車銑復(fù)合是利用車銑合成運(yùn)動來完成各類表面加工的技術(shù)，通過介紹兩個零件的數(shù)控加工工藝，說明西門子系統(tǒng)中TRACYL柱面轉(zhuǎn)換和TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換的編程方法，并詳述了加工中啟動TRACYL和不啟動TRACYL功能對應(yīng)的程序循環(huán)的區(qū)別，以及雕刻循環(huán)的TRACYL柱面轉(zhuǎn)換編程。
1 序言
車銑復(fù)合加工機(jī)床通過一次裝夾零件完成多種加工工序。車銑復(fù)合是利用銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)對工件的切削加工，使工件在幾何精度、已加工表面完整性等多方面達(dá)到使用要求的一種先進(jìn)切削加工方法。車銑復(fù)合加工不是簡單地將車削和銑削兩種加工手段合并到一臺機(jī)床上，而是利用車銑合成運(yùn)動來完成各類表面的加工，是在當(dāng)今數(shù)控技術(shù)得到較大發(fā)展的條件下產(chǎn)生的一種新的切削理論和技術(shù)[1-3]。本文以西門子828D系統(tǒng)為例，介紹西門子車銑復(fù)合的編程方法。
2 西門子數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢
西門子828D提供了很實(shí)用的人機(jī)對話式編程，加工零件程序無需記憶大量G代碼，還有各種轉(zhuǎn)換功能，用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換指令就能很方便高效地編程。在大部分車床結(jié)構(gòu)中均沒有實(shí)際Y 軸，若在配置有動力銑頭的車床中進(jìn)行銑削加工，通過車削主軸進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償才能三維加工。但是手工去計(jì)算主主軸角度與X、Z 軸的位置關(guān)系難度較大，而西門子數(shù)控系統(tǒng)正適用于這種需求。
進(jìn)行圓周銑削加工時(shí)使用“TRACYL(d)”進(jìn)行柱面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會自動生成一個虛擬的Y軸，需要注意的是此時(shí)深度方向即為刀具軸X；進(jìn)行端面銑削加工時(shí)使用“TRANSMIT”端面轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會自動生成一個虛擬的Y 軸。以下為柱面和端面車銑的常用指令。
SETMS(n)；n表示切換為主主軸的主軸軸號
SETMS；主主軸復(fù)位
DIAMON；直徑編程打開
TRANSMIT；端面轉(zhuǎn)換開始
TRACYL(d)；柱面轉(zhuǎn)換開始，其中參數(shù)d的值為圓柱工件直徑
TRAFOOF；轉(zhuǎn)換結(jié)束
3 車銑復(fù)合編程方法
3.1 使用TRACYL柱面轉(zhuǎn)換加工柱面銑削類零件銷軸
通過車銑復(fù)合機(jī)床TRACYL柱面轉(zhuǎn)換加工銷軸，首先運(yùn)用西門子人機(jī)對話模塊把零件外圓和螺紋加工完成，然后加工螺紋端的對穿孔，再銑削零件根部扁方，最后在扁方處雕刻字母。成品銷軸如圖1所示。
圖1 成品銷軸
銷軸外圓和螺紋車削界面如圖2所示，使用的是西門子系統(tǒng)的模塊編程。
圖2 銷軸外圓和螺紋車削界面
外圓和螺紋加工完成后，第一步需要在銷軸的螺紋部分鉆兩個對穿孔。首先選擇需要的刀具，4號刀為φ5mm鉆頭，然后主軸定位到0°，啟動第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在外圓直徑為24mm、Z 方向－6mm的圓柱上開始鉆孔，因?yàn)槭莾蓚€對穿孔，所以設(shè)定的X 絕對值＞24，此處設(shè)為－28。鉆完孔后轉(zhuǎn)換結(jié)束，使用TRAFOOF取消轉(zhuǎn)換，主主軸復(fù)位。具體程序如下。
T4D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
TRACYL(24)
G01Z-6
X-28
X25
TRAFOOF
SETMS
另外一個對穿孔的加工程序基本一致，僅需更改“SPOS=90”。鉆孔完成后的零件如圖3所示。
圖3 鉆孔完成后的零件
第二步需要在銷軸卡盤處銑一個對稱扁方，此時(shí)不需要車床主軸跟隨運(yùn)動，所以不需要TRACYL柱面轉(zhuǎn)換命令。首先選擇刀具，6號刀為φ10mm立銑刀，然后主軸定位到0°，啟動第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在Z 方向－95mm、X 方向40mm的圓柱上沿虛擬Y 軸銑削平面，銑削完成后第二軸銑削軸復(fù)位，也可以使用西門子面銑削模塊編程，此處不再贅述。具體程序如下。
T6D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
G01Z-95
X40
Y30
Y-30
X36
Y30
Y-30
SETMS
銑削另外一邊僅需更改“SPOS=180”。銑削完成的零件如圖4所示。
圖4 銑削完成的零件
第三步需要在銷軸外圓柱面刻字，需要車床主軸跟隨第二軸銑削軸運(yùn)動，啟動TRACYL柱面轉(zhuǎn)換命令。首先選擇刀具，8號刀為φ1.5mm中心鉆，然后主軸定位到0°，啟動第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在Z 方向－70mm、X 方向38mm的圓柱上使用西門子雕刻模塊進(jìn)行加工，雕刻完成后主主軸復(fù)位。雕刻完成的零件如圖5所示。具體程序如下。
T8D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
TRACYL(38)
CYCLE60(“SIEMENS”,100,19,5,,0.75,0,70,0,0,0,8,1.8,0.1,1000,10011000,1252,0,100,13,1)
TRAFOOF
SETMS
圖5 雕刻完成的零件
如果需要在平面上雕刻，則刪除程序“TRACYL(38)”，把主軸定位到需要的角度就可以雕刻，具體程序如下。
T8D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
CYCLE60(“SIEMENS”,100,17.5,5,,0.75,0,95,0,0,0,7,2,0.1,1000,20011000,1252,0,100,13,1)
TRAFOOF
SETMS
平面雕刻完成的零件如圖6所示。
圖6 平面雕刻完成的零件
雕刻功能還可以在工件上雕刻日期和產(chǎn)品流水號，不需要人工干預(yù)，日期和流水號可以自動更新，以方便品控和質(zhì)保人員后續(xù)對產(chǎn)品進(jìn)行追溯。
3.2 使用TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換加工端面銑削類零件套筒
通過車銑復(fù)合機(jī)床TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換加工套筒，首先運(yùn)用西門子人機(jī)對話模塊把零件外圓加工完成，再通過TRANSMIT端面轉(zhuǎn)換鉆孔，最后在端面銑削型腔。
套筒外圓車削如圖7所示，使用的是西門子系統(tǒng)的模塊編程。
圖7 套筒外圓車削
車削完成后，第一步需要在套筒的端面鉆一圈孔。首先選擇需要的刀具，5號刀為φ10mm鉆頭，然后主軸定位到0°，啟動第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。以零件端面中心為圓心，以15mm為半徑進(jìn)行圓周鉆孔。具體程序如下。
T5D1
SPOS=0
SETMS(2)
TRANSMIT
M3S1000F80
MCALL CYCLE83(100,0,1,31,,,5,90,0.6,0.6,90,0,0,1.2,1.4,0.6,1.6,0,1,11211112)
KONG3: HOLES2(0,0,14.5,30,30,10,1010,0,,,1)
MCALL
TRAFOOF
SETMS
G0Z100.0
鉆孔完成后零件如圖8所示。
圖8 鉆孔完成的零件
第二步需要在套筒的端面加工一個正方形的槽。首先選擇需要的刀具，7號刀為φ10mm立銑刀，啟動第二軸銑削軸，軸參數(shù)為正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度為80mm/min。在零件端面中心的位置，銑槽加工邊長為15mm的正方形。具體程序如下。
T7D1
SETMS(2)
TRANSMIT
M3S1000F80
POCKET3(60,0,5,4,15,15,5,0,0,30,2,0,0,1000,1.1,0,21,80,8,3,15,2,2,0,1,2,11100,11,111)
TRAFOOF
SETMS
G0Z100.0
銑槽完成后的零件如圖9所示。
圖9 銑槽完成的零件示意
4 結(jié)束語
對于既需要車削又需要銑削的零件，使用西門子柱面和端面轉(zhuǎn)換指令可大幅減少編程的工作量、縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高生產(chǎn)效率、減少裝夾次數(shù)、提高加工精度、減少占地面積以及降低生產(chǎn)成本，這些都是制造企業(yè)所希望擁有的。車銑復(fù)合機(jī)床憑借這些優(yōu)勢，在機(jī)械加工中正發(fā)揮著越來越重要的作用。
