[发明专利]利用宏程序在四轴卧式加工中心实现刀尖跟随功能的方法

说明书

本发明属于数控加工技术领域，具体为利用宏程序实现四轴卧式加工中心的刀尖跟随功能的技术方法，基于Siemens840Dsl数控系统平台，通过使用相应的系统变量，来编制所需的宏程序，通过调用宏程序，实现自动补偿数控程序中每一点的位置偏移，从而在四轴卧式加工中心上实现刀尖跟随(RTCP)功能。

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，具体为利用宏程序实现四轴卧式加工中心的刀尖跟随(RTCP)功能的技术方法。

背景技术

RTCP即Rotated Tool Center Point，也就是我们常说的刀尖跟随功能。在五轴加工中，追求刀尖点轨迹及刀具与工件间的姿态时，由于回转运动，产生刀尖点的附加运动。数控系统控制点往往与刀尖点不重合(如图1)，因此数控系统要自动修正控制点，以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。

刀尖跟随(RTCP)功能是伴随着高档五轴加工中心的问世而出现，目前在四轴加工中心上还没有配备该项功能。带有刀尖跟随(RTCP)功能的五轴机床(以摆头+摆台式为例)，系统可以自动补偿工件坐标系(WCS)原点与机床工作台回转中心的位置偏移，也可以自动补偿刀尖点与刀长基准点的长度偏移，即补偿由于旋转所造成的直线轴坐标的变化，保持刀尖点与工件表面的实际接触点不变(如图2)，这样装夹找正及编程时，只需要考虑工作坐标系(WCS)相对于工件本身的位置即可，无需考虑工件相对于机床工作台的相对位置及刀具的刀长值；这样装夹找正工件就变得非常简单、方便，数控程序的通用性也很高。

对比四轴卧式加工中心(不带刀尖跟随(RTCP)功能)，运行4轴程序时，必须将工件坐标系(WCS)原点放置在机床工作台的回转中心上，否则加工结果将会出现错误，这不仅增加了装夹找正的难度，也降低了数控程序的通用性。因此如何简单便捷的将刀尖跟随(RTCP)功能赋予到四轴卧式加工中心上，将是提高四轴卧式加工中心使用性能的重要一步。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用宏程序在四轴卧式加工中心(如图4)实现刀尖跟随功能的方法，通过调用宏程序，实现自动补偿数控程序中每一点的位置偏移，从而在四轴卧式加工中心上实现刀尖跟随(RTCP)功能。

本发明是这样实现的，一种利用宏程序在四轴卧式加工中心实现刀尖跟随功能的方法，基于Siemens840Dsl数控系统平台，通过使用相应的系统变量，来编制所需的宏程序，具体步骤如下：

1)相对于刀长基准点，测量机床工作台回转中心在机械坐标系下的X坐标和Z坐标，分别设为XRT_MCS，ZRT_MCS，作为后续编制宏程序的常量输入；

2)调用系统变量，读取当前工件坐标系G54原点在机械坐标系下的X坐标、Y坐标、Z坐标和B坐标，分别设为XRT_WCS、YRT_WCS、ZRT_WCS、BRT_WCS，通过调用Siemens840Dsl数控系统的$P_UIFR系统变量来实现这一目的，即：

XRT_WCS＝$P_UIFR[1,AX1,TR]+$P_UIFR[1,AX1,FI]

YRT_WCS＝$P_UIFR[1,AX2,TR]+$P_UIFR[1,AX2,FI]

ZRT_WCS＝$P_UIFR[1,AX3,TR]+$P_UIFR[1,AX3,FI]

BRT_WCS＝$P_UIFR[1,AX4,TR]+$P_UIFR[1,AX4,FI]；

3)在机床工作台回转中心处构建新的工件坐标系G57(如图5)，将步骤2)中的XRT_MCS、ZRT_MCS、YRT_WCS、BRT_WCS的值赋值给G57，通过调用Siemens840Dsl数控系统的$P_UIFR系统变量来实现这一目的，即：

$P_UIFR[4,AX1,TR]＝XRT_MCS，$P_UIFR[5,AX1,FI]＝0