[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

说明书

本发明公开了一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法，包括以下主要步骤：（1）计算旋转轴A的角度值、（2）实现刀尖跟随功能、（3）控制四轴联动时直线运动的非线性公差、（4）调整进给速度。本发明既有效解决了数控系统多轴功能欠缺的问题，又避免了CAM软件内置后置处理在编程、工件安装与对刀方面的不便，提高了整个加工效率。

技术领域

本发明属于CAM技术领域，具体涉及一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法。

背景技术

随着CAM技术的进步，数字化制造技术得到了快速发展，数控机床的普及率越来越高，数控系统的功能越来越丰富，数控机床的种类也趋于多样化。数控铣床按主轴的布置形式一般可分为立式和卧式、立卧两用式三种。数控四轴立式铣床主轴与工作台垂直，在三个线性轴之外增加了一个回转工作台，绕X轴旋转，实现A轴的运动。数控四轴立式铣床常用于回转型零件轮廓加工、侧面台阶与孔位加工，尤其适合简单叶片零件的加工。但是市面上大多数数控四轴立式铣床配置的数控系统功能较弱，一些多轴联动加工功能欠缺，因此开发此类机床的四轴联动后置处理算法，对实现低成本、高效率、高质量加工具有重要意义。

在目前的生产实践中，四轴联动后置处理往往在CAM软件中开发，但是在CAM软件中开发的后置处理对编程有特殊的限制，一般需要将编程原点置于工作台的回转中心上，也就等同于要求在实际加工时加工原点置于工作台的回转中心，有时甚至要求工件回转轴与工作台回转中心重合，而不能像三轴加工那样将加工原点置于工件上，这样就给编程、工件安装、对刀操作等带来不便。

发明内容

要解决的技术问题

针对上述问题，本发明单独开发四轴联动加工的后置处理算法，使得在CAM软件中编程出刀路时，像三轴编程那样可以将编程原点置于工件表面上，工件安装不必考虑其与回转工作台回转中心的位置关系，加工原点按照编程原点置于工件表面上，对刀操作完全与三轴加工一样。本发明为数控四轴立式铣床联动加工提供了一种高效、简便的解决方案。

技术方案

一种数控四轴立式铣床实现联动加工的后置处理算法，主要包括以下步骤：

步骤1：计算旋转轴A的角度值；

步骤2：实现刀尖跟随功能；

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。

进一步的，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(1)，再设工件上需要加工的点为P点，并将P点在编程坐标系中的坐标值带入公式(1)中，求得P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、ffset_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。

进一步的，通过所述的公式(1)求得P点在工作台旋转中心坐标系的坐标值后，P点可能会分布在YZ平面内任意一个象限中，将P点顺时针旋转到+Z轴上，设此旋转的角度为A角；当P点在不同的象限，其A角求解公式不同；根据P点所在的象限选择其对应的A角求解公式，求解出A角的值。

进一步的，所述的P点所在各个象限，其对应的A角求解公式如下：

第一象限：

第二象限：

第三象限：

第四象限：