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2 概述
随着现代工件的复杂程度不断提高，往往有些零件的加工特征不再是单一的车床或铣床所能够满足的，机床用户对于机床的通用性要求也因此而不断提高。
于是，车铣复合机床和铣车复合机床便应运而生。但是，这些复合机床都存在一个共同的问题，那就是结构非常复杂，价格也很昂贵。并不利于广泛地普遍使用。
在此，特别推荐SINUMERIK系统的一项新功能——插补车削。利用该功能可以方便地在没有旋转轴机构的普通立式或卧式铣床上轻松实现车削的功能。
插补车削功能的目的就是为用户提供这样一个机床，只需要三个直线轴就可以提供一个简单的车削加工环境，可以像在车床上一样，直接使用车削指令和循环功能。
插补车削的工作原理是，将传统车床上工件的旋转运动在系统内部转换为刀具轴围绕工件进行圆周运动，同时主轴上夹持的车刀的切削刃在运动过程中始终与旋转中心对齐。
车削所需要的旋转并不是通过机床的旋转轴进行的，而是通过直线轴X、Y和Z的插补运动，由此产生一个圆周运动。这是“插补车削”功能与“铣车”功能最本质的区别。插补车削的旋转中心可以选择在工件的任何地方，只要是铣床的主轴可以达到的位置，并且能用于可以在空间自由定向的4轴或5轴机床。
3 要求
3.1 系统硬件要求
硬件 | |||
工艺 | PPU24x | PPU26x | PPU28x |
车床 | 一 | ● | ● |
铣床 | ● | ● | ● |
磨床 | 一 | 一 | 一 |
3.2 系统软件版本要求
• SINUMERIK 828D V04.95+HF01 及以上版本
3.3 选项要求
软件选件： 6FC5800-0AP57-0Yx0
3.4 机床要求
• 三轴铣床
3个基本直线轴（X、Y、Z）+主轴。例如：立式加工中心。
• 四轴铣床
3个基本直线轴（X、Y、Z）+1个附加旋转轴+主轴。例如：卧式加工中心。
旋转轴仅用于定位，无需参与插补运动。
• 五轴铣床
3个基本直线轴（X、Y、Z）+2个附加旋转轴+主轴。例如：立/卧式五轴加工中心。
旋转轴仅用于定位，无需参与插补运动。
4 注意事项
4.1 注意事项一
TRAINT必须注意以下约束条件：
• 定义机床的运动链。TRAINT是在运动链的基础上使用的。
• 角度“γ”不适用任何角度的值，即仅适用于0°（+/-0°）或180°（+/-0°）。
• TRAINT与扩展预读MD20443不兼容，$MC_LOOKAH_FFORM[n]=1。
• TRAINT无法链接到另一个转换。
• 刀具相对于旋转轴（主轴）的方向是恒定的。
• TRAINT不能是持续的转换。
• TRAINT与“防撞”功能不兼容。
• TRAINT与角头适配器或type 2 tool适配器不兼容。角头适配器（adapter type 2）仅适用于刀具类型范围内<500或刀具类型>599以外的刀具。因此，角头适配器和插值车削的组合是不兼容的。
• “NC停止”会停止整个运动链（包括主轴）。
• TRAINT与Advanced Surface和Top Surface不兼容。
• 当TRAINT启动时，不能换档（特别是M40没有自动换档）。
• 重新上电、复位或程序结束不能使TRAINT有效。
4.2 注意事项二
插补车削仅作为基于运动链的转换实现。下列条件适用：
• 旋转轴始终平行于刀具主轴的方向（车削时的z轴）。
• 旋转轴可以在空间中自由定向，例如使用CYCLE800或frames，但在车削过程中必须保持固定。
• 当前WCS的主轴方向和Z轴必须平行。
• 旋转插补转换的中心必须位于WCS的当前零点。
旋转通过变换转化为线性轴的运动。相应的，主轴上夹持的车刀的切削刃在运动过程中始终与旋转中心对齐。
4.3 注意事项三
TRAINT与以下功能调用不兼容：
– CUT3DF, CUT3DFS, CUT3DFF, CUT3DFD, CUT3DC, CUT3DCD, CUT3DCCD
– PTP, PTPG0, PTPWOC
– G17, G19
– G331, G332, G335, G336, G33, G34, G35
– TOFFON
– TOWWCS, TOWMCS, TOWBCS, TOWTCS, TOWKCS
– DIAMONA, DIACYCOFA, DIAM90A, DIAMCHANA, DIAMOFA
– G63
– G961, G962, G97, G971, G972
– LFON
– DRIVE, BRISK
– SPCOF
如果试图在TRAINT激活的情况下调用其中一个功能，则会输出报警。
4.4 注意事项四
• 在激活TRAINT期间不可能进行框架frame更改。
• 调用以下G代码或功能会生产生报警：
– G5x (G500, G54…-G599) TRANS, ROT, MIRROR, SCALE, ATRANS AROT, AMIRROR, ASCALE
– SUPA, G153, SUPD, G53
4.5 注意事项五
操作编程时需要注意的事项：
• 插补车削生效时，加工始终在G18平面上进行。
• 只能在主轴处于静止状态时停用转换，并可使用TRAFOOF指令执行转换。
• 启动TRAINT，线性轴与刀具主轴耦合主轴旋转影响线性轴运动。与车削不同NC停止也可以停止主轴运动
• “插补车削”功能在使用“手动加工”时不可用。
• 如果速度（由于TRAINT的考虑）低于$SA_SPIND_MIN_VELO_G25，则会发出警告。
5 TRAINT功能调试
5.1 参数设置：
1） 激活旋转转换TRAINT
使用插补车削功能必须先激活TRAINT转换，需要将MD52212的Bit10设置为1：
2） 运动链相关机床数据
• 设置运动链数量
MD18866=1
• 设置运动单元数量
MD18880=20
• 设置运动链中开关数量
MD18882=1
• 运动链根单元名称
MD16800=ROOT
3） 插补车削转换相关机床数据
建议设置以下设置数据，以便在修改加工平面（G17-G19）时，车削和磨削刀具（刀具类型400至599）的刀具长度组件（长度、磨损和基本尺寸）和刀具方向组件对几何轴的分配不会改变。
建议将机床数据MD35030$MA_SPIND_DEFAULT_ACT_MASK [SP1]设置如下：复位后主轴再次进入速度控制模式。
建议设置以下设置数据，以便轴的位置始终显示在WCS中，以清楚地指示Y位置=0。
建议设置以下机床数据，以确保路径运动（x-z运动）和圆周运动之间的动态是最佳的。
4） 激活插补车削选项之后，在刀具列表中即可建立车削刀具，不需要设置扩展工艺为车削。但是，为了适合车削加工的编程习惯，需要在机床数据MD20100中将X轴设置为直径轴：
5） 设置主轴最低转速，否则最低转速不受插补车削循环里的S（主轴转速）控制
6） 52001=34，否则模拟不了插补车削。
5.2 建立机床模型（运动链）
以常见的普通十字滑台结构类型三轴立式加工中心为例，建立插补车削转换所必须的机床模型。
1） 建立刀具运动链
从运动链根单元ROOT：TABLE_OFFSET开始新建动态转换单元作为刀具运动链。如下图红框内：
2） 建立工件运动链
再新建一个与根运动链ROOT:TABLE_OFFSET平行的运动单元TABLE_OFFSET，从而构造一条工件运动链。如下图红框内：
此处遇到问题：在“有效数据”位置，按“新建单元”，建立好的单元自动并入“任意元素”下，并且运动链不是有效状态。（如下图红框位置）
解决方法：复制举例里的运动链粘贴到“有效数据”下，在当前运动链下按照实际机床进行更改。
5.3 设置坐标转换 —— 插补车削
1） 在新建坐标转换时应选择“TRAINT-插补车削”
2） 将前面机床模型中定义的刀具运动链和工件运动链信息填入表格
名字不可以错，否则会报警。
小技巧：为了防止写错，进入插补车削数据组里，光标移动对话框按垂直软键“选择元素”，会自动跳到运动链画面，这时选择对应的轴或者运动链开头和终端，会自动写入到插补车削数据组对话框内。
6 应用举例
6.1 应用介绍
插补车削可用于铣床和车床。
使用CYCLE800可旋转车刀，使其垂直于加工平面。
使用CYCLE806可启用插补车削功能，之后便可使用具体的车削循环，不需要设置扩展工艺。
启用插补车削，以下标准循环可以用于插补车削：
• 车削（CYCLE951），全部类型
• 车削（CYCLE952）: 轮廓车削、槽式车削
• 切槽（CYCLE930），全部类型
• 退刀槽（CYCLE940）,全部类型
• 相同的车削加工也都可以在SHOPMILL和SHOPTURN中使用
6.2 插补车削循环使用流程 — 选择/取消插补车削 – CYCLE806
1) 主轴安装车刀。（刀具表和实际对应）
2) 如有必要可以设置回转平面。
3) 预先调整好刀具位置。
4) 使用CYCLE806开始插补车削：
- 确定车削中心点（XC/YC）
- 车刀定位在车削中心点的方向上
启动主轴（M3/M4）开始插补运动。
下一个工步中即可使用标准循环、用户循环、或G代码。
5） 使用CYCLE806结束插补车削：
- 车刀返回插补车削的初始位置。
6.3 在刀具列表中新建车削刀具
当插补车削使能后，车刀便会显示在刀具表中
6.4 插补车削循环调用（先勾选插补车削选项，否则无循环画面）
新建NC程序，点击向右扩展键（如下面左图），就可以在水平菜单看到“插补车削”软键，进入循环进行设置。
当启动插补车削TRAINT功能时，系统在加工画面有提示，如下面两张图分别是启动和取消两种状态。
6.5 插补车削循环各项参数
加工：选择激活或者取消插补车削功能
主轴转速可通过选择键切换“主轴转速”（转/分钟）或“恒定切削速度”（距离/分钟）
6.6 自动生成加工程序
在激活插补车削功能后，就可以像使用车床一样，直接调用常用的车削循环了。
例如，在使用CYCLE806激活插补车削功能后，在后续的程序段中，立即调用我们熟悉的简单毛坯车削循环CYCLE951进行粗车加工。
由下图可以看出，此处的粗车循环不但循环的名字没有改变，而且循环中人机界面的所有工艺参数和帮助画面都是原汁原味的：
6.7 长度和半径补偿使用方法
因系统是铣床卡，使用插补车削时无法进行自动“测量刀具”，需要手动输入到刀补中。
1， 长度设置，光标移动到主轴上的车刀位置，按更多数据。长度有X,Y,Z三个方向，使用方法和车削一致。
2， 刀具半径补偿可在刀具半径位置设置实际半径值，半径补偿需要注意，补偿的是圆心到刀尖距离。
例如下图半径补偿设置10，X和Z轴均会让刀。
6.8 主轴角度偏移方法
主轴对刀方法：执行SPOS=0（定一个主轴位置基准），刀尖与圆弧（工件）垂直。
如主轴刀尖没有垂直于圆弧（工件），也可以通过主轴偏移角度来实现，举例如下：
1， 光标移动到主轴上的车刀位置，按更多数据，在弹出的对话框角度值输入270度
2，启动TRAINT，主轴停在接近于0的位置，圆直径等于300（因执行了X300）
通过下面右图可以看出机械坐标系下X位置471.399。Y位置112.344。
3， 角度值更改输入90度
4， 启动TRAINT，主轴停在接近于0的位置
通过下面右图可以看出机械坐标系下X位置470.358。Y位置412.333。
不难看出主轴角度偏移了180度，并且Y向偏移后的值就是圆的直径值。通过修改角度可以任意偏移主轴角度值来实现复杂加工。
6.9 加工测试
测试机型：三个线性轴+一个主轴 立式加工中心
刀具：车刀或者镗刀 工件：圆柱形45#钢（切削后效果图，加工外圆和端面）
加工时效果图如下，加工时刀具主轴保持刀尖与圆弧垂直 试切程序
7 调试中遇到的问题汇总
7.1 调用循环
1. 创建零件程序，在编辑器中打开程序。
2. 在程序编辑器里按下软键“>”和“插补车削”。进入插补车削输入窗口。
3. 按下软键“选择/取消插补车削”。
7.2 插补车削循环报错
进入插补车削输入窗口，选择“执行”方式，在左下角位置有报警提示“未定义或使能用于插补车削的回转数据组”，并且“接收按键”是灰色。
原因：用于插补车削的回转数据组没有设置。
坐标转换“新建”没有插补车削回转数据组。
处理：勾选52212 bit10=1。 18866>=1（此参数设置后生成KT数据组）
再次在坐标转换页面按“新建”出现如下画面，选择“TRAINT – 插补车削”。
插补车削回转数据组设置后，选择“执行”方式，在左下角位置没有报警提示，并且“接收按键”可选择。
7.3 执行到CYCLE806时报错
处理：勾选参数20360 bit18
7.4 执行到CYCLE806时报错，26201，原因是运动链没生效
运动链没生效，建立在“任意元素”下。光标在有效数据位置按“新建单元”，新建立的单元会跳到“任意元素”下。
处理：复制“举例”里的运动链，粘贴到“有效数据”，会和“任意元素”并行。然后在此之上按照实际机床修改运动链
激活防碰撞等选项也依然在“任意元素”下。
7.5 执行到CYCLE806时报错，4348报警。原因运动链名称错误
提示：为了防止写错，进入插补车削数据组里，光标移动对话框，按垂直软键“选择元素”，会自动跳到运动链画面，这时选择对应的轴或者运动链开头和终端。
7.6 执行到CYCLE806时报错，4348，原因旋转轴要输入“-1”
7.7 执行半径补偿时报错“14400 坐标转换改变时刀具半径不常有效”
处理：使用半径补偿，需要在NC加工程序中使用G40，否则报警。
7.8 执行半径补偿时报错“10754 只能发直线运动与句撤销刀具半径补偿”
处理：G40取消半径补偿必须在G0或G1的程序段中才可以写入。单独在一个程序段或和其他指令在一个程序段均会报错。
8 参考文献
2 828D_transformations_fct_man_0721_en-US （5.4章节）
3 828D_铣床操作手册2021 （11.7.7章节）
9 作者/联系人
Liu Tao
2022.01.16
10 版本信息
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V1.0 | 2022.1.16 | |