车铣复合是利用车铣合成运动来完成各类表面加工的技术，通过介绍两个零件的数控加工工艺，说明西门子系统中TRACYL柱面转换和TRANSMIT端面转换的编程方法，并详述了加工中启动TRACYL和不启动TRACYL功能对应的程序循环的区别，以及雕刻循环的TRACYL柱面转换编程。
1 序言
车铣复合加工机床通过一次装夹零件完成多种加工工序。车铣复合是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在几何精度、已加工表面完整性等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。车铣复合加工不是简单地将车削和铣削两种加工手段合并到一台机床上，而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工，是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种新的切削理论和技术[1-3]。本文以西门子828D系统为例，介绍西门子车铣复合的编程方法。
2 西门子数控系统的优势
西门子828D提供了很实用的人机对话式编程，加工零件程序无需记忆大量G代码，还有各种转换功能，用相应的转换指令就能很方便高效地编程。在大部分车床结构中均没有实际Y 轴，若在配置有动力铣头的车床中进行铣削加工，通过车削主轴进行运动补偿才能三维加工。但是手工去计算主主轴角度与X、Z 轴的位置关系难度较大，而西门子数控系统正适用于这种需求。
进行圆周铣削加工时使用“TRACYL(d)”进行柱面转换，系统会自动生成一个虚拟的Y轴，需要注意的是此时深度方向即为刀具轴X；进行端面铣削加工时使用“TRANSMIT”端面转换，系统会自动生成一个虚拟的Y 轴。以下为柱面和端面车铣的常用指令。
SETMS(n)；n表示切换为主主轴的主轴轴号
SETMS；主主轴复位
DIAMON；直径编程打开
TRANSMIT；端面转换开始
TRACYL(d)；柱面转换开始，其中参数d的值为圆柱工件直径
TRAFOOF；转换结束
3 车铣复合编程方法
3.1 使用TRACYL柱面转换加工柱面铣削类零件销轴
通过车铣复合机床TRACYL柱面转换加工销轴，首先运用西门子人机对话模块把零件外圆和螺纹加工完成，然后加工螺纹端的对穿孔，再铣削零件根部扁方，最后在扁方处雕刻字母。成品销轴如图1所示。
图1 成品销轴
销轴外圆和螺纹车削界面如图2所示，使用的是西门子系统的模块编程。
图2 销轴外圆和螺纹车削界面
外圆和螺纹加工完成后，第一步需要在销轴的螺纹部分钻两个对穿孔。首先选择需要的刀具，4号刀为φ5mm钻头，然后主轴定位到0°，启动第二轴铣削轴，轴参数为正转，转速为1000r/min，进给速度为80mm/min。在外圆直径为24mm、Z 方向－6mm的圆柱上开始钻孔，因为是两个对穿孔，所以设定的X 绝对值＞24，此处设为－28。钻完孔后转换结束，使用TRAFOOF取消转换，主主轴复位。具体程序如下。
T4D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
TRACYL(24)
G01Z-6
X-28
X25
TRAFOOF
SETMS
另外一个对穿孔的加工程序基本一致，仅需更改“SPOS=90”。钻孔完成后的零件如图3所示。
图3 钻孔完成后的零件
第二步需要在销轴卡盘处铣一个对称扁方，此时不需要车床主轴跟随运动，所以不需要TRACYL柱面转换命令。首先选择刀具，6号刀为φ10mm立铣刀，然后主轴定位到0°，启动第二轴铣削轴，轴参数为正转，转速为1000r/min，进给速度为80mm/min。在Z 方向－95mm、X 方向40mm的圆柱上沿虚拟Y 轴铣削平面，铣削完成后第二轴铣削轴复位，也可以使用西门子面铣削模块编程，此处不再赘述。具体程序如下。
T6D1
SPOS=0
SETMS(2)
M3S1000F80
G01Z-95
X40
Y30
Y-30
X36
Y30
Y-30
SETMS
铣削另外一边仅需更改“SPOS=180”。铣削完成的零件如图4所示。
图4 铣削完成的零件
第三步需要在销轴外圆柱面刻字，需要车床主轴跟随第二轴铣削轴运动，启动TRACYL柱面转换命令。首先选择刀具，8号刀为φ1.5mm中心钻，然后主轴定位到0°，启动第二轴铣削轴，轴参数为正转，转速为1000r/min，进给速度为80mm/min。在Z 方向－70mm、X 方向38mm的圆柱上使用西门子雕刻模块进行加工，雕刻完成后主主轴复位。雕刻完成的零件如图5所示。具体程序如下。
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
图5 雕刻完成的零件
如果需要在平面上雕刻，则删除程序“TRACYL(38)”，把主轴定位到需要的角度就可以雕刻，具体程序如下。
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图6所示。
图6 平面雕刻完成的零件
雕刻功能还可以在工件上雕刻日期和产品流水号，不需要人工干预，日期和流水号可以自动更新，以方便品控和质保人员后续对产品进行追溯。
3.2 使用TRANSMIT端面转换加工端面铣削类零件套筒
通过车铣复合机床TRANSMIT端面转换加工套筒，首先运用西门子人机对话模块把零件外圆加工完成，再通过TRANSMIT端面转换钻孔，最后在端面铣削型腔。
套筒外圆车削如图7所示，使用的是西门子系统的模块编程。
图7 套筒外圆车削
车削完成后，第一步需要在套筒的端面钻一圈孔。首先选择需要的刀具，5号刀为φ10mm钻头，然后主轴定位到0°，启动第二轴铣削轴，轴参数为正转，转速为1000r/min，进给速度为80mm/min。以零件端面中心为圆心，以15mm为半径进行圆周钻孔。具体程序如下。
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
钻孔完成后零件如图8所示。
图8 钻孔完成的零件
第二步需要在套筒的端面加工一个正方形的槽。首先选择需要的刀具，7号刀为φ10mm立铣刀，启动第二轴铣削轴，轴参数为正转，转速为1000r/min，进给速度为80mm/min。在零件端面中心的位置，铣槽加工边长为15mm的正方形。具体程序如下。
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
铣槽完成后的零件如图9所示。
图9 铣槽完成的零件示意
4 结束语
对于既需要车削又需要铣削的零件，使用西门子柱面和端面转换指令可大幅减少编程的工作量、缩短产品制造工艺链、提高生产效率、减少装夹次数、提高加工精度、减少占地面积以及降低生产成本，这些都是制造企业所希望拥有的。车铣复合机床凭借这些优势，在机械加工中正发挥着越来越重要的作用。
