[发明专利]一种五轴数控工具磨床通用后置处理方法

权利要求书

1.一种五轴数控工具磨床通用后置处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立统一坐标系统，包括工件坐标系(O_W-X_WY_WZ_W)、第一转轴坐标系(O_R1-X_R1Y_R1Z_R1)、第二转轴坐标系( O_R2-X_R2Y_R2Z_R2)、刀具坐标系(O_T-X_TY_TZ_T)和机床坐标系(O_M-X_MY_MZ_M)；其中刀具坐标系、第一转轴坐标系、第二转轴坐标系和工件坐标系在机床坐标系下的位置为：

O_T＝(x_T，y_T，z_T)

O_R1＝(x_R1，y_R1，z_R1)

O_R2＝(x_R2，y_R2，z_R2)

O_w＝(x_w，y_w，z_w)

其中第一转轴表示靠近工件一侧的转动轴，第二转轴表示靠近刀具一侧的转动轴；

步骤2：设置磨床特性参数，磨床特性参数包括砂轮位置偏置和安装方向、工件坐标系方向角、磨床运动方向调整参数和初始主轴方向；

步骤3：在步骤1和步骤2的基础上，考虑多种工件坐标系情况，建立通用的磨床后置求解方程；采用刀位数据预处理的方法，先将刀位数据转换到辅助工件坐标系(O_W1-X _W1Y_W1Z_W1)下，进而建立通用的磨床后置求解方程，其中辅助工件坐标系为在工件坐标系的位置建立与机床坐标系同向的辅助工件坐标系，所述刀位数据包含了工件坐标系下的砂轮轴矢量和刀位点坐标，表示为齐次列向量分别为：F_W＝(i_W，j_W，k_W，0)^T，P_W＝(p_X，p_Y，p_Z，1)^T；砂轮在刀具坐标系下的初始轴矢量和刀位点坐标分别为：F_T＝(0，0，1，0)^T，P_T＝(0，0，L_i，1)^T，其中L_i为砂轮安装偏置；按照将砂轮轴矢量和刀位定点坐标从刀具坐标系下转换到工件坐标系下的方式建立运动求解方程：

式中，D_i＝±1，为砂轮安装方向；

R_R1表示绕第一转轴轴线旋转的旋转矩阵；

R_R2表示绕第二转轴轴线旋转的旋转矩阵；

T_XYZ表示平动轴平移运动变换矩阵；

为刀位点从O_T-X_TY_TZ_T坐标变换到O_R2-X_R2Y_R2Z_R2坐标系下的变换矩阵；

为刀位点从O_R1-X_R1Y_R1Z_R1坐标系变换到O_W-X_WY_WZ_W坐标系的变换矩阵；

为刀位点从O_R2-X_R2Y_R2Z_R2坐标系变换到O_R1-X_R1Y_R1Z_R1坐标系的变换矩阵；

M_R1W为第一转轴坐标系下点和矢量变换到工件坐标系下的变换矩阵；

由工件坐标系方向角的定义可得：

M_R1W＝R_Z(-θ_WZ)·R_Y(-θ_WY)·R_X(-θ_WX)·T_RlW (5)

式中，

由于平动变换不对自由矢量产生影响，简化式(4)中砂轮轴矢量部分得：

F_W＝R_Z(-θ_WZ)·R_Y(-θ_WY)·R_X(-θ_WX)·R_R1·R_R2·F_T (6)

用刀位数据预处理的方式，同时对工件坐标系下的砂轮轴矢量和刀具坐标系下的砂轮轴矢量进行变换，将其变换到辅助工件坐标系O_W1-X_W1Y_W1Z_W1下，则：

F_W1＝(i′_W，j′_W，k′_W，0)^T＝M_WW1·F_W (7)

F_W1＝R_x(θ_R1)·R_Y(θ_R2)·F_T (8)

式中：M_WW1＝R_X(θ_WX)·R_Y(θ_WY)·R_Z(θ_WZ)为刀位数据预处理矩阵；

R_X(θ_WX)、R_Y(θ_WY)、R_Z(θ_WZ)分别为R_z(-θ_WZ)、R_Y(-θ_WY)、R_z(-θ_WZ)的逆矩阵；

(i′_W，j′_W，k′_W，0)^T表示辅助工件坐标系下的刀轴矢量；

利用公式(7)求解F_w1，利用公式(8)反求θ_R1和θ_R2；

步骤4：采用一种基于磨床类型变换的方法求解步骤3建立的方程。