所要考虑的只是刀具和工件间的相对移动，其他工作都可以交给控制系统来完成。下面描述怎样协调机床操作及运动。机床轴运动中刀具长度所产生的影响示例在5轴加工中，刀具的长度会直接影响机床的运动此示例说明刀越长，轴的横向移动距离就越大。每次换刀时，都要求在CAM系统中重新计算CNC程序。用SINUMERIK840D进行编程时，只要刀具偏移功能为有效，就无须考虑刀具的长度，系统会自动对刀具长度进行监测。注由于刀具长度的原因，即使CNC程序中所有数值都在加工区域范围内，也会出现轴移动时，超程或碰到限位开关，这就需要区分“整体”加工区域和“局部”加工区域。9直线轴运动时方向变化所产生的影响通过改变刀具方向就可以把简单的直线运动转换成复杂的曲线运动。让刀具处于一条直线，就可以铣出一条直线，而无须调整方向了。如果改变方向，刀具的运行路径就会是曲线的，系统会自动补偿这条曲线，让直线运动产生换向。15CNC独立编程该示例显示使用5轴加工时，CNC程序并不能确定机床或刀具的运动，这就是SINUMERIK840D具有5轴转换功能的优越性。TRAORI调用5轴转换功能当然,我们都希望CNC程序能够满足所有的机床运动功能,这就是我们以下要介绍的补偿功能SINUERIK840D中的TRAORI指令Z根据机床的运动方向,用CNC程序编辑相关的位置和方向数据来形成刀具横移运动Z计算横移运动时要考虑刀具的长度示例在CNC程序中,改变刀具方向而没有其它横移运动时,就可以使用A3,B3，C3进行编程,而与机床运动无关不使用TRAORI指令控制系统不考虑刀具长度,刀具围绕轴的中心旋转,刀尖将移出固定点使用TRAORI指令。控制系统尽改变刀具方向,刀尖将停留在固定点,它会自动计算，在X,Y,Z轴上产生的补偿运动。在CAM系统中的CNC程序中可以调用TRAORI指令,使CNC程序简单化包括X,YZ的接近点和刀的方向矢量A3,B3,C3。也就是说,CNC程序尽包含几何数据和刀具方向数据。10CNC程序示例SWIVELMPF程序名N01TRAOPI调用5轴转换功能N02T1F1000S10000M3加工数据,刀具,速度等N03G54零偏移N04G0X0Y0Z5起始点A30B30C31刀具与Z轴平行N05G1Z1横移指令,进给N06X10Y0A31C31在X/Z平面中,直线运动带刀具45O定向N07TRAFOOF5轴转换功能关闭N07M30程序结束在该示例中,铣削的直线从X0到X10,刀具定向角度从90O转换成45O使用TRAOPI指令编辑一条直线时,无须考虑机床的实际运动,刀具会准确到达结束点,刀尖的运行路径是一条直线。16刀具的半径补偿原理刀具补偿功能可以在CNC编程时不考虑刀具半径因素,在21/2D范围内的半径补偿功能为通常概念,但在3D范围内,特别是用5轴加工时,就完全不一样了。刀具半径对用CUT3DF进行端面铣削的影响在用CUT3DF进行端面铣削中的半径补偿时,要确定刀具的几何路径和补偿方向,一般情况下,根据表面形状,刀具方向以及刀具的几何形状来计算补偿方向的垂直度是相对于曲面法线或曲面法线矢量而言的,根据当前刀具方向和与工件表面的垂直度来进行计算在特殊情况下,例如,使用球面刀具时补偿方向必须与正在运行的路径表面相垂直,也就是说补偿方向由表面上的切点矢量X,矢量Y来确定。SINUMERI840D系统中的补偿选择功能允许使用曲面法线矢量元素来计算刀具的偏移量。原来,很少有哪个CAM系统可以给每个程序段提供曲面的法线矢量。11一般来讲,标准刀具由CAM程序计算求得的半径可修整的半径量是很小的,很小的刀具半径修整量就可以产生凹凸的加工效果,但如果休整量过大,刀具可能会与工件轮廓相碰撞。如果曲面法线,刀具半径和刀尖的几何图形均为已知,而刀具半径补偿CUT3DF功能为有效,SINUMERIK840D系统就可以计算新的刀具切点PE了左图显示了控制系统使用的所有尺寸数据和与刀尖相关的几何数据端面铣削带拐角的端面铣削圆柱体的型腔铣削FN曲面法线TCP刀尖PE切点TB路径切线VK补偿矢量5轴铣削圆周表面时,刀具补偿功能的作用（CUT3DCC）示例用一个较小的刀具铣槽标准刀具由程序确定的刀具带较小半径的刀具加工面内表面局限表面，槽的底面加工表面的修整局限表面的修整用5轴进行圆周铣削加工时的补偿功能如果选择带较小半径的刀具,而不使用原来确定的刀具,SINUMERIK840D会计算出新的加工路径系统不仅要计算加工面方向上的所需要的补偿量,同时还需要刀具运动方向上的进给量。12在许多结构元件加工中，特别是航天工业中，常会使用到这种功能。在此示例图中，加工面方向上的半径补偿完成以后，小半径刀尖TCP和标准刀具在同一个面上，它们的长度是相同的。同时，刀具可以做轴向运动，使刀具切点刚好和刀具的极限相接触，调整铣削方向上的刀具来完成槽座方向上的补偿。16使用刀具补偿概述我们已经了解了SINUMERIK840D标准刀具的半径补偿功能G40可以使刀具半径补偿功能无效，G41为圆周铣削路径左向补偿，G42为圆周铣削路径右向补偿。G450/G451为外角铣削的补偿功能。SINUMERIK840D有不同的补偿功能，前面我们已经介绍了一些，在SINUMERIK840D中可以用G41/G42使刀具半径补偿功能有效，用G40使该功能无效。请见SINUMERIK840D的文件CUT2DCUT2DF21/2D外圆铣削用G17G19确定补偿面的21/2D范围补偿根据FRAME来确定补偿面的21/2范围补偿CUT3DCORIDORIC3D外圆铣削路径切线和刀具方向垂直补偿。铣削外角时，插入的圆弧段不进行刀具方向改变。直线段刀具方向运动是执行的。移动路径带圆弧时，在圆弧处刀具方向运动按比例执行。CUT3DFSCUT3DFFCUT3DF平面铣削方向恒定（3轴）。用G17G19来确定坐标系中的Z轴上的刀具面，而FRAME没有变化。方向恒定（3轴）。由FRAME确定刀具在当前坐标系Z轴上的方向。用带刀具定向变量的5轴功能。CUT3DCCCUT3DCCD带局限表面的3D外圆铣削（外圆/平面组合体的加工）根据加工表面轮廓编辑NC程序。根据刀尖运行路径编辑NC程序。用G41/G42激活补偿功能，如CUT3DCG411317什么是结构功能FRAME坐标系机床坐标系中基准点和零位偏移（G54，G55）是类似的概念。工件结构可使用偏移，旋转，镜像及比例的坐标系。工件结构是用当前工件坐标系中设置坐标值和角的起始点来描述目标位置。工件结构包括Y基本结构基本偏移Y可设置的结构G54G59Y可编辑的结构坐标系和横移运动用5轴机床在加工区域中对可偏移,可旋转的表面进行加工根据工件结构只能设置可偏移的工件坐标系,再通过旋转在倾斜面上设置坐标系所有的横移指令都是相对于工件坐标系而言的。使用结构功能当激活可设置的零位偏移功能时（G54，G55），工件坐标系会处于工件的零点位置。14除一些特殊的机床运动以外，都可以把轴调整为与机床轴相平行。使用结构功能（FRAME）后，这个坐标系就可以在加工区域进行偏移设置，任意位置旋转。示例斜面加工例如要在斜面上加工一个孔，这是当坐标系旋转到斜面时，可以简单通过调用钻循环对孔进行加工编程。18精度速度和表面加工质量CADCAMCNC处理链CADCAM许多加工复杂表面的CNC程序都来源于CAM系统,而CAM系统从CAD系统中获得工件的几何图形CAMCADCAM（POSTPROCESSOR）CNC处理链是加工复杂表面时十分重要的环节CAD系统建立原始表面X如图所示，为了加工一个完整表面或干涉检查，CAM系统一般会把CAD生成的加工表面转换成多面体。换言之，CAM系统要把平滑的加工表面转化成许许多多的微小平面Y。这样，会不可避免地产生一些极少量的偏差。通常编程人员会沿刀具路径排列这些多面体，处理器在所确定的误差范围内建立CNC程序段，这些程序段一般会包含很多直线，G1XYZZ这样加工结果就是多面体，在示例中，可以看到在加工表面上有许多细小平面因此不合理之处，重新工作就有必要性。15倒圆编程SINUMERIK840D系统中有许多功能可以避免操作者重复工作。其中在程序段分界处加入倒圆操作，插入几何数据在倒角处可改善公差。压缩功能在直线插补中程序段转换处由于加速度的改变会导致机床轴跳跃，这种跳跃会使机床产生共振现象，从而导致工件表面出现X棱角或Y波纹。近似到确定的公差带X压缩一系列G1指令程序Y到样条曲线Z，由控制系统直接执行操作。这样，机床轴移动更为平稳辟免了机床的震动，加工表面更为平滑该功能允许快速横移，减小机床的冲击。16如果CAM系统中的公差值为已知，压缩公差值应等于或大于这个公差值。在COMPCAD中，该值为CAM系统公差的12和15之间的值。如果CAM系统公差值为未知，应使用CYCLE832的默认值作为起始点值。快速设置循环使用SINUMERIL840D系统，在CYCLE938中可以打开或关闭COMPCAD样条曲线压缩功能。CYCLE832会对CAM程序序列产生影响，可以给用3轴和5轴快速加工复杂轮廓表面提供技术支持，详细说明请参见以后章节。19CNC模具加工程序的组成结构一个复杂表面的CNC加工程序是由许多CNC程序段组成的，一般不会在CNC控制系统中进行编辑。CNC模具加工程序结构大多数CNC程序使用以下程序结构TOLLCALL（刀具调用）N10T1D1TECHNOLOGY（加工工艺）N20M308S8000F1000ZEROPOINTSTARTPOSITION（零位起始点）N30G0G54X10Y10Z5；可设置零位HIGHSPEEDSETTINGCYCLE（快速设定循环）N40CYCLE832（001）；CYCLE832设置压缩公差并确定其他路径条件。SUBROUTINECALL（子程序调用）N50EXTCALL，ROUGHING“；调用ROUGHING子程序。及包含CAM编辑几何图形的程序。子程序包含典型横移程序段，这些程序段并不会因为程序的复杂性而得以改变。在主程序中确定零位偏移所有加工数据及加工速度值，加工速度参数会影响工件的加工质量。17结构好的CNC程序可以在程序终断后从所选的点处从新恢复执行程序。110定向在5轴加工中的运用一个5轴加工机床可以把刀具方向定位在工件的任意方向上，先要插入中间点才能把刀具从一个位置转换到另一个位置上，这就是从起始路径到结尾路径的转换。在2D范围的2个点之间，每2个方向之间可以有多种加工路径。在2D插补中可以Z直线（G1）XZ圆（G2，G3）YZ多面体，B型仿形轮廓Z或如图示在方向插补功能中，有直线插补，圆插补，锥形表面插补和曲线插补。直线插补ORIAXES直线插补中从定向起始点方向X到结尾方向Y，轴的旋转运动会分成几等份。也就是说，方向矢量的运动并不依靠表面。因此这种插补方式并不适合于外圆铣削。这种运动轨迹就象一个锥面，但不能与锥面插补功能相混淆。18大圆插补功能ORIVECT/ORIPLANE在执行这种插补功能过程中，从定向起始点方向X到结尾方向Y之间的轨迹，会由起始矢量和结尾矢量形成的平面运行的方向矢量运动。各个旋转轴都是等角趋进的，可运用于精密的斜面加工中。应用举例航天工业中的结构元件可以使用ORIVECT进行模具的平面加工锥面插补功能ORICONCW从定向起始点方向X到结尾方向Y之间锥面插补中，刀具可以在可编程的锥面外圆的任意位置处移动。ORICONCW锥体外圆表面上的顺时针方向插补取决于结尾的方向，锥度方向或锥孔角度。ORICONCCW锥体外圆表面上的逆时针方向插补取决于结尾的方向，锥度方向或锥孔角度。ORICONIO锥体的外圆表面上的插补取决于结尾方向和中间点的方向。ORICONTO锥体外圆表面上的插补取决于切线的转换和结尾的方向。19示例让我们来看应用示例在大圆插补中，方向值从A3SX，B3SY，C3SZ到A3EX，B3EZ，C3EZ，没有等于零的值，即，这是一个斜面定向（S起始方向，E结尾方向）。在平面上加工时，需要大圆插补重新定向Z。锥体上的这条线为大圆弧，在该图示中，C轴旋转85O。A轴从60O旋转到30O，旋转速度随角度变化而变化。X起始方向Y结尾方向20示例如果从点处进行插补，情况就大不相同了。在该示例中，如果SX0且EX0，即，起始点方向和结束点方向与Y/Z平面平行。在该示例中，A轴不旋转。以C轴在0O，A轴在45O处旋转为例在方向插补中，当A轴向位置趋近时，C轴仍保持为0O。在这里，C轴位置不确定，但只要发生一次方向插补，C轴会立刻旋转到180O位置处，并离开原来的位置点，C轴为180O。为了保持在位置处的定向速度，C轴的运动速度应无限制增加，当然这是不可能的，在这种情况下，需要我们设置一个极点，在5轴加工机床上，第一个旋转轴的位置就是极点，刀具方向保持不变，在极点位置周围，系统会转换成直线插补形式。21我们再来看一个在极点附近的大圆插补功能某种机床运动，特别是我们常使用的键槽加工。示例示例当铣一个带45O角的槽时，从一个角到另一个时A轴和C轴将配合旋转。在这个例子中，倾斜角为85O。刀具角越大，C轴在轨迹中心的旋转速度更快，这样才可以保持在第二个铣削轨迹上的方向保持不变。有时，极点状态可能是客观原因造成的而并不是控制技术本身的问题。合适的装夹方式可以避免极点问题，例如，我们可以使用倾斜工装。22曲线插补功能ORICURVE（样条定向）在曲线插补中，由刀尖路径（样条曲线X）和刀具上第二个点的路径（样条曲线Y）来确定方向矢量的运动。例如，要铣一个倾斜的外圆面，就要确定上下轮廓数据，这种插补方式可以提高的路径速度和加工表面的质量。请见37节有关方向插补概述231机床的操作目录21工件确定工件零位22测量工具23程序数据转换24程序检测25程序的执行和调用26程序执行中断27快速设置CYCLE83228SHOPMILL功能21工件确定工件零点该功能可设定工件的零位偏移和工件旋转功能介绍接通机床电源，进行回参考点动作，确定机床坐标系系统的坐标轴位置，机床坐标系中的工件位置则通过零位偏移量送给控制系统。首先，手动将工件调整至与机床坐标轴平行，装夹好工件，然后确定工件的零位偏移。这里我们看两个经常遇到的加工实例，怎样方便的使用探头和SINUMERIK循环。我们将看到控制系统是怎样进行工件旋转补偿的、如何缩短加工时间和进行手工调整的。示例确定零位和测量工件轴的旋转工件位置调整工件装夹完以后，工件会在加工区域中产生相对于工件坐标系旋转，这就需要我们确定零位偏移和坐标系的位置，即工件的旋转。2准备工作Z探头校准，并在主轴上装夹；使刀具偏置有效Z安装测量用的测量循环Z装夹工件如果只加工一个工件（像通常的模具加工），要用JOG方式完成测量工作（如下所述），如果要在同一台设备上机加工几个类似的工件，就要使用自动方式中两个测量循环（必须设定近似的零位）。3零位的设定和工件旋转选择“MACHINE”操作方式在机床控制面板上选择“JOG”方式使用“MEASUREWORKPIECE”工件测量功能调用“CORNER”拐角测量功能选择零位偏移X的数据准备转换，如G54，G55，G56或G57，在这个例子中，使用的是G54指令。选择一个拐角作为一个基准点，然后按下“SELECT”键。要在G17平面中测量一个拐角，就要测量X，Y方向上的零位偏移和绕Z轴旋转的零位偏移；而要想测量Z轴方向上的一个边，就要测量Z轴上的零位偏移。这个测量结果就是偏移和旋转的结构。用“AXISKEYS”（轴键）将探头与工件前面上P1点接触按下“NCSTART”键，执行自动测量功能探头会向工件趋近，并往返一次，然后返回到开始位置。保存接触点P1用同样的方法对接触点P2，P3（P4）执行自动测量操作并储存。注意接触点P4只用在非矩形工件上。按下“CALCULATECORNER”键控制系统进行计算A）两条直线交点处为零位偏移的X，Y值B）基本旋转为工件坐标系相对于Z轴的旋转量C）零位偏移G54中输入的值，要着重考虑基本零位偏移的情况这样就确定了XY平面中零位偏移和相对于“Z”轴的旋转量。45确定零位偏移的Z值返回到上面所属的“MEASUREWORKPIECE（工件测量）”使用“EDGE”测量功能选择“Z”轴在屏幕显示中选择G54。选择工件上边作为要测量的边，把探头接触在工件上表面按下“NCSTART”键起动自动测量功能，则“Z”轴坐标值添加到零位表中现在就完成了3轴机床的零位设置和旋转设置，如果旋转值不等于零，控制系统可将坐标轴的运动转换成相应的X、Y轴运动。根据机床的运动可能出现两种可能Z图表中有旋转轴会对机床如果机床有第四个轴，如，C轴，上的零位偏移产生影响待加工的工件靠近机床轴的机床坐标系，C轴完成工件旋转加工的补偿。Z图表中无旋转轴时会对机床上零位偏移产生的影响6机床C轴偏移和基准旋转,手动将C轴移动到位探头操作后,进入零位偏移设定表选择基准旋转值设定表Z轴区域中包含旋转测量的值,把这个值复制到C轴区域中,再把Z轴的值改写为零。调用零位偏移值设定表，把显示的值转换成旋转轴把Z轴值输入给C轴在“MDA”方式中，通过程序把工件移动到机床工件坐标系中。调用“MACHINE”操作区域调用“MDA”方式并输入该程序按下“NCSTART”键，工作台旋转C24894O并移动工件到机床坐标系系统中。重复23页以前的测量步骤，但这时要在靠近轴的附近处调整工件，这个操作是必需的，因为由于旋转X，Y值已经改变了，需要重新设置，而Z轴值不变。选择“MEASUREWORKPIECE”和“CORNER”功能起动工件测量功能，然后执行像以上的步骤。在零位偏移设定表的“C”轴下手动输入的旋转角是不会被改写。在MDA方式中重新建立一个很短的程序来检查轴附近的横移运动是否可以进行。当按下“NCSTART”键时，Z轴向距零位附近的安全位置趋近。示例有、无“C”轴的机床运动7在加工中，同样的CNC程序会根据机床运动结构产生不同的机床轴运动。X有C轴工作台的机床加工工作台将会旋转，铣削运动的路径与工件的边缘平行，而且移动到机床坐标系的轴附近，当编程X轴运动时，机床轴也会在X方向上移动。Y没有C轴工作台的机床加工机床没有旋转工作台，机床通过横移运动让铣削路径与工件边相平行，当编程X轴时，机床轴X，Y被同时驱动。先进的测量功能SINUMERIK840D系统包括特殊模具加工的工件测量功能。控制系统含有“SPIGOTS”功能，这样可以很容易的确定没有明显工件边缘的铸件的零位偏置值。当无法接触工件边时使用此功能。示例带有“SPIGOTS”测量功能的模具的测量8工作平面转动的零位偏移要求Y设置转动循环CYCLE800Y选择AUTOMATIC方式功能介绍要确定带有斜面的方形底座工件的零位X，根据CAM程序，调整刀具与底座面相垂直，整个操作过程可分为4个步骤，但首先零位偏移的近似值先要知道。操作步骤测量倾斜面XCYCLE998测量角度在CYCLE998循环中，使用3点测量法确定机床坐标系中倾斜面的位置。测量结束后控制系统会自动计算出与由斜面定义的两个倾斜角，通过这两个倾斜角就可以加工该斜面，然后，会把这两个斜角值写到有效的零位偏移表中，如G54。3点测量法可用于20O斜角的测量，如果是更大的角，如，48O，那么CYCLE800就会将加工面旋转45O。3点测量法是用来确定精确的角度，但仍会有一定的误差，在这里是有3O误差。旋转加工面YCYCLE800现在，用CYCLE800旋转加工面，可使刀具与该加工面垂直。要做到这样首先在程序中调用CYCLE800功能“ROTATIONEQUALZERO”。通过CYCLE988来自动确定工作面的转角，使之与刀具相垂直。带有2个旋转工作台的机床运动工作台绕A轴和C轴旋转，根据刀具位置调整加工面。9拐角测量ZCYCLE961用CYCLE961功能接触工件上的3个点来确定新零点的X，Y值，因为工件底座是方形的，所以用3个点就可以确定这个拐角。测量结果就确定了X、Y的平移值和刀具轴Z的基准旋转值。确定Z轴值CYCLE978，测量工件边使用CYCLE978沿Z方向接触与探头相垂直的加工面。注这种操作完全与机床的运动是无关。10编程调用“PROGRAM”操作区域按下INPUT键打开程序示例N01G56；调用零位偏移量N02T1D1；用“MEASURE”，“MILL”，“MEASUREANGLE”软键去调用测量循环，从以下屏幕显示中选择测量功能并输入所有的相关参数。11；按下“MILL”,“”，“SWIVELCYCLE”去调用转动测量循环，但不要对下面的屏幕内容做任何改动。；使用“MEASURE”，“MILL”，“MEASUREWORKPIECE”和“CORNER”软键调用测量循环，在以下屏幕显示中选择测量功能并输入所有的相关参数。N05CYCLE961；按下OK键把测量循环添加到程序中。；用“MEASURE”，“MILL”，“MEASUREWORKPIECE”和“SURFACE”软键调用测量循环，并在以下屏幕显示中选择测量功能，输入所有的相关参数。N06CYCLE978；按下OK键把循环添加到程序中N07M30；程序结束12起动旋转功能用光标键在程序中选择对应的测量循环并按下“RECOMPILE”软键来修改参数，先把参数复制到该循环的屏幕格式中，然后再对参数进行修改。22测量刀具功能承载刀库,在刀具图表中输入的刀具编号T1,T2X,用通常的方法分配刀具偏移值DY包括半径”R”和长度”L1”CAM编程人员要确定刀具类型和刀具的几何形状,操作人员要用相关的刀具参数来确定刀具的长度关于刀具长度，操作人员必须检查CAM编程人员编程L1中是否包含刀尖刀尖或TCP。由于需要不同的刀具形状，编程人员会设置刀尖位置大于刀具长度，在这种情况下必须把刀尖位置距离考虑到刀具长度中。CAM编程人员为了达到一致为了最大限度的避免刀具偏差，编程人员应尽量选择较短的刀具长度。半径铣削110球形端面铣削端面铣带拐角半径的端面铣类型110类型111类型120，130类型121，131截锥铣带拐角半径的截锥铣锥度钢模铣类型155类型156类型15713根据不同的刀具类型，可以确定平面铣削的其他刀具数据。在CNC程序中，控制系统使用该数据和程序中所定义的路径补正功能G41，G42去执行需要的刀具路径和刀具长度。操作手动输入刀具的偏置数据预调整刀具偏移数据“L”和“R”，并把刀具装在刀库上，然后输入刀具偏置数据选择“PARAMETER”操作区域选择“TOOLOFFSET”选择刀具或选择偏置数据输入新的数据操作使用刀具测量来确定刀具偏置数据在JOG或AUTOMATIC方式用刀具测量循环CYCLE971中，可以非常容易的使用刀具探头功能。一个单独的操作就可以确定测量的数据“L”或“R”，并自动把它们存储到刀具偏置存储器中。14要做到这一步，首先在程序中调用CYCLE971循环，选择半径，长度和合适的测量手段并输入相关参数。如果在探头测量操作完成以后，调用刀具偏置存储器，则系统会自动输入有效刀具的偏置数据。SINUMERIK840D在“MACHINE”方式中也提供了测量功能1523程序数据转换CNC程序被存储到HMI控制单元X中,并装入到NCKCNC存储器Y中,由机床来执行CNC程序。模具加工程序部分包含了加工工艺和几何图形程序，大于100MB的几何程序对于NCKCNC存储器太大了，它会被转换到服务器中Z，比如，通过网络逐条的送到控制单元中。硬件配置在网络管理器中确定程序数据存储，SINUMERIK840D有很多选项，包括TCP/IP以太网，串行接口RS232/V24带PCU50的硬盘,带PCU20的闪存卡PCMCIA卡、软磁盘程序数据转换使用网络路径（服务器、PCMCIA卡等），在主程序中,EXTCALL指令是可编程的，用来调用交换输出用的几何程序。设置数据设置数据时，在带有网络管理器的闭环程序中确定转换到程序数据中16的路径。EXTCALL指令可以确保程序数据逐步传送到NCKCNC存储器中。24程序的检测机床检查必须对机床进行定期检查,检查机械系统是否有加工误差存在,用TRAOPI指令做一次趋近操作和多次定向操作就可以完成对机床的检查17如果球体半径为已知值,就可以很容易地建立一个很短的检测程序,包含球体法向表面上的点。如果测量表在整个横移运动中没有出现摆动，则说明一切均处于正常状态中；如果误差超出所确定的机床公差范围以外，则必须通知机床制造商去修理。注测量仪表可以固定在工作台上也可以装夹在主轴刀具上。程序测试使用DIN/ISO标准接口在加工前，CAM程序会被检查是否存在语法错误。通过操作方法在“MACHINE”区域，“AUTO“方式下，通过调用程序并按下“PROGRAMCONTROL”软键来选择“MACHINE”操作区域，然后，在屏幕显示中选择“PROGRAMTEST”功能。当按下“NCSTART”键时，以加速进给方式执行程序，但机床坐标轴不做任何运动。如果发现语法错误，程序测试过程会被中断，并将错误的程序段突出显示出来，按下“PROGRAMCORRECTION”软键，在程序编辑器中显示出错误的程序段X，它会被改写。按下“OK”则关闭程序编辑器，然后再次按下“NCSTART”程序测试继续向后执行。25程序的调用和执行理想的程序结构主程序X中包含的所有技术数据均来源于CAM工作站,主程序可以调用一个或多个包含工件几何数据的子程序Y，Z。换刀时会中断子程序的执行。主程序用于铣削加工的主程序包含两个主要功能，CYCLE832和EXTCALL。CYCLE832CYCLE832功能特别用于在此处说明的程序结构，即将工艺数据与几何数据分开。用CYCLE832功能确定了5轴加工的加工工艺，对于带有T1的粗加工程序“CAMROUGHING”，在CYCLE832中设置较高的加工速度，而对于精加工程序“CAMFINISHING”，则会设置较高的加工精度。18在CYCLE832中也可以调用TRAORI功能，当前的零位偏置值可以保持，可参考27节关于CYCLE功能的详细说明。EXTCALL由于CAM程序都比较大，一般情况下会把它们转换到外围存储设备中，EXTCALL功能可以从外围存储设备中调用子程序。子程序几何图形程序段会跟在用于绝对坐标编程的子程序G90后面，在我们的示例中有几个用于3轴铣削加工的程序段，后面是5轴铣削加工程序段，通过矢量元素A3，B3和C3识别。选择/起动/停止/中断/继续执行程序选择“MACHINE”操作区域选择“AUTOMATIC”方式选择“PROGRAMOVERVIEW”，“WORKPIECEOVERVIEW”，选中“WORKPIECEOVERVIEW”显示所需要的工件目录并打开它。在工件目录中选择工件程序X选择“CALLMPF”程序并按下“SELECT”按下“NCSTART”键起动工件程序,这是调用几何程序“ROUGHINGSPF”Y和“FINISHINGSPF”,这些程序是在加工过程中把程序段从外围设备中一段一段传送到控制系统中的。按下“NCSTOP”键停止执行工件程序按下“RESET”键中断工件程序的执行注由“NCSTOP”键中断的工件程序，还可由“NCSTART”功能重新起动。由“RESET”中断的工件程序，还可以在按下“NCSTART”键时重新从头开始执行程序。1926程序的中断REPOS程序中断后的重新定位功能当用“NCSTOP”指令中断一个程序的执行过程时，可在手动方式下移动刀具，使之离开工件加工轮廓。例如，去执行一次测量时。这时控制系统会保存当前中断点的坐标，而控制系统会显示轴移动的距离。操作初始状态用“NCSTOP”指令中断程序执行选择“MACHINE”操作区域选择“JOG（手动）”方式程序中断后重新定位选择轴根据控制系统所显示的移动距离把轴移动到断点处，断点不能超限。从“JOG”方式转换到“AUTOMATIC”方式中继续进行加工操作TOROT把刀具从斜孔或凹陷中退出功能当5轴转换功能有效时，TOTOT功能可以生成一个使Z轴与当前刀具方向重合的结构，这就允许刀具在损坏时，从5轴程序中退出。比如没有刀具碰撞的危险，用TOROR编程完刀具方向后，所有编程好的几何轴运动都会参照由20程序生成的结构，退出Z轴。当前工件方向工件坐标系沿Z轴的刀具回编程结构基础坐标系选择“MACHINE”加工区域选择“MDA”方式输入以下程序；转换功能ON；计算和选择回退结构N10TRAOPI；在Z轴方向上刀具垂直回退50MM；子程序结束21选择单段，一个程序段一个程序段地起动程序可在MDA方式中进行刀具的增量回退，或在JOG方式中按下相应的刀具方向键回退刀具。注意在JOG方式中进行刀具回退时，要对机床执行相关的配置（Z轴为几何轴）。在起动另一个程序之前，必须关闭TOROT功能使用TOROTOF没有计算的外部加速的段搜寻功能该功能主要用于由EXTCALL调用的程序，它是从CAM站调用大程序的理想工具。如果加工由于“RESET”键中断加工，使用该功能可在程序中任意选择一个起动点以便继续执行加工。操作初始状态用“RESET”中断的程序按下“BLOCKSEARCH（寻找程序段）”软键按下“SEARCHPOINTER”软键22按下“BREAKPOINT（断点）”软键按下“BREAKPOINT”键把整个程序许序列插入到屏幕中的断点处。在本示例中，主程序“CALLMPF”调用子程序“CAM_ROUGHING”用于子程序的EXTCALL定位在程序段N16中ZCAM_ROUGHINGSPF”中的程序段3044是程序的中断位置会有两种可能性1直接跳跃到子程序中的断点处按下”EXTERNALWITHOUTCALC”软键,程序会直接跳跃到程序段30442跳跃到子程序的任意位置处用”EXTERNALWITHOUTCALC”先选择一个搜索类型，在”1BLOCKNUMBER”和”5LINENUMBER”之间进行选择，然后类型编号后面输入程序段编号或行号按下“EXTERNALWITHOUTCALC”软键该功能把所有有效的M指令组合在一起并将这些指令承载到目标程序段中在目标程序段处继续执行加工操作修正在输入”OVERSTORE”后可以在起动程序前,对目标程序段进行修正23这是一个比较典型的例子,在这里需要改变压缩公差。调用CYCLE832是手动将压缩公差更改为20MX,在起动主程序以前执行CYCLE832调整压缩公差。按NCSTART“前这个公差已经被激活。快速视图功能该功能可以观察含G01程序段的工件程序,但该功能不支持程序循环,多项式、转换和G02/03程序段。可以使用四种视图方法Y3D视图X，X/Y平面，X/Z平面和Y/Z平面。编辑器中显示两个程序段，其中用高亮显示的是当前程序段，滚动编辑器窗口显示的高亮程序段为图形高亮位。24可执行以下功能Z寻找指定的程序段Z图形放大或缩小Z移动，旋转Z两点之间的测量Z编辑所显示的NC程序仿真选择“QUICKVIEW（快速视图）”功能选择需要的图形该示例的图形在X/Z平面中。用光标选择图形上的某个点，编辑器屏幕上会显示出相关的程序段。调用程序段，如，该程序中修改它27高速设置CYCLE832功能CYCLE832会影响CAM程序序列，它给3轴和5轴机床的高速加工自由轮廓（曲面）提供了技术支持。（25加工速度加工精度表面光洁度操作方法调用“PROGRAM”操作区域显示其他软键功能按下“HIGHSPEEDSETTING”键，调用该循环该循环结合了用于HSC加工的G代码和加工设置数据，在参数去指定它们，根据这些参数选择X、Y三角形的“加工速度”或“加工精度”。高速设置循环的参数用户可以在“MACHINING”区域中选择精加工，半精加工和粗加工，并在“TOLERANCE”区域中输入公差值。机床生产厂家已经把所有其他区域中的数值输入进去了，可以在“ADAPTION”区域中激活其他区域。262728注根据CAM程序中所确定的公差值修改程序，实际公差值不得小于所确定的公差值，5轴加工可以使用TRANSFORMATION（转换）TRAORI指令，如果NC程序中已经包含了TRAORI指令，就不需要再确定它了。各加工区域之间都是相互依赖的例如，如果关闭COMPRESSION功能，那么就可以在CONTINUOUSPATHCONTROL（连续路径控制）下选择不同的倒圆类型，机床生产厂家预先确定了FEEDWARDCONTROL（前馈控制）功能。由于现代机床具有越来越强的刚性，前馈控制的使用越来越少，跟随误差几乎可降到零。各参数说明请参考第三章。那里有各个参数的详细解释。编程CYCLE832是高级NC编程程序（调用几何图形）非常理想的功能，这样可以在整个几何图形的自由曲面使用这个循环功能，详见前一章编程示例。快速循环调用CYCLE832是使用带有参数转换功能的调用选项ZCYCLE832（）“DESELECTION（取消选择）”相当于在“MACHINING”屏幕显示中的选择ZCYCLE832（001）输入公差值，不改变该循环中有效的G指令。请见第三章中关于这些参数的详细说明。28SHOPMILLSINUMERIK840D，64版本有友好的SHOPMILL界面，可实现SINUMERIK840D标准的DIN/ISO用户界面转换。SHOPMILL功能具有很强大模具加工功能，可大大简化模具的加工。因而SHOPMILL功能已不在受限于部分加工步骤，甚至可以满足5轴加工要求。在SINUMERIK840D“SHOPMILL（SW06）编程手册”中有SHOPMILL功能的完整说明。SHOPMILL用户界面简单的操作和编程机床生产厂家设置的功能多功能用户界面SHOPMILL功能设置在SHOPMILL中强大的设置功能可以确保精确快速地检测工件的位置，控制系统会自动对任何偏移进行补偿。X边Y拐角Z孔阀体29程序生成器SHOPMILL编程可以在机床上直接进行简单工件的21/2编程。是模具加工的理想工具X程序Y2D图像显示Z3D图像显示G代码编辑器SHOPMILL具有强大的G代码编辑器，可以支持100MB的模具加工程序，而无须在标准DIN/ISO界面之间进行转换“HIGHSPEEDSETTING（高速设置）”循环“HIGHSPEEDSETTING”循环现在有标准的SHOPMILL用户界面X程序编辑器YCYCLE832，高速设置BLOCKSEARCH（寻找程序段）程序段查找的扩展功能在26节中说明，该功能是SHOPMILL的标准功能。X“EXTERNALWITHOUTCALC”程序段搜寻303D视图SHOPMILL有简单的3D视图功能，可确定图形剪切功能N工件O2D图形显示P3D图形显示刀库SHOPMILL刀库可支持各种类型的刀具，刀具名，带刀具长度，半径，数量的刀具。以太网SHOPMILL程序管理器允许通过接地直接与外围设备相连接，可以把模具加工程序存储到HMI硬盘（PCU50）或FLASH卡（PCU20）31编程目录31介绍32独立运动的CNC程序33五轴转换指令TRAORI34刀具定向A3B3C335高速设置CYCLE83236进给率FNORM,FLIN,37定向插补ORI38刀具偏移CUT3DFS,39在机床上编程310示例加工折弯工装311示例摩托车前灯模具的加工31介绍复杂工件表面的编程中,CAD/CAM/CNC处理链是非常重要的环节。CAD系统建立工件的几何图形，根据这些几何图形，CAM系统会建立带有相关加工数据的加工工艺。CAM系统中的数据格式通常都是APT或CL数据文件，由处理器把它们转化成CNC代码。要想让SINUMERIK840D控制系统发挥最大功效，处理器是非常重要的。处理器可以保证用最有效的途径获取本系统的高级功能，本系统的高级功能介绍请祥见第四章。32独立运动的CNC程序1刀具定向和TRAORI指令用SINUMERIK840D编制机床运动CNC程序时，只需进行简单的数据转换。用TRAORIN指令调用5轴转换功能，本控制系统可将位置及方向数据转换成机床的运动（见第二章）使用TRAORI编程带A3，B3C3P当TRAORI有效时，刀具开始旋转时最当TRAORI有效时，X，Y，Z的位置数据是刀具的位置数据（刀尖）。在5轴机床上对方向进行编程时，最好不要直接编制机床的A，B或C轴。最好地址的方向矢量进行编程。好靠近工件轮廓以确保在加工范围极限内进行加工。2刀具测量在机床运动程序中，直接根据刀具轮廓计算刀具的相关数控机床上，无须使用半径补偿功能就可以进行自由3影响速度和加工质量快速设置CYCLE832结合在一个单一的进给率进给率并不是CYCLE832中的一部数据。在表面的工件普通加工。我们可以把所有功能循环内来简化编程和提高程序结构的合理性。4分，要单独对它进行编程。335轴转换TRAORITRAORI编程具备很多优越性，特别是在程序中刀具长度和机床运动相互独立；编程RAORI（N）令说明第一次激活定向转换功能换功能1相当于TRAORITRAFOOF能介绍要想获得三维曲线面的最佳加工条件，还需位置数据（X，Y，Z）是无5轴转换功能意根据配置，TRAORI可以使零位进给率是相对于刀尖而言的，而且可以自动补偿旋转轴的运动。TTRAFOOF指TRAORITRAORI（N）激活所编程的带N的方向转N转换编号（N1或2）TRAORI关闭转换功能功刀具的角度设置是不同的。除三条直线轴X，Y，Z以外，至少要一或两个旋转轴，程序段将带有定向数据A3，B3，C3。当转换功能有效时，相对于刀尖（TCP）而言的，如果转换中改变了旋转轴的位置，会引起机床轴的许多补偿运动以保证刀尖位置不会发生变化。NO带5轴转换功能注偏移复位。34刀具定向A3B3C3,刀具方向，本系统支持所有刀具定向编程操作，但方程ZA3B3C3令说明G1XYZABC直接编制旋转轴A，B，C的运动F_WITH_G_CODE1，该功能才1XYXA2B2C2根据EULER角或RPY角进行编程PY角编程，或方向矢量编G1XYZA3B3C3DF使用）和倾斜方向1XYZA5B5C5程序段结尾处曲面法线矢量编程形成的平面中曲面法线矢量相ILT编程刀具定向的倾斜角度曲面法线矢量旋转的角度（见我们推荐使用方向矢量来编程向转换功能TRAORI必须为有效。编G1XY指旋转轴移动同时改变刀具路径ORIEULER根据EULER角的定向编程PRIRPY根据RPY角的定向编程如果设置了MC_ORI_DE是有效的，否则要根据机床数据来确定它。G根据机床数据确定解释程序。用A2，B2C2表示EULER角或R程，方向矢量是从刀尖到刀柄的方向。方向矢量编程（推荐使用）G1XYZA4B4C4程序段开始处曲面法线矢量编程这些