[发明专利]一种基于后置处理五轴刀具长度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多轴数控机床刀具长度补偿方法，尤其涉及一种基于后置处理五轴刀具长度补偿方法，属于五轴数控加工领域。

背景技术

刀具长度补偿是现代计算机数控系统（CNC）所具有的重要功能之一。在三轴数控加工过程中，当刀具长度发生变化，即刀具磨损或更换新刀，此时通过修改数控系统寄存器中刀具长度值，并利用数控系统提供的刀具补偿功能来实现刀具长度补偿，而原有的数控加工程序仍然可以继续使用。而在五轴数控加工过程中，由于刀轴矢量方向不断变化，刀具长度补偿方法相对较难实现。目前国外著名的数控系统公司所开发的五轴数控系统都已经具备五轴刀具长度补偿功能。因此，可以采用通用的五轴后置处理软件或CAM软件自带的后置处理器对刀位数据文件进行后置处理，并得到相应的数控加工程序。

针对不具备五轴刀具长度补偿功能的数控机床，尤其是航空、航天等企业拥有国外早期的数控机床。现有技术中，能够实现五轴刀具长度补偿功能的技术途径主要有两种：

现有技术一，在五轴数控加工过程中，若刀具长度发生变化，则原有的数控加工程序将无法继续使用。此时只能通过修改刀具长度值来对原刀位数据文件进行后置处理，并得到新的数控加工程序。

现有技术二，可以通过购买五轴功能模块对原有的数控系统进行升级改造。

上述现有技术至少存在以下缺点：

现有技术一将大幅增加工艺人员的工作量，以及零件的总加工时间，从而提高了零件的制造成本。而现有技术二对五轴数控机床的升级改造费用较高，将大幅增加机床的使用成本，从而提高了零件的制造成本。由此可见，以上两种技术不是额外增加机床使用费用，就是增加工艺员的工作量和零件实际加工时间。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于后置处理五轴刀具长度补偿方法，解决不具备五轴刀具长度补偿功能机床的刀具长度补偿问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于后置处理五轴刀具长度补偿方法，包括步骤：

A、分析指定摆头转台类五轴数控机床的结构；

B、根据摆头转台类五轴数控机床的结构，建立该五轴数控机床的运动学模型，并进行相应的逆运动学求解计算；

C、根据上述五轴数控机床的运动学模型计算结果，利用数控系统提供的宏变量和数学运算功能，基于Visual C++平台开发出一套带五轴刀具补偿功能的后置处理软件；

D、利用该软件将刀具摆长作为宏变量写入后置处理后的数控加工程序中，进而通过修改数控加工程序中摆长宏变量就可以方便实现五轴刀具长度的补偿。

由上述发明技术方案可以看出，本发明的基于后置处理五轴刀具长度补偿方法，首先分析指定摆头转台类五轴数控机床的结构；其次，根据摆头转台类五轴数控机床的结构，建立该五轴数控机床的运动学模型，并进行相应的逆运动学求解计算；然后，根据上述五轴数控机床的运动学模型计算结果，利用数控系统提供的宏变量和数学运算功能，基于Visual C++平台开发出一套带五轴刀具补偿功能的后置处理软件；最后，利用该软件将刀具摆长作为宏变量写入后置处理后的数控加工程序中，进而通过修改数控加工程序中摆长宏变量就可以方便实现五轴刀具长度的补偿。

附图说明

图1为五轴刀具长度补偿示意图；

图2为机床的结构示意图；

图3为摆头转台类五轴数控机床运动链；

图4为摆头转台类五轴数控机床坐标系；

图5为后置处理软件的界面；

图6为刀位数据文件；

图7为带宏变量的数控加工程序。

具体实施方式

本发明的基于后置处理五轴刀具长度补偿方法，其较佳的具体实施方式是，包括：

A、分析指定摆头转台类五轴数控机床的结构；

通过分析该机床的具体结构（参见图2），得出该机床各坐标轴之间的运动关系，即机床运动链。它是由回转工作台、平动工作台、床身、主轴和刀具等单元按顺序串联而成，如图3所示。

B、根据摆头转台类五轴数控机床的结构，建立该五轴数控机床的运动学模型，并进行相应的逆运动学求解计算；