[发明专利]基于AC型五轴数控机床后处理五轴鼓型刀半径补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于AC型五轴数控机床后处理五轴鼓型刀半径补偿方法，包括如下步骤：研究鼓型刀五轴侧铣加工复杂曲面半径补偿的基本原理，推导出五轴鼓型刀半径补偿方向和补偿后刀位点矢量计算方程；建立前置刀位数据与AC型五轴数控机床各坐标轴之间的关系方程；利用五轴鼓型刀半径补偿后刀位点矢量计算方程，推导出五轴鼓型刀半径补偿后刀位数据与AC型五轴数控机床各坐标轴之间的关系方程；针对AC型五轴数控机床利用C++语言开发出一套具有五轴鼓型刀半径补偿功能的后处理软件；利用该后处理软件生成含有鼓型刀半径补偿宏变量的数控加工程序，根据实际鼓型刀半径尺寸直接修改其宏变量的值来实现五轴鼓型刀半径补偿。

技术领域

本发明涉及一种五轴数控机床刀具半径补偿方法，尤其涉及一种基于AC型五轴数控机床后处理五轴鼓型刀半径补偿方法，属于数控加工领域。

背景技术

国内外学者已对五轴数控加工中刀具半径补偿技术进行了大量研究，目前已在一些国外商用数控系统中进行了部分应用。总的来说，主要是针对五轴端铣加工时刀具半径补偿进行研究，现有五轴刀具半径补偿功能实现主要有三种途径：

现有技术一，数控系统本身具有五轴刀具半径补偿功能，并支持带刀具半径补偿向量的程序段格式，此时数控程序需要提供刀具半径补偿向量。

现有技术二，在后处理程序中进行刀具半径补偿，生成刀具半径补偿后的数控程序，这时数控系统不需要提供专门的程序段格式。

现有技术三，结合数控系统提供的宏变量和数学运算功能，开发专用的后处理程序，并生成含有刀具半径宏变量的数控程序，直接通过修改数控程序中宏变量的数值来实现五轴刀具半径的补偿，具体参见文献【徐汝锋，陈志同.基于后置处理五轴刀具半径补偿方法[J].机械工程学报.2014,50(13):157-164】和专利【一种基于后置处理五轴刀具半径补偿方法，申请号：CN201310440414.1】。

上述现有技术至少存在以下缺点：

现有技术一，需要数控系统具备五轴刀具半径补偿功能，对于不具备五轴半径补偿的数控系统来说，则需要购买相应的软件包对数控系统进行升级改造，将大幅增加机床的使用成本，从而提高了零件的加工费用。同时，还需要CAM软件能够生成带有补偿向量的刀位数据文件，然后利用专用后处理软件生成带有刀具半径补偿向量的数控加工程序。

现有技术二，在对刀位数据文件进行后处理时，考虑到刀具半径补偿值，并输出到数控加工程序中。但当刀具半径发生变化时，需要再次对原有刀位数据文件进行后处理，进而得到新的半径补偿后数控加工程序。这个过程非常繁琐，且数控加工程序的可重用性较差，必将大幅增加工艺人员的工作量，以及零件的总加工时间，从而提升零件的制造成本。

现有技术三，主要针对于五轴端铣加工，仅适用于球头刀、平底刀和环形刀等端铣刀，而对于五轴侧铣加工，尤其鼓型刀五轴侧铣加工复杂曲面，其补偿的基本原理不同，因此其专用的后置处理程序很难适用于五轴鼓型刀侧铣加工。

发明内容

为克服现有鼓型刀五轴侧铣加工复杂曲面时刀具发生磨损后很难实现在线五轴半径补偿的问题，本发明提供一种基于AC型五轴数控机床后处理五轴鼓型刀半径补偿方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于AC型五轴数控机床后处理五轴鼓型刀半径补偿方法，包括以下步骤：

A、研究鼓型刀五轴侧铣加工复杂曲面半径补偿的基本原理，推导出五轴鼓型刀半径补偿方向和补偿后刀位点矢量计算方程；

B、建立前置刀位数据与AC型五轴数控机床各坐标轴之间的关系方程；

C、利用五轴鼓型刀半径补偿后刀位点矢量计算方程，建立五轴鼓型刀半径补偿后刀位数据与AC型五轴数控机床各坐标轴之间的关系方程；