[发明专利]一种非正交摆头转台类五轴机床后置处理方法

权利要求书

1.一种非正交摆头转台类五轴机床后置处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、分析以平动轴Y和回转轴B作为倾斜轴的摆头转台类五轴机床的结构特征，分别将倾斜轴Y轴与OXZ平面之间夹角和刀具摆长作为变量，建立前置刀位数据与该类机床各坐标轴之间的运动变换方程，并推导出各坐标轴的计算公式；

B、在机床各平动轴和回转轴的计算公式基础上，结合西门子数控系统或其他数控系统提供的宏变量（如R参数）功能，基于VC++6.0平台利用C++语言开发出一种适用于非正交摆头转台类五轴控机床的后置处理软件；其中在该软件界面中，刀具摆长可以作为宏变量或数值输入，倾斜轴Y轴与OXZ平面之间夹角作为数值输入，工件原点在机床坐标系中的偏置量作为数值输入。

2.根据权利要求1所述的一种非正交摆头转台类五轴机床后置处理方法，其特征在于，步骤A中，首先分析该非正交摆头转台类五轴机床的结构特点，进而得到该类五轴机床各坐标轴之间的运动关系，即机床运动链，它由回转工作台、平动工作台、床身、主轴和刀具等单元按顺序串联而成；

其次，在该非正交摆头转台五轴机床上建立各相关坐标系，如工件坐标系、机床坐标系、倾斜轴的坐标系等，根据该机床运动链和各坐标系，建立回转轴和平动轴的运动变换方程

(1)

(2)

式中，T和R分别为平移和回转运动的齐次变换矩阵

，，，，；是由编程坐标系O_wX_wY_wZ_w到机床坐标系O_mX_mY_mZ_m的变换矩阵；

最后，通过求解回转轴和平动轴的运动变换方程式(1)和(2)来确定机床各回转轴和平动轴的数值，由式(1)可以得到

(3)

若该机床B轴运动范围(0.5π,π]，A轴运动范围[-π,π]，则；由式(3)可以得到

(4)

式中，

结合式(4)，通过求解式(2)可以得到各平动轴的计算公式

(5)

因此，由式(4)和式(5)就可以确定机床各回转轴和平动轴的数值，即对前置刀位数据进行后置处理而得到机床可以识别执行的数控加工程序，其中机床平动轴计算公式中包含刀具摆长变量L、工件原点偏置变量d_x、d_y、d_z和倾斜轴Y_m2与O_mX_mY_m平面之间夹角α。

3.根据权利要求1所述的一种非正交摆头转台类五轴机床后置处理方法，其特征在于，步骤B中，刀具摆长既可以输入数值也可以输入宏变量；对于不带“RTCP/RPCP”功能的五轴数控机床，若工件坐标原点不在A转台回转中心时，则可以根据工件原点在机床坐标系中的实际位置进行相应的补偿，避免了重新返回CAM软件中进行数控编程；若刀具长度发生变化，通过采用“宏变量后置处理”命令则可将刀具摆长作为宏变量写入数控加工程序，通过直接修改数控程序中宏变量的数值即可实现五轴刀具长度补偿。