[發明專利]一種應用于特殊七軸五聯動形式機床的后置處理方法

在審

• 申請號: 202011371055.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112548172A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉志峰;曹子睿;趙鵬睿;李志雄;蘇李航
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種應用于特殊七軸五聯動形式機床的后置處理方法，根據機床的結構建立多體運動學模型，多體運動學模型按照從工件?轉臺?機床?溜板?立柱?擺角銑頭?刀具的順序進行建立；建立多體運動學模型構建位置坐標變換矩陣，得到刀位點矩陣和刀軸矢量矩陣；根據刀位點矩陣和刀軸矢量矩陣求解出機床各運動軸與刀位點坐標之間的轉換方程。從幾何層面出發建立刀位點坐標與機床各運動軸之間的對應關系，對擺角銑頭的轉動軸C軸與轉臺的轉動軸C2軸的具體數值進行求解，所提供的后置處理算法從幾何層面出發考慮了考慮機床、擺角銑頭尺寸參數，解決擺角銑頭的轉動軸C軸與轉臺的轉動軸C2軸轉動角度求解問題。

技術領域

本發明涉及船用定螺距螺旋槳數控加工方法，具體而言，涉及一種針對船用螺旋槳加工七軸五聯動形式機床的后置處理方法，在現有運動學逆解方法基礎之上，從幾何層面考慮坐標變換后應達到的效果進行后置處理方法的推導。屬于CAD/CAPP/CAM技術領域。

背景技術

螺旋槳為艦船的關鍵動力零部件之一，其制造精度影響推進效率、噪聲等諸多因素。定螺距螺旋槳主要由龍門機床配合擺角銑頭進行銑削加工，再由人工打磨螺旋槳表面保證制造精度。

定距螺旋槳尺寸較可調距螺旋槳較大，根據不同的應用對象，其直徑一般在4m以上，部分大型螺旋槳直徑可達9-10m。針對大型螺旋槳加工時，均選用轉臺代替龍門機床的某一直線軸，從而達到節省空間的目的。

加工螺旋槳的七軸五聯動機床聯動形式與普通機床聯動形式不同，由三個旋轉軸與兩個直線軸構成。該種機床的運動學逆解結果難以通過常規的方法得到，擺角銑頭的轉動軸與轉臺的轉動在運動學逆解過程中存在高度耦合的情況。

發明內容

本發明提出一種應用于特殊七軸五聯動形式機床的后置處理方法，以解決三轉動兩直線運動學逆解時，無法對擺角銑頭的轉動軸C軸與轉臺的轉動軸C2軸分開求解的問題。從而生成可供數控機床使用加工螺旋槳的數控代碼。

本發明采用的技術方案為一種應用于特殊聯動形式機床的后置處理方法，包含如下步驟：

步驟1，根據機床的結構建立多體運動學模型，多體運動學模型按照從工件-轉臺-機床-溜板-立柱-擺角銑頭-刀具的順序進行建立；

步驟2，根據步驟1中建立的多體運動學模型構建位置坐標變換矩陣，得到刀位點矩陣和刀軸矢量矩陣；

步驟3，根據刀位點矩陣和刀軸矢量矩陣求解出機床各運動軸與刀位點坐標之間的轉換方程。

步驟4，從幾何層面出發建立刀位點坐標與機床各運動軸之間的對應關系，對擺角銑頭的轉動軸C軸與轉臺的轉動軸C2軸的具體數值進行求解。

具體為：

S1、提取CAM軟件中螺旋槳加工軌跡中某點的刀位點的坐標包含刀觸點坐標(x,y,z)和刀軸矢量(i,j,k)，并測量該坐標點與工件坐標系原點的距離，可得到兩者沿世界坐標系下X軸、Y軸、Z軸方向上的偏置距離為CL_x、CL_y、CL_z。

S2、在CAM加工仿真軟件中測量機床各軸配置完成后刀具裝夾位置的坐標點與工件坐標系原點之間的距離記錄下可得到兩者沿機床坐標系下X軸、Y軸、Z軸方向上的偏置距離為ML_x、ML_y、ML_z。