[發(fā)明專利]一種非正交雙轉(zhuǎn)臺型五軸機床后置處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910074694.6
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109696884A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董佑浩;趙軍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

一種非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控機床后置處理方法，包括以下步驟：(1)CLSF刀位源文件讀取、識別及處理；(2)非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸機床空間運動學(xué)分析；(3)設(shè)置機床結(jié)構(gòu)參數(shù)；(4)輸出機床坐標軸XYZBC坐標值；(5)導(dǎo)出數(shù)控加工程序并檢查，生成NC刀路文件。本發(fā)明從五軸后置處理技術(shù)出發(fā)，對該過程中若干關(guān)鍵技術(shù)進行軟件集成，消除了手工推導(dǎo)方法中機床各軸運動量計算公式的推導(dǎo)環(huán)節(jié)，簡化了機床后置處理的流程，提高后置處理的速度；消除了數(shù)值處理方法計算時間長，求解精度不穩(wěn)定的缺點，提高了后置處理的精度；適用于任意結(jié)構(gòu)多軸機床后置處理，具有可視化操作界面、求解速度快、求解精度高等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸機床后置處理方法，屬于多軸數(shù)控機床加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著汽車、航空航天及軍事等領(lǐng)域?qū)α悴考兔鎻?fù)雜、表面加工質(zhì)量高的要求，如航空發(fā)動機件葉輪葉盤、風(fēng)電葉片、飛機進氣道、螺旋槳通常采用五軸機床加工，非正交雙轉(zhuǎn)臺型五軸機床結(jié)構(gòu)如圖1所示，具有XYZBC五個坐標軸。根據(jù)五軸機床結(jié)構(gòu)不同，一般可將其分為三種基本類型：1)雙擺頭類型，2)雙轉(zhuǎn)臺類型，3)擺頭轉(zhuǎn)臺類型。

在五軸機床中，后置處理的任務(wù)是將CAD/CAM軟件生成的加工刀位文件轉(zhuǎn)化為特定機床可識別的數(shù)控NC代碼，其中刀位源文件不僅包括了刀尖點和刀軸矢量，還有機床加工的相關(guān)信息，比如說進給率，水冷和換刀指令等。目前主要的后置處理器可分為三類：

1)CAD/CAM軟件自帶后置處理器，

2)捆綁式后置處理器，

3)獨立式后置處理器。

后置處理器軟件操作界面如圖2所示。

現(xiàn)有后置處理器存在使用費用昂貴、不可二次開發(fā)等缺點。

中國專利文獻CN105302070A公開的《一種非正交擺頭轉(zhuǎn)臺類五軸機床后置處理方法》，以平動軸Y和回轉(zhuǎn)軸B作為傾斜軸的擺頭轉(zhuǎn)臺類五軸機床作為研究對象，分析該類型機床的結(jié)構(gòu)特點。然后，分別將傾斜軸Y軸與OXZ平面之間夾角和刀具擺長作為變量，建立前置刀位數(shù)據(jù)與該類機床各坐標軸之間的運動變換方程，并推導(dǎo)出各坐標軸的計算公式。在此基礎(chǔ)上，利用C++語言開發(fā)出適用于該類型五軸數(shù)控機床的后置處理軟件。該方法適用對象為非正交擺頭轉(zhuǎn)臺五軸機床，其機床結(jié)構(gòu)、機床空間運動學(xué)等與非正交雙轉(zhuǎn)臺型五軸機床都不相同，所以不適用于非正交雙轉(zhuǎn)臺型五軸機床。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有五軸機床后置處理技術(shù)存在的不足，提供一種具有可視化操作界面、求解速度快、求解精度高的非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控機床后置處理方法，該方法可獲得機床運動軸X相對于參考點的運動量，能夠直接用于工件加工，減少了人工編程環(huán)節(jié)，有利于提高后置處理的速度和效率，并在生產(chǎn)中應(yīng)用驗證。

本發(fā)明的非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控機床后置處理方法，包括以下步驟：

步驟1：CLSF刀位源文件讀取、識別及處理；

CAD/CAM軟件生成的刀位源文件，讀取至少包含刀具信息，切削參數(shù)、冷卻液開關(guān)、刀位位置及刀軸矢量的源文件。

步驟2：非正交雙轉(zhuǎn)臺五軸機床空間運動學(xué)分析；

五軸數(shù)控機床空間運動分析是根據(jù)刀具和工作臺在機床坐標系下的聯(lián)合運動，計算出在工件坐標系下刀心坐標和刀軸矢量以及所需的復(fù)合運動變換矩陣。

進行數(shù)控機床空間運動學(xué)研究的目的是在分析機床運動特點的基礎(chǔ)上，建立相關(guān)的運動坐標系，并描述出各坐標系之間的相對位置關(guān)系，以便求出相互之間的運動坐標變換矩陣，為機床后置處理過程的研究奠定基礎(chǔ)。

步驟3：設(shè)置機床結(jié)構(gòu)參數(shù)；

機床結(jié)構(gòu)參數(shù)包括各軸的行程范圍、轉(zhuǎn)動B軸與移動Z軸的夾角、機床幾何參數(shù)H(機床運動回轉(zhuǎn)中心至機床工作臺距離)。