[发明专利]一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法

权利要求书

1.一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法，其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤1：计算旋转轴A的角度值；

所述的步骤1中计算旋转轴A的角度值是先通过工作台旋转中心坐标系和编程坐标系推导出从编程坐标系变换到旋转中心坐标系的转换公式，并将工件的加工点在编程坐标系中的坐标值带入转换公式中，求得工件的加工点经转换后在工作台旋转中心坐标系的坐标值；其转换公式为：

式中(y₁，z₁)为刀位点在编程坐标系的坐标值，(y，z)为刀位点经转换后相对于工作台旋转中心坐标系的坐标值，offset_y、offset_z为O相对于O₁的偏置值分量；其中，O为工作台旋转中心坐标系的原点，O₁为编程坐标系的原点；

通过步骤1所述的转换公式求得工件的加工点在工作台旋转中心坐标系的坐标值后，工件的加工点可能会分布在YZ平面内任意一个象限中，将工件的加工点顺时针旋转到+Z轴上，设此旋转的角度为A角度；当工件的加工点在不同的象限，其A角度求解公式不同；根据工件的加工点所在的象限选择其对应的A角度求解公式，求解出A角度的值；

所述的工件的加工点所在各个象限，其对应的A角度求解公式如下：

第一象限：

第二象限：

第三象限：

第四象限：

式中，y、z为工件的加工点在工作台旋转中心坐标系中的坐标值；A为旋转的角度；

步骤2：实现刀尖跟随功能；

将刀位点在编程坐标系中的坐标值代入步骤1所述的转换公式中，求得刀位点经转换后在工作台旋转中心坐标系中的坐标值；然后将刀位点绕X轴按照顺时针方向旋转A角度，并通过下列公式求出刀位点在工作台旋转中心坐标系中的新坐标值，公式如下所示：

式中，y、z为刀位点经转换后在工作台旋转中心坐标系中的坐标值，y’,z’为刀位点在工作台旋转中心坐标系中旋转后的新坐标值；

将所述的刀位点在工作台旋转中心坐标系中旋转后的新坐标值，通过下列公式再转换回到编程坐标系中，可得刀位点在编程坐标系中的新坐标值，其转换公式如下所示：

式中，y’,z’为刀位点在工作台旋转中心坐标系中旋转后的新坐标值，y₁、z₁为刀位点在转换回到编程坐标系中的新坐标值，offset_y、offset_z为O相对于O₁的偏置值分量；其中，O为工作台旋转中心坐标系的原点，O₁为编程坐标系的原点；

步骤3：控制四轴联动时直线运动的非线性公差；

步骤4：调整进给速度，操作完成。

2.根据权利要求1所述的一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法，其特征在于：所述的步骤3中控制非线性公差的步骤如下：将工作台旋转中心点至工件的加工点的直线设为旋转半径，并以工作台旋转中心点为圆心，工件的加工点为起始点做弧线，再通过用户输入的已知非线性公差Δ，通过下列公式求出走刀步长L的值；

式中，L为走刀步长的值，R为工作台旋转中心点至工件的加工点的直线长度，Δ为非线性公差；

然后根据下列公式将走刀步长L均匀分割成多段，从而形成一系列均匀分布的中间插入点；公式如下所示：

N＝int(dis/L)+1

N为均匀分割的份数，dis为直线刀轨的长度，int表示取整；

根据直线两端的端点坐标算出均匀分布的中间插入点坐标，接着依据步骤1算出两端点对应的A角度值，再根据上述均匀分割份数N，将角度差值均匀分为N份，这样即可求出插入的每个中间点对应的A角度；

再通过步骤2的方式算出各个中间插入点在编程坐标系中的新坐标。

3.根据权利要求2所述的一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法,其特征在于：所述的步骤4中调整进给速度的步骤如下：首先在编程软件中植入ISO国际标准规定的G93指令要求，然后在编程时，用户输入F₀的值后，编程软件根据G93指令通过F₀的值从而求得F值的倒数；再根据下列公式得到在G93指令下的F值；公式如下：

式中，F₀为用户编程时输入的进给速度，单位为mm/min，dis为该程序段路径的长度；在得到G93指令下的F值后，操作完成。