国产双摆头五轴机床的后置处理方法
【专利摘要】一种将刀位源文件转换为国产双摆头五轴机床加工代码的后置处理方法。其特点是令臂长为0，采用五轴双摆头刀心算法进行计算，其包括：由刀位源文件计算出的αC并提取最大旋转角αCmax;比较机床最大旋转角Cmax与最大旋转角αCmax的大小，再比较刀位源文件首行旋转角αC1和次行旋转角αC2的差值与βC的大小；依据比较结果采用相应的处理方式进行转换；最后，将转换好的NC代码返回主程序。其优点是依据前置处理生成的刀位源文件计算出第五轴旋转角的最大值与机床自身的极限角相比较，然后选择相应的处理方式，最终得到合理的加工程序，以提高加工效率与加工精度。
【专利说明】 国产双摆头五轴机床的后置处理方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及多轴数控加工领域，特别是涉及一种将刀位文件转换为国产五轴联动数控机床加工代码的国产双摆头五轴机床的后置处理方法。
【背景技术】
[0002]随着当今世界数控加工技术的迅速发展，五轴加工技术广泛应用于航空、航天的制造领域。航空航天发动机的压缩机、鼓风机内的整体式叶轮属于具有高精度复杂曲面的零件。因此航空发动机内的整体式叶轮通常采用五轴联动机床加工，根据五轴机床的结构不同可划分为多种类型，由于五轴机床类型的不同，机床的各旋转轴有无限制以及限制区间各有差异，本发明主要针对五轴龙门式双摆头机床，此机床的旋转轴均有限制，尤其是第五轴有限制导致在实际加工中造成某些区域不能一次加工到位，传统方法是将工件先在此位置划线，采用角度测量仪测量将工件旋转一定角度然后再加工，或者在编程时考虑机床的极限旋转角度，在其在其限位点划分加工区域，分别编程、后置处理出多个程序加工。但，此传统方法需经常装拆工件，产生定位误差，或是增加编程麻烦，以及得后处理多个程序，加长了企业的生产时间，且不能保证加工精度。这对企业的生产效益具有较大的影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是主要针对国产的五轴双摆头机床，为避免此结构机床在开发后置处理时第五旋转轴的旋转角度超过机床自身的极限角度，导致超程报警以及有些过限区间无法加工等问题，提出了一种专门针对五轴双摆头机床的国产双摆头五轴机床的后置处
理方法。
[0004]本发明的解决方案是这样的:
[0005]本发明是根据此国产五轴机床是否加入臂长提供了两种后置处理方式，并依据前置处理生成的刀位源文件计算出第五轴旋转角的最大值与机床自身的极限角相比较，然后选择相应的处理方式。
[0006]以双摆头五轴(A、C轴)联动机床为例，来说明如何选用后置处理方式及如何解决机床第五轴转动角度范围超限等问题。
[0007]由前置处理生成的刀位源文件为一中性文件，其中包括:刀具信息(直径、刀具号、刀补号)、转速、多轴开、冷却液开、刀位点的刀位位置以及刀位矢量方向等信息，该刀位点均以工件不动，刀具运动的方式得到的，而在本机床实际加工中，工件也是运动的，所以需要将刀位点信息通过此类机床的空间运动学模型进行转换，变为数控代码。根据国际标准化组织(ISO 841)标准，确定双摆头五轴联动机床的各坐标轴及运动方向，根据机床坐标系是机床本身固有的坐标系且不可以改变，以及工件坐标系为待加工零件的编程时所采用的坐标系，名义坐标系通常为加工时定义的坐标系且与机床坐标系方向一致，在此机床内创建机床坐标系ojjj。、工件坐标系OmXmYmZm、名义坐标系且分别与床身、工件、刀具固联，在工件坐标系OmXmYmZm下，Rw(wx, wy, wz)、Rv(Vi, Vj, vk)分别代表刀位点刀位位置和刀位矢量。固定工件坐标系的各轴与名义坐标系的各轴方向均一致，此时Rw(Wx，Wy，Wz)、Rv(Vi, Vj, Vk)的初始位置分别为[O O 0]τ和[O O 1]τ。旋转轴A、C的旋转角度分别用CIa和α。表示。摆动中心[X，Y，Z]到主轴断面的距离为摆长L且为定值，主轴端面到刀位点刀位位置Rw(wx，wy，wz)的距离为刀长K。因从摆动中心到刀位点刀位位置的距离值为刀长与摆长相加之和，故将刀长K与摆长L之和称为臂长H。参考陈良骥的《复杂曲面数控加工相关技术》，根据坐标变换关系，推导出机床在工件坐标系OmXmYmZm下的运动坐标值X，Y，Z，α A, a c的方法为:
【权利要求】
1.一种国产双摆头五轴机床的后置处理方法，包括步骤: (1)、读入和接收数据步骤:读入至少包括刀具信息、转速、多轴开、冷却液开、刀位点的刀位位置以及刀位矢量方向的刀位源文件，同时接收至少包括臂长H、机床旋转轴最大极限角Cmax机床参数； (2)、根据具体机床旋转轴C轴的最大极限角Cmax，定义双摆头五轴机床C轴的旋转限位角β C，令旋转限位角β C小于最大极限角Cmax,—般(180° , 360° )； (3)、建立机床的空间运动学模型步骤:根据机床坐标系是机床本身固有的坐标系且不可以改变，以及工件坐标系为待加工零件的编程时所采用的坐标系，名义坐标系通常为加工时定义的坐标系且与机床坐标系方向一致的特点，在机床内创建机床坐标系OJAZ。、工件坐标系OmXmYmZm、名义坐标系且分别与床身、工件、刀具固联，在工件坐标系OmXmYmZm下，Rw (wx, wy, wz), Rv (Vi, Vj, vk)分别代表刀位点刀位位置和刀位矢量；固定工件坐标系的各轴与名义坐标系的各轴方向均一致，此时Rw(wx，wy, wz)、Rv(Vi，Vj, vk)的初始位置分别为[O O 0]7和[O O 1]τ ;旋转轴A、C的旋转角度分别用％和α。表示； (4)、臂长设定及处理步骤:设定:摆动中心[X，Y，Z]到主轴端面的距离为摆长L，主轴端面到刀位点刀位位置^ wy，wz)的距离为刀长K ;设定刀长K与摆长L相加得到臂长H ；当机床系统内加载臂长计算时，令臂长H = 0，采用的处理步骤包括: 采用五轴双摆头刀心算法公式: a A=LAarccos (vk) La= (I, -1) a C=arctan (Vi/Vj) -Lc η Lc= (O, I) [X, Y, Z]T=[wx wy wz]T进行计算，其特征在于:将采用步骤4的五轴双摆头刀心算法公式计算出此刀位源文件中的所有C轴旋转角α。，放到一个数组中；提取一个最大旋转角a Cmax ;比较机床最大旋转角Cniax与刀位点的最大旋转角a Cmax: 如果O0liaxS Cmax，再一次执行五轴双摆头刀心算法，保存首行刀位点的旋转角值αα，在计算第二行的到位点的旋转角值ct C2,比较α α与Ctca: 如果Cie2-Ci ei< β。其处理步骤为:又一次执行五轴双摆头刀心算法，将每次计算后的a c做处理；令a c=a c-180°，a A=-a A,将转换好的NC代码返回主程序； 如果ac2-aci≥β。，其处理步骤为:又一次执行五轴双摆头刀心算法，每次计算后的a c需要判断；如果ac> 180°，输出ac=ac-360°，否则输出原值；a A值不变，将转换好的NC代码返回主程序； 如果a。.< Cmax，其处理步骤为:按五轴双摆头刀心算法，一切按照算法输出，将转换好的NC代码返回主程序。
【文档编号】G05B19/18GK103592888SQ201310030822
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年1月28日 优先权日:2013年1月28日
【发明者】唐清春, 张健, 赖玉活, 马仲亮, 刘谦, 李钰艺, 吴汉夫, 金刚, 陈其兵, 房学明, 唐军, 李芳华, 于霞 申请人:广西工学院, 柳州长虹数控机床有限责任公司