五轴数控机床范文第1篇
（成都工业学院电子工程学院，四川成都610000）摘要：提出一种五轴数控机床实时轨迹生成和控制方法，由网格曲面描述五轴机床刀具的空间轨迹，在规定的采样周期内计算和控制刀具的位置、方向及不同的运动参数，通过计算数据建立曲线模型，由逆运动学模型在规定采样时间内执行生成的命令。通过一组加工路径仿真实例，说明了提出方法的优越性和普遍性。
关键词 ：五轴机床；轨迹生成；刀具轨迹；实时轨迹
中图分类号：TN98?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）17?0158?02
0 引言
近年来，五轴数控机床加工自由曲面受到了广泛的关注，因为五轴机床能够提供三轴机床不具备的优化刀具位姿和复杂加工模式，同时能够实现更高的精度和更小的误差，大大减少了前处理和后处理的时间。然而，当前的五轴加工刀具路径由直线段逼近，并且刀具的方向在每个线段不变，导致不能加工出很好的平滑表面。但是每一条线段刀具方向的变化又会增加驻留时间，为了获得更好的表面质量，线段的数量指数增长，因此，实际加工过程中需要尽可能减少线段的数量，显而易见，五轴数控机床的有效轨迹生成方法亟需研究。
目前的CAD系统与传统CNC系统在定义几何的方式上存在技术差异，CAD 系统提供给设计者的工具是平面或者空间参数曲线，但是CNC 系统仅支持直线和圆弧路径运动，2023年我国机床行业发展态势天博分析因此需要研究参数曲线的插补方法。相关的研究也有很多，天博剪板机价格-液压剪板机--锻压机床_中国机床网例如：文献[1]提出了多轴机床命令生成的一般理论，文献[2]研究了三轴机床的实时曲线插补，文献[3]研究了一个参数插补器，文献[4]研究了五轴机床的实时控制器，文献[5]研究了六轴机器人的实时NURBS曲线插补器。实时参数插补减少了记忆存储，保证了刀具位置的一阶和二阶连续，但是生成和控制五轴数控轨迹的主要问题是刀具方向的连续和平滑描述，因此需要研究一种控制算法来修正刀具起始方向的连续性。
本文提出一种新的五轴数控机床轨迹生成方法，将刀具位姿、起始方向和运动参数在规定的采样时间内计算，通过一个逆运动学程序在规定采样时间内执行每个轴生成的命令，相比于传统的离线控制策略，可实现实时轨迹控制。
1 刀具路径优化生成流程
当一个五轴铣床加工曲面时，刀具残留高度可以在已加工表面上观察，将刀具路径和刀具路径间隔划分的表面定义为相邻刀具轨迹的距离。如图1所示的残留高度h 和步长p。若加工的步长过大，则加工表面较为粗糙；步长过小，则降低了加工的效率。
图1中刀具步长与残留高度的关系式表示为：
式中：κ 为曲面的曲率。在允许的残留高度下可以计算最大加工步长，为了简化刀具路径规划过程，曲面边界曲线可以作为起始路径，然后决定连续的路径。
因为ui = ui - 1 + Δu，将其和式（7）代入到式（3），可以得到第i 个采样周期内的刀具位置。
将刀具的一阶和二阶位置变量作为刀具常规的线性速度和加速度，本文提出的五轴数控机床的轨迹生成方法的流程如图2所示。
2 刀具路径优化生成仿真
球头铣刀的外形可以制造成各种形状，因此适宜加工自由曲面模具或者模型。采用球头铣刀加工自由曲面的刀具轨迹生成策略描述如下：
由式（2）与加工情况决定了式（1）的刀具路径步长和待加工表现信息。在常数进给率下，可以由式（7）得到每个采样周期内的独立参数u ，然后根据u 和式（4）获得刀具的位置和起始方向数据。刀尖轨迹生成一条基准线，曲面法向量的趋近向量为网格曲面划分的规则。网格轨迹建模类似单位球面的曲线，在弗格森曲线模型的基础上，重新表示基准线和网格规则，进一步获得基准线的一阶、二阶和三阶运动参数以及网格规则，由CAD 系统获得加工情况和曲面的几何参数，采用实时控制技术计算刀具的位置和角运动属性。
如图3所示，本文进行了一组自由曲面加工轨迹仿真，仿真工件的尺寸为400 mm×400 mm，仿真刀具采用球头铣刀，进给率设置为10 mm/s，采样周期设置为10 ms，整个仿真工件的位置总数为8 005，计算时间为50.66 s。
五轴数控机床范文第2篇
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。在使用和编程过程中，主要解决刀具轨迹、后处理程序开发以及五轴联动机床模拟。
一、五轴数控铣削刀具轨迹
在利用CAM软件进行五轴数控铣削刀具轨迹编制时，主要内容包括刀具轴矢量控制、轨迹驱动方式、进退刀处理、五轴数控机床后处理与五坐标机床加工仿真模拟等方面的工作。由于五轴加工时产品的复杂性和刀具轴控制的灵活性和多样性，导致五坐标联动加工编程的难度和复杂性较大。一般CAM软件都提供五轴铣削数控编程功能，其主要包括（1）旋转四轴：多用于带旋转工作台或配备绕X、Y轴的旋转台的的四轴加工；如对外圆上的槽或型腔进行加工；（2）五轴底刃铣削：用于铣刀的底刃对空间曲面进行加工，避免传统球头刀的加工，此时需要对刀轴矢量进行合理的控制；（3）侧刃五轴：利用铣刀的侧刃对空间的曲面进行加工，避免球头刀的R切削，能大幅度提高曲面粗精加工的效率；（4）五轴顺序铣削与五面体加工：多用于铣削工步内容比较多的多面体加工，如立卧转换五面体加工中心可一次加工产品上的五个面或内外腔的场合，多用于工序的复合化加工；（5）曲线五轴：对空间的曲面曲线进行五轴曲线加工；（6）五轴钻孔：对空间的孔进行钻孔加工，多用于孔的位置不再三个基准平面上比较特殊的场合，如圆锥面上的孔或产品上孔位的轴线方向变化的场合。
四轴五轴加工的基础是理解刀具轴的矢量变化。四轴五轴加工的关键技术之一是刀具轴的矢量（刀具轴的轴线矢量）在空间是如何发生变化的，而刀具轴的矢量变化是通过摆动工作台或主轴的摆动来实现的。对于矢量不发生变化的固定轴铣削场合，一般用三轴铣削即可加工出产品，五轴加工关键就是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。刀具轴的矢量变化控制一般有固定矢量、曲面法线、固定点、直线导动、直纹面导动、刀具轨迹投影、点位与任意矢量连续插补等方式。
UnigraphicsNX软件在刀具轴矢量控制
CAXA制造工程师2011版具备五轴铣削编程功能，设置较为简单，学生入手较快，有利于初学者理解五轴铣削编程功能的认识和理解。一般使用CAXA制造工程师打基础，使得UnigraphicsNX软件更容易理解。
二、后处理程序开发模式
五坐标数控铣削加工编程的后处理程序开发的主要内容包括：①算法处理：主要针对多坐标加工时的坐标变换、跨象限处理、进给速度控制。②数控系统控制指令的输出：主要包括机床种类及机床配置、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环、程序头尾输出等方面的控制。③格式转换：数据类型转换与圆整、字符串处理等：主要针对数控系统的输出格式如单位、输出地址字符等方面的控制。UnigraphicsNX 采用UGPostBuilder，采用基于TCL语言的二次开发功能完成用户开发。CAXA制造工程师2011版不具备针对各种数控系统用户二次开发功能，常用RTCP功能对机床的运动精度和数控编程进行简化，利用软件自带的后处理文件编程，灵活性和针对性不好，但作为教学足够了。
三、机床加工仿真模拟
美国CGTech的产品VERICUT，它可用来在编程阶段校验加工程序的准确性，能够让编程人员对NC加工环境进行仿真。应用VERICUT，可对包括工装夹具在内的整个机床建模，它的易修改的控制程序库使得NC程序在仿真环境中的运行，完全模拟了在机床上的运行。一些CAM系统本身具备校验功能，内部校验检查的是内部的CAD/CAM数据，它们在上机床执行前往往已被转换多次了。外部校验系统则不仅能检查内部CAM文件，还能够校验G代码。NC校验软件能够校验不同CAM系统生成的程序，用同样的手段校验所有的NC程序，使编程人员能够对所用的各种CAM系统得到稳定的可靠的结果。NC校验软件能够减少甚至省略在机床上进行人工的修正，这不仅节省了编程时间，更能使机床被解放出来完全用于加工产品。校验程序还可使返工、加工出废品和损坏加工刀具的可能性降到最低。
上海宇龙公司的产品宇龙多轴数控仿真软件也可用于四轴五轴铣削编程的仿真加工，由于不具备对机床建模功能，因此作为教学是可以的。
五轴数控机床范文第3篇
关键词：五轴联动数控电加工 电火花加工 数控电解机械复合加工 数控电火花低速走丝线切割加工技术
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0088-01
1 五轴五联动数控电火花成形加工技术
四轴联动数控精密电火花成形机床能够满足对于复杂模具的高效精密加工问题，比如高温合金、钛合金材料带叶冠整体式涡类零件等，特别适用于在关键制造的发电设备、精密模具、航天航空等众多领域，对于提高数控技术发展具有重要作用，这里使用的则是从欧洲引进的一台FORM300四轴联动数控精密电火花成形机床。其中，定位精度±5°的伺服控制回转工作台B轴则是从德国的一家HIRSCHMANN公司所引进，这样就能够进行相应的五轴联动精密数控电火花成形加工技术的研究工作就可以在形成的五轴五联动数控电火花成形加工机床上所进行相关的研究工作。
其中，该机床的主要性能参数和技术指标如下：（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.2；（3）最大电极重量（kg）：50；（4）最大工件尺寸（mm）：1200×800×350；（5）X、Y、Z工作行程（mm）：600×400×500。
在对于相应的精密复杂零部件的成形加工中，五轴五联动数控电火花成形加工机床能够表现出巨大的优势，能够体现出加工工具的优良效果，特别适用于航空、航天等精密复杂零部件的加工和处理，比如在航天航空领域的带冠整体涡、涡压气机转子、涡轮机匣、航空航天发动机涡等零件，对于相应的特殊材料的处理也具有比较好的效果，包括相应的低膨胀台金、合金结构钢、耐热合金、钛合金、铝合金等特殊材料的加工方面。
2 五轴五联动数控电解机械复合加工技术
在五轴五联动数控电解机械复合加工技术中，具有内喷功能的复合阴极则是所采用的具有旋转功能的工具，能够结合相应的机械磨削、电解加工以及数控方面的优势所在，其中，把复合镀或镶嵌有金刚砂在在复合阴极的表面进行一定的选择性处理，通过使用金刚砂能够起到一定的保证电解加工间隙作用，起到绝缘作用，还能起到刮除工件阳极钝化膜的作用。在具体的加工过程中，直流脉冲电源的负极则是接到复合阴极，而直流脉冲电源的正极则是接入工件，电解液则在工件和复合的阴极之间进行喷入操作，相对工件作的情况下，复合阴极这样就可以使得数控运行，在电解-机械磨削复合加工的原理下，满足对于复杂零件的加工成型要求。
在上述分析的电解-机械磨削复合加工的原理的基础上，可以开展相关的五轴五联动数控电解机械复合加工机床的具体研究工作。对于五轴联动数控电解机械复合加工机床来说，在进行相关的抛光、磨削、切割、镗铣削、复合钻削等加工过程中，可以通过不同的复合阴极的进行更换来实现。在对于同一个工件进行相应的粗加工、精加工以及相应的抛光加工都可以利用一次装夹得以实现，分析这个机床系统主要具有特点分析如下：第一，各种高韧性、高硬度、高耐磨性金属等难加工材料能够有效处理；第二，加工零件的复杂型面可以通过简单形状的复合阴极实现；第三，相比于电火花加工、机械磨削来说，此系统具有更高的加工效率，加工精度则要高于电解加工；第四，去除工件余量则是依靠电化学阳极溶解的原理进行，对于表面金相组织并无影响，具有比较小的宏观机械切削力，能够加工相应的低刚度、薄壁、窄槽、窄缝的零件；第五，复合阴极工具则基本上不存在损耗。
传统的机械加工理念在上述机床系统的特点体现出巨大的变化。比如，淬硬热处理工艺可以预先安排，然后可以考虑进行相应的粗加工、精加工和抛光加工；从工件上切除整块材料，还基本上在利用整块材料，这点能够有效地提高生产效率、提高加工精度、使得热处理变形进一步有效消除，能耗能够降低，使得资源得以节约，这都具有非常重要的意义。
3 五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工技术
三维复杂直纹面精密零件中在我国的模具、军工、航天航空等特殊领域中具有重要作用，能够解决相应的精密、微细、高效的切割加工问题，FA20PS Advance四轴联动精密数控低速走链线切割加工机床通过日本三菱电机公司所进行引进，另外，伺服控制回转工作台B轴（定位精度±5°
其中，该设备的主要技术性能和指标参数如下所示，（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.03；（3）加工最大锥度（°）：±15；（4）使用电极丝直径范围（mm）：0.05～0.3；（5）最大工件重量（kg）：1500；（6）最大工件尺寸（mm）：1050×800×295；（7） U、V工作行程（mm）：±75；（8） x、r、z工作行程（mm）：500×350×300。
在五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床中，主要采用的则是五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床加工螺旋桨注塑模型腔，能够取得比较好的效果，满足生产的要求，塑料螺旋桨产品得到一定认可，使得一直处于国内领先的模具加工水平。
4 结语
第一，难加工材料整体结构中的复杂零件处理能够通过五轴联动数控电加工技术得以有效解决，另外，对于细长零件、薄壁、低刚度零件加工提供有效手段，有利于模具、航空、航天等精密复杂零部件的相关成形和加工。第二，五轴联动数控电火花成形机床和五轴联动数控电解机械复合加工机床在加工对象方面都是基本相同的，但是，对于五轴联动数控电解机械复合加工机床来说，相比于电火花加工来说，其加工效率往往为10倍左右，另外，还能够具有一定的零件的电化学复合抛光加工处理。第三，技术高度密集和复杂的特种加工机床特点能够在五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床中得以体现，属于电加工机床中的高级水平，主要能用于三维复杂直纹面的精密、微细和高效的切割，具有表面质量好、加工精度高的特点，在模具、军工、以及航天航空领域的精密零件加工中具有重要作用。
参考文献
五轴数控机床范文第4篇
介绍了五轴数控系统TCPC功能的特点和作用，阐述了TCPC功能的原理和实现途径，并在此基础上建立了相应的数学模型，说明了在Turbo PMAC控制器中运动学计算方法及TCPC功能实现的根本机制。利用Matlab对实验数据进行了模拟，最后在实际生产中对TCPC功能进行了验证。
【关键词】Turbo PMAC五轴数控 TCPC Matlab模拟
1 引言
采用五轴数控机床能更好地建构集成数字化的设计/制造/管理一体化环境，适应产品全数字化生产的需求。TCPC是“Rotational Tool Center Point”的缩写，该功能的应用一方面提高了加工精度和切削速度，更重要的是大大简化了编程工作，尽量把三维问题转化为二维问题，屏蔽数控技术的复杂性，使得高档数控也尽可能实现简易化操作。
2 五轴数控机床类型及Turbo PMAC简介
2.1 五轴数控机床类型
五轴机床通常是在三个平动轴基础上增加两个转动轴，通过机床的三个移动坐标控制刀具切削点的空间位置，两个旋转坐标控制刀具的方向，使刀具走出所需要的空间轨迹。根据五坐标联动机床中两个转动坐标的形式，可以把其归纳为三种基本类型：刀具摆动与工作台转动、工作台双转动及刀具双摆动，分别如图1为双摆刀示意图。为便于表述，以下称运动中轴线方向不变的转动轴为定轴，反之为动轴。
2.2 Turbo PMAC简介
Turbo PMAC为可编程多轴运动控制器， Turbo PMAC控制器以摩托罗拉DSP56300作为CPU，能同时控制32个轴和16个坐标系。加上专用的用户门阵列芯片，结合PC机的柔性，使得Turbo PMAC对系统的控制非常可靠。Turbo PMAC基于DSP（数字信号处理器），是一种通用的运动控制器，更适用于数控机床等轴运动设备。Turbo PMAC可以依靠自身所存程序单独运行，并且它是实时的和多任务的，能够优化任务执行的先后顺序。
3 TCPC原理及实现途径
3.1 TCPC原理
如图2、图3所示，启动TCPC功能时，刀具中心点与工件表面的实际接触点将维持不变，此时刀具中心点落在刀具与工件表面实际接触点处的法线上，而刀柄将围绕刀具中心点旋转。为了达到此目的，就必须实时补偿由于刀柄转动所造成的刀具中心点各直线坐标的偏移。在这种情况下，可以直接编程刀具中心的轨迹，而不需考虑转轴中心。
对于具有TCPC功能的数控系统，因坐标旋转中心的位移，能够保持刀具中心始终处于同一个位置上。在这种情况下，可以直接编程刀具中心的轨迹，而不需考虑转轴中心，这个转轴中心是独立于编程的，是由显示终端输入的，与程序无关。
3.2 TCPC实现途径
以双转台A-C机床为例，如图4所示，P2和P4为刀具中心点，只有A轴在转动时，P1为执行刀具中心点功能的初始点，此时A轴坐标为A0，当转台继续转动P1点转到了P3点，此时A轴坐标为A，在转动过程中刀具也跟着从P2位置移动到P4位置，也就意味着机床平动轴发生了位置变化。
设机床控制点坐标为（Xc，Yc，Zc），编程坐标（Xp，Yp，Zp），（Δx， Δy， Δz）为G54-G59偏置值。由欧拉角旋转可得：
其中（σX，σY，σZ）为工件坐标系的原点在机床坐标系的坐标值，即G54～G59的设置值。由以上可知，在执行刀具中心点控制功能时，机床平动轴的运动由两部分合成：一是刀具摆动引起的平动轴的坐标偏移，另一部分是程序本身的编程坐标引起的运动。
五轴机床执行TCPC功能时平动轴的位置偏移运动是非线性的，Turbo PMAC 提供了一种机制，使用户很容易实现复杂的运动学运算。在机床控制中，只要将机构的运动学程序嵌入到Turbo PMAC 控制器中，Turbo PMAC 可以根据刀尖运动轨迹自动按照给定的运动学算法计算出关节坐标轴运动的对应位置。Turbo PMAC的这种能力，允许在笛卡尔坐标系对刀尖轨迹编程，而不用考虑实际关节坐标轴的形态。在关节空间对细分段进行精插补，使刀尖运动轨迹误差很小。在利用Turbo PMAC 进行运动学控制时，要求同时具有正运动学计算和逆运动学计算。TCPC功能实现流程图如图5所示。
4 TCPC实验模拟及生产应用
4.1 实验模拟
设实验对象是双摆刀C-A类型机床，为简化计算，设开始机床坐标系原点在刀具回转中心处，刀具长度为30，激活刀具中心点控制功能，运行一段程序：
X0 Y0 Z0 A0 C0
X20 Y20 Z20 A20 C30 F100
上面表示刀具从点（0，0，0）运动到点（20，20，20）。在运动中随机选取14个试验点，并记录各点空间坐标。
在Matlab中输入坐标数据，得到图形如图6所示。其中弧形的粗线表示刀具回转中心的轨迹，粗直线表示刀具中心点的轨迹。可以看出激活刀具中心点控制功能后，可以对刀具中心直接进行编程控制，相当于刀具中心点走的是直线，而刀具回转中心点走的是一条弧线。由此可知，利用Turbo PMAC的运动学功能在数控系统中实现刀具中心点控制是可行的。
4.2 生产应用
如图7所示，该五轴加工中心为双转台类型，两个旋转轴为A和C，其中A轴为定轴，C轴为动轴，A轴的转动带动C轴转台转动。该加工中心可以加工像叶轮等复杂形状零件，把加工程序下载至控制器中，程序可自动完成加工任务。
图7为数控系统加工叶轮模型过程，加工中各轴能够严格按照程序命令协调动作，经过激光干涉仪等检测工具检测，各轴定位误差在允许范围内，都能够精确到达
5 结束语
使用TCPC功能，向CNC系统输入的是刀具中心点信息而非控制轴的运动位置坐标。以CNC系统插补步长来逼近轮廓，可获得最大逼近精度，将非线性误差减至最小，加工效率和精度都大大提高。同时，由于编程速度是相对于刀具中心点的而不是旋转刀头，因此可以更好的控制加工的质量。
参考文献
[1]宋放之，童华强，宋小春.数控机床多轴加工技术实用教程[M].北京：清华大学出版社，2010.
[2]李洪波.五轴联动加工技术的探讨[J].金属加工，2009.
[3]PMAC用户手册[Z]. 北京元茂兴公司，2001.
[4]Turbo PMAC1/PMAC2 Software Reference Manual. DELTA TAU Data Systems，2008.
[5]白雪梅，安志勇，宋亮.基于PMAC卡的控制算法研究[J].微计算机信息，2009（5）.
五轴数控机床范文第5篇
关键词：五轴联动 加工中心 轴承 优化
数控机床的数控系统在使用15年左右后就进入了产品老化期，故障率和维修成本会显著增加，这时用新的数控系统进行升级改造，与购买动辄上千万元的新设备相比，具有投资少、周期短、风险小等优点。本文所探讨的HTM63车铣复合加工中心，属于电脑加工中心类型的机床。该五轴联动加工中心增加了可摆动的动力刀具组件，因此机床具有可完成零件侧面、正面、斜向钻孔及铣削等功能，并具有“X、Y、Z、C、B”五轴联动控制加工能力。该系列数控车床适合加工要求较为复杂的车、铣复合加工的零件的大批量、多品种、高精度的加工任务。
1、五轴联动加工中心概述
五轴联动加工中心的刀具排布采用两轴控制排式刀架排布的结构，结构简单、换刀快捷、可靠性极高。加工中心具有超长行程的Z 轴，行程可达2000mm。因此机床在加工较长零件时，和同类数控车床相比，可以明显减少送料次数，提高加工效率。对于许多长度在1500mm以内的零件，可以一次送料完成零件全长度的加工。五轴联动加工中心配有高速精密同步导套，因此可以完成对钢件、不锈钢件的大批量精密加工以实现高品位零件的高速切削。数控加工中心配备三轴钻孔加工功能，可以完成零件轴端的钻孔及攻丝的加工。并且针对客户的零件，五轴联动加工中心配备安装有各类钻铣动力刀具、或者旋风刀具的摆动动力刀具模块，因此动力刀具可以在0-90度范围内摆动，以完成各种轴件的多方向精密钻、铣加工功能。加工中心的送料部分可以配备自动送料器，接料部分可安装短件接料器及长件接料器，以实现一人操作、看护多台机床的“一人多机”加工模式，为工厂节省人力资源。还可以配备自动排屑器等多种附加设施并组成柔性加工生产线，以完成自动化加工。此类加工中心床最适合加工用于航空、航天、军工、汽车、摩托车、通讯、制冷、光学、家电、微特电子、电子、钟表等行业的各种高精度、多批量、外形复杂的轴类零件的精密复合加工。
2、五轴联动加工中心改造方案
对原有机械部分主轴系统的轴承支撑系统进行了动态优化设计，提出了双排轴承的设计方案，并对选用当前我国市场上最为常见的SIEMENS 840D对原有的BOSH Micro8数控系统进行替代；原有的可控硅直流调速的系统采用了配套的SIEMENS 611D数字交流伺服系统进行替代；原有直流的电机选用当前流行的SIEMENS伺服电机与交流主轴进行替代；利用1FT6的全数字交流伺服电机对刀库旋转进行驱动，从而实现了半闭环控制；选用德国HEIDENHAIN的RON285圆光栅与LB382C型直线光栅对所有的轴检测装置进行分别的替换。
3、改造中的重点事项
3.1 改进控制方案
主轴控制实现变档三不到位的情况下实现主轴停止，可以采用自动停止的方式，即设定主轴换挡的时间，在设定的时间内主轴变速到位主轴停止，若不到位，超过设定换挡伺服时间主轴亦自动停止，而且在停止后还可以重新启动变速。不改变原设计外部控制线路，在程序内利用PLC的TIM时间指令实现自动变档停车问题，软件编程如下：
LD200.02主轴l挡
OR200.03主轴2挡
OR 200.04主轴3挡
AND 200.00
ANDNOTTIM005
ANDNOTTIM007
ANDN0T200.05
OUT201D1变档私服、
LD2O0.02
0R200.03
OR 200.O4
ANDNOTTIMO06
#8
LD2O0.O2
OR2O0.03
0R 200.04
ANDNOT201.Ol
TIM006
#60
LD2Ol0l
OR20l.O2
ANDNOT5.12
进 ANDNOT5.l3
ANDNOT5.14
OUT201.02伺服时间控制
UD200.02
OR2O0.003
OR2O0.004
AND201.02
TIM007变速停止时间
#600
3.2 自动换刀动作的PLC编程设计
此次改造使用的是西门子公司的S7-300 PLC模块。在PLC 程序设计中，自动换刀编程是重要的动作设计任务。该加工中心的刀具交换装置采用可双向旋转的盘式刀库，通过单臂双爪的机械手用16个步骤将刀库中的刀具装到主轴上，每个动作我们都用M 代码进行设定。为防止某个动作不到位，在编程过程中加入了到位信号互锁。另外，主轴换档、坐标运动、紧急停止、冷却液开关、转台夹紧、松开等其它动作的PLC编程设计跟一般卧式加工中心的类似，在此不再介绍。
3.3 机床参数的设置
在系统调试初期需要先对轴参数进行设置，而各轴需根据实际情况进行配置，在此以分别代表直线、旋转、主轴的X、B、SP三类典型轴为例，介绍部分轴参数的设置情况。以上轴数据设置好以后，还要对轴的基本配置参数、回参考点参数、报警监控参数、测量系统参数等进行相应的设置，此处就不再详细说明了。
4、改造效果
通过上述的优化改造之后，HTM63车铣复合加工中心在原有的基础上增加了一些新的功能，比如:刚性攻丝、主轴点动、图形模拟、DNC、手轮驱动等，使得操作起来更为便捷和简单。选用了611D伺服系统和SIEMENS 840D数控系统，构成了一个全数字式的自动化控制系统，确保了HTM63车铣复合加工中心的实际控制性能接近了当前国内一流的技术。改造之前HTM63车铣复合加工中心设备发生故障次数很频繁，经常都会停机进行长时间的修理，而且整个维修的费用比较大。经过上述的优化与改造之后，使得大大降低了HTM63车铣复合加工中心的电气故障率，其稳定性有了较为显著的提高。
参考文献：
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