异形件五轴数控旋压自动编程技术

    0 引言

    随着数控技术在制造业中飞速发展，数控技术已成为现在制造技术的主流。旋压技术由于其切削余量小，细化组织晶粒等特点，已成为现代先进制造技术的重要部分。而数控旋压技术作为一个新兴数控制造技术，它综合了数控和旋压两方面的优势得到越来越多人的关注。

    我国的数控旋压技术已接近国际先进水平，许多自行设计制造的新型、高精度数控旋压设备不断涌现。国产旋压设备在吸收、消化国际先进数控技术过程中取得了很大的成就,但是旋压数控编程技术发展滞后。目前国内的数控旋压主要采用手工编程，工作量大，编程周期长。并且对于非圆截面的复杂零件来说，传统的手工编程方法已经不能满足要求，迫切需要开发自动编程软件。

    通过对CATIA进行二次开发，设计出自动编程系统，利用用户制定的一些基本参数，自动生成基于SIMNS-840D数控系统的数控旋压程序。提高复杂的零件旋压工艺准备效率，大大减少了编程人员的工作强度。

    1 五轴数控旋压机床的控制系统介绍

    PS-CNCXY600-5型五轴数控旋旋压机床（如图1所示）采用德国SIMNS-840D SOLUTION LINE控制系统，系统集成了PLC可编程控制器。进给轴采用SINAMIC DOUBLE MOTOR MODULE模块式驱动器及lFK7-系列三相交流伺服电机来实现坐标轴的驱动。主轴采用交流伺服器来驱动交流伺服电机，实现主轴的无级调速，并能进行精准定位。

    图1 五轴数控旋压机床

    图2 机床工作部分

    该机床的SIMNS-840D SOLUTION LINE数控系统具有以下功能：具有各种误差补偿：测量系统，丝杠螺距，反向间隙，刀补。系统还具有很强的自诊断功能，编程时可采用M，S，T功能，恒定切削速度，直线及圆弧插补等，在操作及编程方面，程序可手动输入，也可PC机传输。使用圆弧插补进行极坐标编程，圆弧半径直接编程，坐标旋转，缩放功能，参数编程（R参数），具有多种循环子程序。图2为旋压机床工作部分。

    2 关键技术

    2.1 异形件切触点轨迹的生成

    异形件旋压自动编程技术的关键在于如何根据异形旋压件的轮廓获得精确的旋轮运动轨迹。目前轮廓轨迹的生成主要依靠数学公式的推导，但这种方法存在很大的弊端。即五轴数控旋压机床加工异形件时主轴和旋轮联动，即主轴旋转角度跟旋轮进给存在线性关系。而传统的手工编程方法是依靠主轴转角和旋轮进给线性关系编程，由于非圆截面零件表面到主轴的距离在发生变化，在转角不变的情况下，旋轮在零件表面的线速度会发生变化（如图3所示）方形件截面在转过相同的角度θ时，旋轮走过的距离a和b不相等，导致旋轮发生滑移，加工出现误差，（如图4所示）为异形件在加工过程示意图。