西門子數(shù)控系統(tǒng)提供了一種端面轉(zhuǎn)換（TRANSMIT）和柱面轉(zhuǎn)換（TRACYL）的方法，大大降低了車銑復(fù)合銑削的編程難度。以實(shí)例說明如何采用西門子數(shù)控系統(tǒng)的SinuTrain軟件對(duì)復(fù)雜外圓輪廓零件進(jìn)行車銑復(fù)合編程。1

序言車銑復(fù)合機(jī)床是機(jī)床大家族中一個(gè)重要的分支，其結(jié)構(gòu)特征是將車床和銑床的優(yōu)勢集合在一起，既能對(duì)高精度的回轉(zhuǎn)體進(jìn)行車削，同時(shí)又能完成銑床才能完成的各種銑削工作。最常見的車銑復(fù)合機(jī)床是在車床的刀塔上安裝動(dòng)力頭來完成回轉(zhuǎn)體零件的銑削任務(wù)[1，2]。西門子數(shù)控系統(tǒng)提供了一種端面轉(zhuǎn)換（TRANSMIT）和柱面轉(zhuǎn)換（TRACYL）的方法，將主軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為虛擬的X軸和Y軸，使得車銑復(fù)合銑削的編程與銑床的編程方式基本一樣，大大降低了編程的難度[3]。2

圖樣主要技術(shù)要求與加工工藝2.1車銑零件圖樣主要技術(shù)要求車銑零件三維模型如圖1所示，材料為LY15硬鋁合金，毛坯尺寸為φ102mm×283mm，外圓表面輪廓內(nèi)腔深度均為5mm，輪廓內(nèi)腔曲線精度等級(jí)為IT6，采用三爪自定心卡盤一夾一頂裝夾方式。圖1車銑零件三維模型2.2加工工藝采用三爪自定心卡盤一夾一頂裝夾方式，分別完成車削外圓、銑削外圓輪廓腔工作。車削外圓：用刀片角度為80°、刀尖圓角為R1.2mm的菱形刀片進(jìn)行外圓部分的加工，車削粗加工每次背吃刀量ap為1.2mm，外圓和端面各留余量0.3mm進(jìn)行精加工。銑削外圓輪廓腔加工：用φ8mm立銑刀（EN8）快速去除型腔內(nèi)部材料，每次吃刀量為5mm，側(cè)壁和底面留余量0.3mm進(jìn)行精加工。銑削零件右端四方臺(tái)：用φ10mm立銑刀（EN10）粗銑，利用立銑刀側(cè)刃快速去除零件余量，背吃刀量ap為30mm，側(cè)壁最大切削寬度0.8mm，側(cè)壁和底面留余量0.3mm進(jìn)行精加工。3

車銑零件銑削程序編制過程3.1圖樣導(dǎo)入工件圖樣導(dǎo)入系統(tǒng)，車銑零件的二維圖樣如圖2所示，需轉(zhuǎn)化為二維CAD模型。車削外圓程序使用西門子數(shù)控系統(tǒng)自帶的DXFReader輪廓編輯器功能，該功能可實(shí)現(xiàn)工件圖樣到加工程序的快捷轉(zhuǎn)換，如圖3所示。圖2車銑零件二維圖樣a）車削循環(huán)生成界面

b）輪廓生成界面圖3輪廓編輯器功能3.2圓柱體外表面型腔粗加工程序的編輯（1）柱面轉(zhuǎn)換（TRACYL）在西門子數(shù)控系統(tǒng)中提供了一種柱面轉(zhuǎn)換編程的方式，控制系統(tǒng)將編程的進(jìn)給指令從笛卡兒坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實(shí)際坐標(biāo)系。利用TRACYL（d）柱面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)虛擬的Y軸，將柱面展開成平面進(jìn)行編程。圖4所示就是以外部直徑D滾動(dòng)的圓柱形成的編程平面Y-Z（G19）外表面，旋轉(zhuǎn)方向通過G2、G3定義。編程時(shí)只需要考慮X軸、Y軸和Z軸之間的關(guān)系，無需考慮主軸C的位置關(guān)系，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編程時(shí)，其深度方向是X軸。圖4柱面轉(zhuǎn)換示例圖5為使用X-C-Z運(yùn)動(dòng)在圓柱體外表面加工的示例，標(biāo)準(zhǔn)車床（無Y坐標(biāo)軸）運(yùn)動(dòng)軸中，兩個(gè)線性軸XM、ZM相互垂直，旋轉(zhuǎn)軸CM與線性軸ZM平行（圍繞線性軸ZM旋轉(zhuǎn)），線性軸XM與旋轉(zhuǎn)軸CM（車削中心）相交。圖5使用X-C-Z運(yùn)動(dòng)在圓柱體外表面加工示例

TRACYL功能可以通過TRACYL（d）在單獨(dú)的程序段中編程來激活，d為圓柱體的加工直徑（mm）；通過TRAFOOF在單獨(dú)的程序段中編程來取消，TRAFOOF將取消任何有效的轉(zhuǎn)換功能。根據(jù)所編程的Y-Z路徑（直線或路徑），移動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸ZM和CM，使得在圓柱體的外表面上可以通過銑刀進(jìn)行輪廓加工，編程的X軸仍然作為X軸進(jìn)給。

編寫圓柱體外表面型腔粗加工程序的步驟如下。1）在程序編輯頁面依次編寫銑削工藝準(zhǔn)備指令，具體如下。N14G54G19G95G40;初始化銑削加工環(huán)境N15T=”EN8”D1;φ8mm立銑刀N16SETMS(3);主軸（3）作為主主軸N17M3=3S3=2000;動(dòng)力刀轉(zhuǎn)速2000r/minN18TRACYL(100);激活柱面轉(zhuǎn)換，參考直徑為100mm

2）將圓柱體外表面輪廓在UGNX軟件中展開，如圖6所示。a）三維結(jié)構(gòu)

b）二維展開

圖6車銑零件外圓輪廓展開3）編寫外圓輪廓型腔粗加工輪廓程序，因程序段較多，此處僅以輪廓A為例。在程序編輯頁面按“其它”，選擇“子程序”，調(diào)用“LKA1.SPF”為子程序，則可生成如下程序語句。N22CALL“LKA1.SPF”

編輯輪廓子程序，首先需要在主程序文件夾建立文件名為“LKA1.SPF”的子程序，在程序編輯頁面選擇“輪廓銑削”進(jìn)入其頁面，在右側(cè)按軟鍵“輪廓調(diào)用”，輸入輪廓名稱“LKA1”，按下“接收”，確認(rèn)輪廓調(diào)用，在“輪廓銑削”→“型腔”下輸入圖7銑削循環(huán)輸入界面所示的工藝參數(shù)，按下“接收”，確認(rèn)型腔銑削工藝參數(shù)，在CYCLE63后輸入M17指令，子程序結(jié)束。程序如下。圖7銑削循環(huán)輸入界面N2CYCLE62(“LKA1”,1,,)N3CYCLE63(“ALK1”,11,200,50,5,5,0.1,0.1,20,8,0.2,0.2,1,0,0,4,1,15,1,2,””,1,,0,103,111)

N4M17

其次，需要在數(shù)控系統(tǒng)中建立輪廓A，利用西門子數(shù)控系統(tǒng)自帶的DXFReader輪廓編輯器功能，將CAD生成的后綴名為dxf的文件拷入系統(tǒng)。在程序編輯頁面點(diǎn)擊“輪廓銑削”→“輪廓”→“新建輪廓”，按右側(cè)“從DXF導(dǎo)入”輸入輪廓名稱LKA1，選擇拷入系統(tǒng)上的外圓輪廓文件，將指定參考點(diǎn)選擇為“元素中心”，選擇輪廓右側(cè)直線，其工件編程原點(diǎn)就定在了與車削編程原點(diǎn)重合的位置。選擇輪廓A的一條邊，選擇模式設(shè)為“自動(dòng)”，即可生成輪廓A的封閉輪廓并高亮顯示，最后按軟鍵“輪廓傳輸”接受型腔輪廓。生成的刀路如圖8所示，生成型腔輪廓的相關(guān)步驟如圖9所示。圖8生成的刀路a）選擇編程原點(diǎn)b）生成封閉輪廓c）接受型腔輪廓圖9型腔輪廓生成步驟（2）端面轉(zhuǎn)換（TRANSMIT）在車銑復(fù)合加工過程中經(jīng)常會(huì)用到端面轉(zhuǎn)換功能。經(jīng)過端面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)虛擬的Y軸。例如在端面上銑削一個(gè)四方，只需要進(jìn)行X軸、Y軸位置編程，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，大大簡化了編程難度。控制系統(tǒng)將編程的進(jìn)給指令從笛卡兒坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實(shí)際坐標(biāo)系。端面轉(zhuǎn)換功能通過單獨(dú)程序段中的TRANSMIT激活，通過TRAFOOF取消，TRAFOOF將取消任何有效的轉(zhuǎn)換功能。以圖10零件為例，使用TRANSMIT對(duì)車銑零件進(jìn)行端面銑削加工，圖中X、Y、Z為編程端面加工的笛卡兒坐標(biāo)系，ASM為第2主軸（用于銑刀、鉆頭的工作主軸），ZM為機(jī)床Z坐標(biāo)軸（線性軸），XM為機(jī)床X坐標(biāo)軸（線性），CM為C坐標(biāo)軸（主主軸作為旋轉(zhuǎn)軸）。圖10使用TRANSMIT對(duì)車銑零件進(jìn)行端面銑削加工示例編寫銑削四方臺(tái)粗加工程序，西門子系統(tǒng)中提供了許多固定循環(huán)指令，只需簡單的幾步設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)程序的編輯。此零件的四方凸臺(tái)就用到了CYCLE79多邊形凸臺(tái)銑削編程指令，在多邊形凸臺(tái)銑削循環(huán)參數(shù)輸入界面輸入圖11中的銑削工藝參數(shù)，即可生成圖例所需程序。

N36CYCLE79(100,-58,5,-30,4,83.2,0,0,0,0,100,0.8,30,0.3,0.3,0.1,0,1,1,2,100,1,101)圖11多邊形凸臺(tái)銑削循環(huán)參數(shù)輸入界面（3）編寫程序結(jié)束指令程序如下。N37TRAFOOF;取消轉(zhuǎn)換N38G0X200Z200M5M9

N39M30

需要指出的是TRAFOOF取消轉(zhuǎn)換指令，在端面轉(zhuǎn)換TRANSMIT和柱面轉(zhuǎn)換TRACYL結(jié)束后都需指定一次，否則數(shù)控系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。精加工程序只需在CYCLE63和CYCLE79循環(huán)中進(jìn)行相應(yīng)更改即可，篇幅所限，在此不做介紹。車銑零件主程序如下，車銑零件加工模擬如圖12所示。N1WORKPIECE(,,,”CYLINDER”,0,0,-283,-270,102);定義毛坯直徑102mm，長283mm，裝夾－270mmN3G90G54G18G95G40;初始化車削加工環(huán)境

N4DIAMON;激活直徑編程指令N5LIMS=2000;主主軸轉(zhuǎn)速限值2000r/minN6G0X200Z100M8

N7M4G96S100

N8T=”ROUGHING_T80A”D1;刀片角度為80°外圓車刀

N9CALL“WYLK.SPF”;調(diào)用車削外圓輪廓子程序N10G0X200N11Z200M5N12M9N13M0

MSG(“銑削輪廓程序");信息提示N14G54G19G95G40;初始化銑削加工環(huán)境N15T=”EN8”D1;φ8mm立銑刀N16SETMS(3);主軸（3）作為主主軸N17M3=3S3=2000;動(dòng)力刀轉(zhuǎn)速2000r/min

N18TRACYL(100);激活柱面轉(zhuǎn)換，加工直徑100mmMSG(“銑削輪廓B"）N19CYCLE62(“LKB1”,0,,);輪廓B

N20CYCLE63(“B1LK”,11,200,50,5,5,0.1,0.1,40,8,0.2,0.2,0,0,0,4,1,15,1,2,””,1,,0,103,111);輪廓腔銑削循環(huán)N21CYCLE62(“LKB2”,0,,)N22CYCLE63(“B2LK”,11,200,50,5,5,0.1,0.1,40,8,0.2,0.2,0,0,0,4,1,15,1,2,””,1,,0,103,111)MSG(“銑削輪廓A"）

N23CALL“LKA1.SPF”;調(diào)用銑削輪廓A子程序N24CALL“LKA2.SPF”MSG(“銑削輪廓C"）N25CALL“LKC1.SPF”N26CALL“LKC2.SPF”N27TRAFOOF;取消所有生效的轉(zhuǎn)換

N28M0M5

N29M9

MSG(“銑削端面四方"）N31SETMS;SETMS不含主軸指定，切換回系統(tǒng)定義的主主軸上N32G0X200Z200N33T=”EN10”D1;φ10mm立銑刀N34SETMS(3)

N35M3=3S3=2000

N36G0X0Z50

N37TRANSMIT;激活端面轉(zhuǎn)換

N38CYCLE79(100,-58,5,-30,4,83.2,0,0,0,0,100,0.8,30,0.3,0.3,0.1,0,1,1,2,100,1,101);多邊形銑削循環(huán)N39TRAFOOFN40G0X200Z200M5

N41M9N42M30圖12車銑零件加工模擬4

結(jié)束語在使用端面轉(zhuǎn)換（TRANSMIT）和柱面轉(zhuǎn)換（TRACYL）命令時(shí)，需要在加工程序中編寫相關(guān)指令，向系統(tǒng)聲明當(dāng)前需要轉(zhuǎn)換到銑削模式下工作。常用指令包括SETMS（2）：動(dòng)力刀頭作為主軸編程；TRANSMIT：端面轉(zhuǎn)換開始；TRACYL（d）：柱面轉(zhuǎn)換開始，其中d為圓柱工件直徑；TRAFOOF：轉(zhuǎn)換結(jié)束；M2=3S2=1000：動(dòng)力刀轉(zhuǎn)速1000r/min；MCALL：取消模態(tài)調(diào)用；FGROUP（Z1,C）：C軸與Z軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)。

SINUMERIKOperateDXF-Reader是西門子數(shù)控系統(tǒng)提供的，一個(gè)非常