[发明专利]双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法

摘要

本发明公开了一种双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法，该方法包括：(1)生成刀位轨迹文件；(2)提取刀位点位置坐标值和刀轴矢量(3)计算双转台A轴旋转角度θ_A和C轴旋转角度θ_C；(4)计算出系数和以及(5)利用这些系数计算出最优夹具高度，由此实现对机床的夹具高度及加工路径优化过程。通过本发明，由于最大程度避免了刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系下的X、Y、Z轴上不必要的平移运动，可以有效地缩短加工时间，并能够避免局部运动幅度过大造成的加工质量劣化和撞刀事故。

主权项

1.一种双转台五轴联动数控机床的夹具高度优化方法，该方法包括：(1)根据加工工件的几何形状和工艺参数，生成数控机床的刀位轨迹文件；(2)对所生成的刀位轨迹文件依次进行读取、解析以及提取刀位点位置坐标值x，y，z和刀轴矢量i，j，k的操作；(3)利用步骤(2)所获得的i，j，k值，计算出双转台A轴的旋转角度θ_A和C轴的旋转角度θ_C；(4)利用步骤(2)所获得的x，y，z和步骤(3)所计算出的θ_A和θ_C，通过下列公式(一)计算出与刀位点相关的系数和ΔYn=(yn+1cosθC(n+1)cosθA(n+1)+xn+1cosθA(n+1)sinθC(n+1)-zn+1sinθA(n+1)+dcosθA(n+1))-]]>(yncosθC(n)cosθA(n)+xncosθA(n)sinθC(n)-znsinθA(n)+dcosθA(n))]]>ΔY,θAn=sinθA(n)-sinθA(n+1)]]>公式(一)ΔZn=(yn+1sinθA(n+1)cosθC(n+1)+xn+1sinθA(n+1)sinθC(n+1)+zn+1cosθA(n+1)+dsinθA(n+1))-]]>(ynsinθA(n)cosθC(n)+xnsinθA(n)sinθC(n)+zncosθA(n)+dsinθA(n))]]>ΔZ,θAn=cosθA(n+1)-csoθA(n)]]>其中在该公式(一)中，表示刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系的Y轴位移表达式中的常系数；表示刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系的Y轴位移表达式中与高度h相关部分的系数，所述高度h是工件坐标系原点相对于与C轴转台平行且经过A轴轴线的平面的高度；表示刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系的Z轴位移表达式的常系数；表示刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系的Z轴位移表达式中与高度h相关部分的系数；x_n、y_n、z_n分别表示第n个刀位点所对应的x、y和z坐标值，x_n+1、y_n+1、z_n+1分别表示第n+1个刀位点所对应的x、y和z坐标值；θ_A(n)、θ_C(n)分别表示第n个刀位点所对应的A轴和C轴旋转角，θ_A(n+1)、θ_C(n+1)分别表示第n+1个刀位点所对应的A轴和C轴旋转角；d表示A轴与C轴之间的偏置距离(该项为机床的固有结构参数)；n分别赋值为从1到N，N为刀位轨迹中所有刀位点的总数减去1。(5)利用步骤(4)所获得的所述系数和通过下列公式(二)计算出最优夹具高度H_opt并将该最优夹具高度设定为优化后的夹具高度，由此实现对双转台式五轴联动数控机床的夹具高度优化过程：Hopt=h0-Σn=1N(ΔYnΔY,θAn+ΔZnΔZ,θAn)Σn=1N(ΔY,θAn2+ΔZ,θAn2)]]>公式(二)其中在公式(二)中，h₀表示A轴相对C轴转台平面的高度(该项为机床固有结构参数)，N赋值为刀位轨迹中所有刀位点的总数减去1。