[发明专利]一种双转台五轴数控机床通用后处理方法

说明书

本发明公开了一种双转台五轴数控机床通用后处理方法，属于数控机床加工领域。包括：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；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刀具相对于工件的齐次运动矩阵；建立机床正向运动学方程；根据刀具姿态表达式，求解旋转轴角度的两组解；考虑C轴真实运动范围，与上一个刀具姿态的加工代码比较获得C轴真实角度，更新旋转轴角度的两组解；建立最短旋转轴角度路径原则，选择合适的旋转轴角度；根据刀具位置表达式，计算三个平动轴运动量；读取工件刀位文件，计算得到工件加工代码。该发明生成的加工代码反映了运动轴相对于其零位置的运动量，可直接用于加工。

技术领域

本发明涉及数控机床加工制造技术领域，尤其涉及五轴数控机床后处理技术。

背景技术

随着科技发展，五轴数控机床已经广泛使用于制造行业。五轴数控机床后处理是机床可加工的重要功能之一。机床CAM系统是产生工件加工路径，数控系统是根据加工代码驱动机床运动轴运动进行加工，而五轴数控机床后处理是CAM系统和数控系统的，其作用是根据CAM系统生成的加工路径产生相应的加工代码。

目前五轴数控机床后处理大多是通过齐次变换矩阵得到机床正向运动学方程，然后根据逆向运动学计算运动轴运动量。由于在采用齐次变换矩阵建立机床运动学过程中忽略了旋转轴在机床中位置，使得生产的平动轴运动量没有反映其真实位置，无法直接进行加工。另外，大多后处理探索了旋转轴角度计算机制，并没有解决旋转轴角度双解求解和选择的问题。由于现有五轴后处理生成的加工代码没有反映各个运动轴相对于其零位置的运动量，所生成的加工代码无法用于机床误差补偿。这种后处理需要借助机床RTCP功能来实现工件加工，这使得五轴机床不得不配置高端的五轴数控系统。另外，RTCP的代码生成功能并不对用户开放，用户无法获得机床加工工件时运动轴的运动量。

依据旋转轴在五轴数控机床中位置可将其分为三大类，双转台五轴数控机床是其中之一，在工业生产制造中占用重要地位。由于平动轴位置的不同，双转台五轴数控机床也有很多种。现有后处理研究从机理上探索了五轴机床的代码生成机制，并没有针对某类机床研究通用的后处理。随着用户对系统开放性需求的提高，研究可直接用于工件加工的通用的后处理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种双转台五轴数控机床通用后处理方法，它能有效地获得所有运动轴相对于其零位置的运动量，能够直接用于工件加工。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

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；

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；