[发明专利]一种双转台五轴数控机床通用后处理方法

权利要求书

1.一种双转台五轴数控机床通用后处理方法，包括如下步骤：

步骤1、引入机床坐标系下旋转轴和工件的位置向量，建立双转台五轴数控机床运动链，具体步骤包括：

步骤1.1、机床坐标系原点建立在双转台五轴数控机床三个平动轴零位置时刀尖点处；

步骤1.2、获得C轴旋转轴线在机床坐标系中的位置向量V_C＝[C_x,C_y,0]^T；其中，C_x表示C轴旋转轴线x方向坐标，C_y表示C轴旋转轴线y方向坐标，上标T为矩阵转置；

步骤1.3、获得A轴旋转轴线在机床坐标系中的位置向量V_A＝[0,A_y,A_z]^T，其中A_y表示A轴旋转轴线y方向坐标，A_z表示A轴旋转轴线z方向坐标；

步骤1.4、获得工件在机床坐标系中的位置向量V_w＝[W_x,W_y,W_z]^T，其中W_x表示工件x方向坐标，W_y表示工件y方向坐标，W_z表示工件z方向坐标；

步骤1.5、根据双转台五轴数控机床拓扑结构，得到运动轴拓扑关系，建立双转台五轴数控机床运动链；

步骤2、结合各个运动轴相对于全局坐标系的位置向量，根据指数积理论，建立双转台五轴数控机床刀具相对于工件的齐次运动矩阵；

步骤3、建立双转台五轴数控机床正向运动学方程，包括刀具位置表达式和刀具姿态表达式；

步骤4、根据刀具姿态表达式和刀具姿态，结合旋转轴运动范围，求解旋转轴角度的两组解，具体方法为：

步骤4.1、根据刀具姿态表达式，暂时忽略旋转轴运动范围，得到旋转轴角度表达式为：

其中[O_x,O_y,O_z]^T表示刀具姿态，a和c分别表示满足刀具姿态表达式的A轴和C轴角度的一个值；

步骤4.2、根据刀具姿态表达式，考虑A轴运动范围为[-π/2,π/2]，建立A轴角度表达式为：

步骤4.3、考虑C轴运动范围为[0,2π]，结合反正弦函数的周期性，建立当O_y≠0时C轴角度两组解的表达式为：

其中γ₁表示C轴角度两组解中第一组解，γ₂表示C轴角度两组解中第二组解；

步骤4.4、结合旋转轴角度表达式、A轴角度表达式和当O_y≠0时C轴角度两组解的表达式，求解得到旋转轴角度的两组解为：

其中α₁表示A轴角度两组解中第一组解，α₂表示A轴角度两组解中第二组解；

步骤5、考虑C轴真实运动范围，将步骤4得到的旋转轴角度的两组解与上一个刀具姿态对应的加工代码比较，获得C轴真实角度，并更新旋转轴角度的两组解；

步骤6、建立最短旋转轴角度路径原则，将步骤5更新的旋转轴角度的两组解与上一个刀具姿态对应的加工代码比较并选择所需的旋转轴角度；

步骤7、根据刀具位置表达式，结合步骤6中选择的旋转轴角度，计算刀具位置对应的三个平动轴运动量：

其中[P_x,P_y,P_z]^T表示刀具位置，x,y,z分别表示X轴、Y轴和Z轴的相对于其零位置的运动量，α和γ分别表示A轴和C轴的旋转角度；

步骤8、获得双转台五轴数控机床的机床坐标系下旋转轴和工件的位置向量数值，读取工件刀位文件数据中刀具位置和刀具姿态，根据步骤4到步骤7计算每个刀具位置和刀具姿态的旋转轴角度和平动轴运动量，得到工件加工代码。