[发明专利]一种非正交双转台型五轴机床后置处理方法

说明书

一种非正交双转台五轴数控机床后置处理方法，包括以下步骤：(1)CLSF刀位源文件读取、识别及处理；(2)非正交双转台五轴机床空间运动学分析；(3)设置机床结构参数；(4)输出机床坐标轴XYZBC坐标值；(5)导出数控加工程序并检查，生成NC刀路文件。本发明从五轴后置处理技术出发，对该过程中若干关键技术进行软件集成，消除了手工推导方法中机床各轴运动量计算公式的推导环节，简化了机床后置处理的流程，提高后置处理的速度；消除了数值处理方法计算时间长，求解精度不稳定的缺点，提高了后置处理的精度；适用于任意结构多轴机床后置处理，具有可视化操作界面、求解速度快、求解精度高等特点。

技术领域

本发明涉及一种非正交双转台五轴机床后置处理方法，属于多轴数控机床加工领域。

背景技术

随着汽车、航空航天及军事等领域对零部件型面复杂、表面加工质量高的要求，如航空发动机件叶轮叶盘、风电叶片、飞机进气道、螺旋桨通常采用五轴机床加工，非正交双转台型五轴机床结构如图1所示，具有XYZBC五个坐标轴。根据五轴机床结构不同，一般可将其分为三种基本类型：1)双摆头类型，2)双转台类型，3)摆头转台类型。

在五轴机床中，后置处理的任务是将CAD/CAM软件生成的加工刀位文件转化为特定机床可识别的数控NC代码，其中刀位源文件不仅包括了刀尖点和刀轴矢量，还有机床加工的相关信息，比如说进给率，水冷和换刀指令等。目前主要的后置处理器可分为三类：

1)CAD/CAM软件自带后置处理器，

2)捆绑式后置处理器，

3)独立式后置处理器。

后置处理器软件操作界面如图2所示。

现有后置处理器存在使用费用昂贵、不可二次开发等缺点。

中国专利文献CN105302070A公开的《一种非正交摆头转台类五轴机床后置处理方法》，以平动轴Y和回转轴B作为倾斜轴的摆头转台类五轴机床作为研究对象，分析该类型机床的结构特点。然后，分别将倾斜轴Y轴与OXZ平面之间夹角和刀具摆长作为变量，建立前置刀位数据与该类机床各坐标轴之间的运动变换方程，并推导出各坐标轴的计算公式。在此基础上，利用C++语言开发出适用于该类型五轴数控机床的后置处理软件。该方法适用对象为非正交摆头转台五轴机床，其机床结构、机床空间运动学等与非正交双转台型五轴机床都不相同，所以不适用于非正交双转台型五轴机床。

发明内容

本发明针对现有五轴机床后置处理技术存在的不足，提供一种具有可视化操作界面、求解速度快、求解精度高的非正交双转台五轴数控机床后置处理方法，该方法可获得机床运动轴X相对于参考点的运动量，能够直接用于工件加工，减少了人工编程环节，有利于提高后置处理的速度和效率，并在生产中应用验证。

本发明的非正交双转台五轴数控机床后置处理方法，包括以下步骤：

步骤1：CLSF刀位源文件读取、识别及处理；

CAD/CAM软件生成的刀位源文件，读取至少包含刀具信息，切削参数、冷却液开关、刀位位置及刀轴矢量的源文件。

步骤2：非正交双转台五轴机床空间运动学分析；

五轴数控机床空间运动分析是根据刀具和工作台在机床坐标系下的联合运动，计算出在工件坐标系下刀心坐标和刀轴矢量以及所需的复合运动变换矩阵。

进行数控机床空间运动学研究的目的是在分析机床运动特点的基础上，建立相关的运动坐标系，并描述出各坐标系之间的相对位置关系，以便求出相互之间的运动坐标变换矩阵，为机床后置处理过程的研究奠定基础。

步骤3：设置机床结构参数；

机床结构参数包括各轴的行程范围、转动B轴与移动Z轴的夹角、机床几何参数H(机床运动回转中心至机床工作台距离)。