五軸加工數(shù)控機(jī)床根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)動(dòng)方式不同，可歸納為雙轉(zhuǎn)臺(tái)、雙擺頭和一轉(zhuǎn)臺(tái)一擺頭三種形式。雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)包括三個(gè)直線坐標(biāo)軸X、Y、Z和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐B(A)、C，該種結(jié)構(gòu)是中、小A型五軸加工機(jī)床采用較多的一種結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)有足夠的行程范圍，工藝性好，適合中小型體零件的五面粗、精銑削加工，機(jī)床能在加工時(shí)減少裝夾次數(shù)，達(dá)到高效率、高精度、高可靠性的要求。

1 五軸加工設(shè)置內(nèi)容介紹

　　零件在進(jìn)行五軸加工時(shí)主要設(shè)置的內(nèi)容有：編程方式選擇及轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心到擺動(dòng)中心位置偏置設(shè)置、編程零點(diǎn)到c軸中心位置偏置設(shè)置、加工工件坐標(biāo)系的位置偏置設(shè)置、刀具長度補(bǔ)償設(shè)置、機(jī)床五軸RTCPJJIJ工設(shè)置及。下面以廣數(shù)GSK 25i五軸數(shù)控系統(tǒng)、CAXA制造工程師201 1軟件五軸后置處理為例，介紹雙轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸數(shù)控加工中心的加工設(shè)置與機(jī)床精度的測(cè)量、調(diào)整方法。

2 旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的位置偏置

　　(1)旋轉(zhuǎn)中心到擺動(dòng)中心偏置距離測(cè)量。

　　第1步：通過旋轉(zhuǎn)B軸，采用打表方式校平、校正C軸，使c軸平面與z軸垂直，然后在C軸上安裝一圓棒，旋轉(zhuǎn)C軸銑出圓棒直徑為D，最后對(duì)圓棒進(jìn)行分中，找出XYZ車由的坐標(biāo)系零點(diǎn)位置坐標(biāo)C，使C軸旋轉(zhuǎn)軸軸線與Z軸軸線重合，在機(jī)床坐標(biāo)相對(duì)坐標(biāo)系中將X、B軸坐標(biāo)清零。

　　第2步：手動(dòng)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)軸B軸至90°位置，采用打表方式校正B軸使C軸平面與Z軸軸線平行，然后移動(dòng)X軸，用百分表或分中棒對(duì)C軸平面進(jìn)行多次校準(zhǔn)取平均值，使z軸軸線位于旋轉(zhuǎn)軸C軸平面上，aOz軸軸線到旋轉(zhuǎn)軸C軸平面的距離為0，所移動(dòng)的距離為L(z’+x’)，最后移動(dòng)z、y軸，采用打表方式，測(cè)出圓柱旋轉(zhuǎn)后(B軸相對(duì)坐標(biāo)90°位置)其側(cè)面至旋轉(zhuǎn)前(B軸相對(duì)坐標(biāo)0度位置)的高度值日。依據(jù)以上步驟得出c軸旋轉(zhuǎn)中,GNB軸擺動(dòng)中心的偏置值：

　　X軸方向?yàn)椋篨'=(H+D／2-L)／2

　　Z軸方向?yàn)椋簔'=(H+D／2+L)／2

　　另外，上述偏置坐標(biāo)中均采用已測(cè)得的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)x方向測(cè)得值為一L時(shí)，偏置值為X’，X方向測(cè)得值為L時(shí)，偏置值為一x’；當(dāng)z方向測(cè)得值為H時(shí)，偏置值為Z'，Z方向測(cè)得值為H時(shí)，z軸方向偏置值為-Z'。

　　(2)零件編程零點(diǎn)到C軸中心偏置距離測(cè)量。

　　第1步：通過旋轉(zhuǎn)B軸，采用打表方式校平、校正C軸，使C軸平面與z軸垂直、c軸軸線與z軸軸線重合，記錄機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)(X、Y、B、C)或?qū)⒃撟鴺?biāo)輸入不常使用的六號(hào)工件坐標(biāo)系(G59)中。

　　第2步：安裝、校正夾具。夾具校正時(shí)x方向可采用轉(zhuǎn)動(dòng)c軸的方式進(jìn)行。裝夾加工工件，采用試切法或分中棒對(duì)刀并設(shè)置工件坐標(biāo)系。以1號(hào)工件坐標(biāo)系(G54)為例：在MDI方式下運(yùn)行“G90G54 G0 X0 Y0 B0 C0”一在機(jī)床相對(duì)坐標(biāo)系中將各坐標(biāo)軸清零一手動(dòng)移動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)至第1步操作中記錄機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)(X、Y、B、C)或MDI方式下運(yùn)行“G90 G59 GO X0 Y0 B0 C0”。此時(shí)，機(jī)床坐標(biāo)相對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)X、Y就是零件編程零點(diǎn)到c軸中心的偏置(X'、Y')。

　　第3步：Z向坐標(biāo)偏置測(cè)量，采用打表方式移動(dòng)Z軸使百分表位于工件坐標(biāo)系零平面記錄百分表表針位置，在機(jī)床相對(duì)坐標(biāo)系中將z軸坐標(biāo)清零，移動(dòng)Z軸使位于C軸平面表針位置與前面相同。此時(shí)，機(jī)床坐標(biāo)相對(duì)坐標(biāo)系中的坐僦是零件編程坐標(biāo)系D中的編程零點(diǎn)到c軸中心的偏置z’。

3 五軸加工功能刀具中心點(diǎn)控制(RTCP)

　　特征編程的操作和設(shè)置方法

　　(1)使用CAM軟件后置處理旋轉(zhuǎn)軸位置偏置功能進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的編程設(shè)置

　?、龠M(jìn)入CAXA制造工程師軟件后置設(shè)置，選擇廣州數(shù)控B C軸雙工作臺(tái)五軸后置配置文件GSK 5X TB／TC，進(jìn)入【多軸】界面，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)型式與轉(zhuǎn)軸參數(shù)設(shè)置。

?、谶M(jìn)入CAXA制造工程師軟件后置設(shè)置，選擇廣州數(shù)控B—C軸雙工作臺(tái)五軸后置配置文件GSK-5X-TB／TC， 【多軸2】，旋轉(zhuǎn)中心擺動(dòng)中心偏置距離表示以機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸中心為參考的坐標(biāo)系中擺動(dòng)中心的位置坐標(biāo)(X'、Z')。編程零點(diǎn)到C軸中心偏置距離表示以加工工件的輸出坐標(biāo)系O為參考機(jī)床c軸中心的位置坐標(biāo)(X'、Y'、Z')。

　?、墼诜菙?shù)控系統(tǒng)五軸功能模式下后置程序時(shí)除上述設(shè)置外，需要?jiǎng)h除后置處理程序中的五軸功能G43.4H_等，若需多把刀具進(jìn)行加工、換刀時(shí)只可單獨(dú)使用刀具長度補(bǔ)償。

　　(2)使用數(shù)控系統(tǒng)五軸加工功能編程時(shí)旋轉(zhuǎn)軸位置偏置的設(shè)置廣州數(shù)控GSK25i數(shù)控系統(tǒng)在五軸加工中用于設(shè)置轉(zhuǎn)軸位置的參數(shù)主要有轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置參數(shù)8020和工作臺(tái)第一旋轉(zhuǎn)軸和工作臺(tái)第二旋轉(zhuǎn)軸的偏置矢量參數(shù)8021。

　　轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置設(shè)置(參數(shù)8020)：轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置是指裝夾工件的第二旋轉(zhuǎn)軸(C軸)的軸心處“機(jī)床坐標(biāo)值”。此處為C轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心位置。當(dāng)對(duì)刀方式不同時(shí)， “機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)值”會(huì)不同，在設(shè)置時(shí)必須要保持和工件坐標(biāo)系同樣的對(duì)刀方式。當(dāng)工件坐標(biāo)系設(shè)置是用主軸端面對(duì)刀時(shí)，此處的“轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置”也必須是用主軸端面降到旋轉(zhuǎn)軸心處時(shí)的“機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)值”。用刀尖對(duì)刀時(shí)，此處的“轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置”也必須是該刀具降到旋轉(zhuǎn)軸心處時(shí)的“機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)值”。當(dāng)換刀時(shí)，如果使用刀具補(bǔ)償，而不是重新設(shè)定工件坐標(biāo)系，此參數(shù)不需要修改，否則必須重新設(shè)定坐標(biāo)系。另外，在測(cè)量時(shí)，必須首先將旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)放置在水平位置。

　　第一旋轉(zhuǎn)軸到第二旋轉(zhuǎn)軸的偏置矢量設(shè)置(參數(shù)8021)：以Bc雙轉(zhuǎn)臺(tái)為例，在數(shù)控系統(tǒng)中第一旋轉(zhuǎn)軸為B軸，第二旋轉(zhuǎn)軸為C軸。該參數(shù)是一個(gè)矢量，矢量起點(diǎn)為主動(dòng)軸軸心，終點(diǎn)為從動(dòng)軸軸心，參照為機(jī)床坐標(biāo)系。如果C轉(zhuǎn)臺(tái)在B轉(zhuǎn)臺(tái)之上，此參數(shù)為正；如果C轉(zhuǎn)臺(tái)在B轉(zhuǎn)臺(tái)之下，此參數(shù)為負(fù)。即表示以機(jī)床擺動(dòng)中心為參考的坐標(biāo)系中旋轉(zhuǎn)軸中心的位置坐標(biāo)。

　　第一旋轉(zhuǎn)軸B軸到第二旋轉(zhuǎn)軸c軸的偏置距離測(cè)量同旋轉(zhuǎn)中心到擺動(dòng)中心偏置距離測(cè)量，其矢量方向相反坐標(biāo)參考軸為B軸。

　　使用五軸加工功能程序后處理：當(dāng)使用五軸加工功能刀具中心點(diǎn)控制(RTCP)、特征編程(傾斜面Diem)功能時(shí)，不需要在后處理程序提供機(jī)床類型和結(jié)構(gòu)方面的參數(shù)，只要旋轉(zhuǎn)軸類型相同，可以通用于雙轉(zhuǎn)臺(tái)，擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)和雙擺頭機(jī)床。以BC雙轉(zhuǎn)臺(tái)為例，構(gòu)建后處理器時(shí)選擇雙擺頭方式。旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置為Bc方式，機(jī)床坐標(biāo)軸偏置參數(shù)設(shè)置為0。這樣經(jīng)過后處理的坐標(biāo)值就和特定的機(jī)床參數(shù)沒有關(guān)系了。然后手工添加刀具中心點(diǎn)控制G43.4_心點(diǎn)控制取ING49，程序就可在機(jī)床運(yùn)行、加工。

4 結(jié)語

　　文章較為全面地介紹了五軸雙轉(zhuǎn)臺(tái)式機(jī)床加工設(shè)置方法及其五軸加工程序后置設(shè)置等方面的內(nèi)容，并詳細(xì)說明了五軸機(jī)床參數(shù)設(shè)置時(shí)旋轉(zhuǎn)軸、擺動(dòng)軸的位置偏置與坐標(biāo)值的測(cè)量方法、技巧。同時(shí)，也為其他形式多軸數(shù)控機(jī)床的加工設(shè)置提供了參考。