[發(fā)明專利]一種五軸數(shù)控工具磨床通用后置處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810348827.X
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108549323B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 丁國富;江磊;李樂;丁國華;楊大治
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學;成都天佑創(chuàng)軟科技有限公司
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 李小金

1.一種五軸數(shù)控工具磨床通用后置處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：建立統(tǒng)一坐標系統(tǒng)，包括工件坐標系(O_W-X_WY_WZ_W)、第一轉(zhuǎn)軸坐標系(O_R1-X_R1Y_R1Z_R1)、第二轉(zhuǎn)軸坐標系( O_R2-X_R2Y_R2Z_R2)、刀具坐標系(O_T-X_TY_TZ_T)和機床坐標系(O_M-X_MY_MZ_M)；其中刀具坐標系、第一轉(zhuǎn)軸坐標系、第二轉(zhuǎn)軸坐標系和工件坐標系在機床坐標系下的位置為：

O_T＝(x_T，y_T，z_T)

O_R1＝(x_R1，y_R1，z_R1)

O_R2＝(x_R2，y_R2，z_R2)

O_w＝(x_w，y_w，z_w)

其中第一轉(zhuǎn)軸表示靠近工件一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸，第二轉(zhuǎn)軸表示靠近刀具一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸；

步驟2：設置磨床特性參數(shù)，磨床特性參數(shù)包括砂輪位置偏置和安裝方向、工件坐標系方向角、磨床運動方向調(diào)整參數(shù)和初始主軸方向；

步驟3：在步驟1和步驟2的基礎上，考慮多種工件坐標系情況，建立通用的磨床后置求解方程；采用刀位數(shù)據(jù)預處理的方法，先將刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到輔助工件坐標系(O_W1-X _W1Y_W1Z_W1)下，進而建立通用的磨床后置求解方程，其中輔助工件坐標系為在工件坐標系的位置建立與機床坐標系同向的輔助工件坐標系，所述刀位數(shù)據(jù)包含了工件坐標系下的砂輪軸矢量和刀位點坐標，表示為齊次列向量分別為：F_W＝(i_W，j_W，k_W，0)^T，P_W＝(p_X，p_Y，p_Z，1)^T；砂輪在刀具坐標系下的初始軸矢量和刀位點坐標分別為：F_T＝(0，0，1，0)^T，P_T＝(0，0，L_i，1)^T，其中L_i為砂輪安裝偏置；按照將砂輪軸矢量和刀位定點坐標從刀具坐標系下轉(zhuǎn)換到工件坐標系下的方式建立運動求解方程：

式中，D_i＝±1，為砂輪安裝方向；

R_R1表示繞第一轉(zhuǎn)軸軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣；

R_R2表示繞第二轉(zhuǎn)軸軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣；

T_XYZ表示平動軸平移運動變換矩陣；

為刀位點從O_T-X_TY_TZ_T坐標變換到O_R2-X_R2Y_R2Z_R2坐標系下的變換矩陣；

為刀位點從O_R1-X_R1Y_R1Z_R1坐標系變換到O_W-X_WY_WZ_W坐標系的變換矩陣；

為刀位點從O_R2-X_R2Y_R2Z_R2坐標系變換到O_R1-X_R1Y_R1Z_R1坐標系的變換矩陣；

M_R1W為第一轉(zhuǎn)軸坐標系下點和矢量變換到工件坐標系下的變換矩陣；

由工件坐標系方向角的定義可得：

M_R1W＝R_Z(-θ_WZ)·R_Y(-θ_WY)·R_X(-θ_WX)·T_RlW (5)

式中，

由于平動變換不對自由矢量產(chǎn)生影響，簡化式(4)中砂輪軸矢量部分得：

F_W＝R_Z(-θ_WZ)·R_Y(-θ_WY)·R_X(-θ_WX)·R_R1·R_R2·F_T (6)

用刀位數(shù)據(jù)預處理的方式，同時對工件坐標系下的砂輪軸矢量和刀具坐標系下的砂輪軸矢量進行變換，將其變換到輔助工件坐標系O_W1-X_W1Y_W1Z_W1下，則：

F_W1＝(i′_W，j′_W，k′_W，0)^T＝M_WW1·F_W (7)

F_W1＝R_x(θ_R1)·R_Y(θ_R2)·F_T (8)

式中：M_WW1＝R_X(θ_WX)·R_Y(θ_WY)·R_Z(θ_WZ)為刀位數(shù)據(jù)預處理矩陣；

R_X(θ_WX)、R_Y(θ_WY)、R_Z(θ_WZ)分別為R_z(-θ_WZ)、R_Y(-θ_WY)、R_z(-θ_WZ)的逆矩陣；

(i′_W，j′_W，k′_W，0)^T表示輔助工件坐標系下的刀軸矢量；

利用公式(7)求解F_w1，利用公式(8)反求θ_R1和θ_R2；

步驟4：采用一種基于磨床類型變換的方法求解步驟3建立的方程。