車削中心的極坐標(biāo)功能研究
摘要：在車削中心加工中，其極坐標(biāo)切能的應(yīng)用很廣泛。它解決了在一次裝夾中完成回轉(zhuǎn)體零件的車削及其端面異形輪廓的銑削等多道工序，達(dá)到高效、高精度的目的。
數(shù)控車床一般只能加工回轉(zhuǎn)體類零件，而要在回轉(zhuǎn)類零件的端面加工孔系、矩形輪廓、矩形槽等形狀，則不能直接在數(shù)控車床上加工，只能再由數(shù)控銑床繼續(xù)加工，這樣將影響零件的加工精度和增加零件的加工時(shí)間、降低生產(chǎn)效率。而在車削中心上加工此類零件就比較方便，車削中心是在原有直角坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加了個(gè)極坐標(biāo)功能，使得機(jī)床能夠把回轉(zhuǎn)類零件和它端面的矩形輪廓或矩形槽在一次裝夾中連續(xù)加工完成，另外運(yùn)用極坐標(biāo)的功能還可以加工盤形凸輪和刻字等。
數(shù)控車床一般只能加工回轉(zhuǎn)體類零件，而要在回轉(zhuǎn)類零件的端面加工孔系、矩形輪廓、矩形槽等形狀，則不能直接在數(shù)控車床上加工，只能再由數(shù)控銑床繼續(xù)加工，這樣將影響零件的加工精度和增加零件的加工時(shí)間、降低生產(chǎn)效率。而在車削中心上加工此類零件就比較方便，車削中心是在原有直角坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加了個(gè)極坐標(biāo)功能，使得機(jī)床能夠把回轉(zhuǎn)類零件和它端面的矩形輪廓或矩形槽在一次裝夾中連續(xù)加工完成，另外運(yùn)用極坐標(biāo)的功能還可以加工盤形凸輪和刻字等。
 圖1 車削中心坐標(biāo)運(yùn)動(dòng) 1 車削中心坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng) 車削中心除能車削回轉(zhuǎn)體工件外，還能夠加工如圖1所示的工件。加工回轉(zhuǎn)體工件時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，刀具的橫向或縱向移動(dòng)是從運(yùn)動(dòng)。而在加工工件的端面輪廓槽或刻字時(shí)，主軸及工件將轉(zhuǎn)換成分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，裝在刀架臺(tái)上的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，由內(nèi)置于刀架臺(tái)內(nèi)的伺服電機(jī)帶動(dòng)，刀具還可以進(jìn)行橫向或縱向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用極坐標(biāo)功能后，是通過主軸或工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來完成輪厚陣槽或刻字等工作。 2 車削中心的極坐標(biāo)功能 在使用fanuc-0t控制系統(tǒng)的車削中心上研究極坐標(biāo)功能，其概念與數(shù)學(xué)中的極坐標(biāo)概念有所不同。在z軸垂直的平面內(nèi)，由相互垂直的實(shí)軸(第一軸)尤和虛軸(第二軸)c組成，極坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)與程序原點(diǎn)重合，且虛軸c的單位不是度或弧度，而是與實(shí)軸x軸的單位一樣，均為mm。 極坐標(biāo)插補(bǔ)：將直角坐標(biāo)指令下的直線軸的移動(dòng)(刀具的移動(dòng))切換為回轉(zhuǎn)軸的移動(dòng)(工件回轉(zhuǎn))，控制其輪廓的機(jī)能稱為極坐標(biāo)插補(bǔ)。 極坐標(biāo)插補(bǔ)模式： g112 極坐標(biāo)插補(bǔ)模式(進(jìn)行極坐標(biāo)插補(bǔ)) g113 取消極坐標(biāo)插補(bǔ)模式(不進(jìn)行極坐標(biāo)插補(bǔ)) 對于剛接通電源和復(fù)位(置o或切換)時(shí)，機(jī)床取消極坐標(biāo)插補(bǔ)，即處于g113模式。在進(jìn)行極坐標(biāo)補(bǔ)償前，要預(yù)先設(shè)置直線軸及回轉(zhuǎn)軸的初參量(參數(shù)為291、292) 。執(zhí)行g(shù)112指令，轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)插補(bǔ)模式，將工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)為極坐標(biāo)工作的原點(diǎn)，極坐標(biāo)插補(bǔ)在極坐標(biāo)平面上進(jìn)行。極坐標(biāo)插補(bǔ)平面即第一平面軸(直線軸)和第二平面軸(假想和第一平面軸正交的軸—虛軸)確定的平面。 極坐標(biāo)插補(bǔ)模式中的指令值就是極坐標(biāo)插補(bǔ)平面仁的正交坐標(biāo)系值，平面第二軸(假想的虛軸)指令的地址使用回轉(zhuǎn)軸(參數(shù)292)的地址。指令值的單位和平面軸的單位(mm或inch)相同在極坐標(biāo)插補(bǔ)模式中，使用g01、g03和g03指令時(shí)，絕對坐標(biāo)或相對坐標(biāo)均可。另外，對于g112指令也可以對刀尖半徑r進(jìn)行補(bǔ)償，刀尖半徑r補(bǔ)償?shù)穆窂綖闃O坐標(biāo)插補(bǔ)進(jìn)行的路徑。在g41、g42模式下不能直接切換到g112、g113模式，但在g40模式中可以進(jìn)行極坐標(biāo)g112、g113 的轉(zhuǎn)換。根據(jù)f確定(f單位mm/min或inch/min)的極坐標(biāo)插補(bǔ)平面上的進(jìn)給速度，即刀具和工件的相對速度，g112在虛軸的坐標(biāo)值變?yōu)?(即執(zhí)行g(shù)112的位置的角度為0度)時(shí)開始進(jìn)行極坐標(biāo)插補(bǔ)。 3 使用極坐標(biāo)指令時(shí)的注意事項(xiàng) 執(zhí)行g(shù)112 和g113指令時(shí)必須在程序中單獨(dú)使用，并在極坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系之間，還須成對使用。程序中的實(shí)軸尤的坐標(biāo)用直徑值指定，虛軸c的坐標(biāo)用半徑值指定。 在機(jī)床處于刀具左補(bǔ)償(g41)和刀具右補(bǔ)償(g42)狀態(tài)下，g112 指令不能執(zhí)行，機(jī)床必須處于刀補(bǔ)取消(g40)狀態(tài)時(shí)，才能執(zhí)行。并須將銑刀的半徑值輸入到機(jī)床刀具幾何補(bǔ)償庫中，以獲得正確的刀具切削軌跡。 在極坐極插補(bǔ)平面上進(jìn)行圓弧插補(bǔ)(g02、g03)時(shí)，圓弧半徑的指令方法，即i、j、k參數(shù)的選用，需根據(jù)基本坐標(biāo)系在哪個(gè)軸上來確定，也可以由半徑r來指令。 直線軸為x軸時(shí)，看作xp-yp平面，使用i、j指令 直線軸為y軸時(shí)，看作yp-zp平面，使用i、k指令 直線軸為z軸時(shí)，看作zp-yp平面，使用k、i指令。 g112模式中能用的g指令有：g01、g02、g03、go4(暫停)、g40、g41、g42 刀具長度補(bǔ)償應(yīng)在取消極坐標(biāo)插補(bǔ)后才能進(jìn)行，在g112模式中不能使用。另外在g112模式中也不能變換偏置量的值。 g112模式中的程序塊，在重新開機(jī)時(shí)，不能再次被執(zhí)行。
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