[发明专利]一种自由曲面双刀加工的后置处理方法

权利要求书

1.一种自由曲面双刀加工的后置处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将第一刀具和第二刀具分别位于待加工工件的两侧，以使得第一刀具对应工件的第一曲面和第二刀具对应工件的第二曲面；

步骤二：根据工件第一曲面和第二曲面上轨迹线形成的刀位文件，将刀位文件分离为第一曲面的切触点位置和刀轴矢量信息，以及第二曲面的切触点位置和刀轴矢量信息；

步骤三：根据第一刀具和第二刀具的布局方式，建立机床双刀具的运动链，并结合运动轴相对机床坐标系下的位置分别建立机床中第一刀具和第二刀具的正向运动学方程，并根据运动学方程分别建立第一刀具和第二刀具的姿态表达式和位置表达式；

步骤四：将刀具对应曲面上的切触点位置和刀轴矢量信息分别输入到第一刀具和第二刀具的姿态表达式和位置表达式，计算工件回转轴和刀具摆轴的旋转角度，并将工件回转轴的旋转角度同时输入到两把刀具的位置表达式，分别且同步计算第一刀具和第二刀具对应直线轴的位移量，得到双刀加工机床联动轴相对加工坐标系的位置；

步骤五：根据连续读取的刀位文件，同时同步连续转化为机床两个旋转轴的角度和六个直线轴的位移，形成机床加工的数控程序，使第一刀具和第二刀具完成对工件的第一曲面和第二曲面加工。

2.根据权利要求1所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，双刀加工的刀位文件中有两个切触点信息，分别位于工件的第一曲面和第二曲面轨迹线上；将刀位文件按照工件的曲面信息分离为工件第一曲面和第二曲面轨迹线上的切触点信息，并将工件第一曲面上的切触点信息定义为第一刀具中心点所包含的位置向量p1和刀轴向量a1，同时，将工件第二曲面上的切触点信息定义为第二刀具中心点所包含的位置向量p2和刀轴向量a2。

3.根据权利要求1所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，双刀加工机床分别从刀具到工件形成了两个封闭的运动链，且共用刀具到床身的运动链；同时，设置机床坐标系，并在各个运动轴的原点上设置参考坐标系，在工件上设置工件坐标下以及第一刀具和第二刀具上分别设置刀具坐标系，且所有坐标系的方向均与机床坐标系相同。

4.根据权利要求3所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，根据运动链和坐标系分别建立第一刀具和第二刀具与工件的运动学方程，并表示为：

式中，R和T分别为旋转和平移的齐次坐标转换矩阵，L1和L2分别为第一刀具和第二刀具的中心点与旋转中心的距离。

5.根据权利要求4所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，由运动学方程的逆运算分别建立第一刀具和第二刀具的姿态和位置表达式，求解机床各轴的角度和位移。

6.根据权利要求5所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，根据第一刀具的姿态表达式计算旋转轴B和C的角度，并结合第一刀具的位置表达式计算轴X1、Y1、Z1的位移；由第二刀具的位置表达式和共用角度C计算轴X2、Y2、Z2的位移，得到双刀具加工所需的代码(X1、Y1、Z1、B、C、X2、Y2、Z2)。

7.根据权利要求6所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，逐个且连续将第一刀具与第二刀具的刀轴向量a1、a2和位置向量p1、p2输入到对应的姿态表达式和位置表达式中，同时同步连续转化为机床两个旋转轴的角度和六个直线轴的位移，形成机床加工的数控程序。

8.根据权利要求1、5、6、7中任意一条所述的自由曲面双刀加工编程的后置处理方法，其特征在于，第一刀具和第二刀具均可用于单刀加工，当第一刀具用于单刀加工时，设置第二刀具的位置向量p2和刀轴向量a2均为0；当第二刀具用于单刀加工时，设置第一刀具的位置向量p1和刀轴向量a1均为0，并由第二刀具的姿态表达式和位置表达式计算旋转轴的角度和直线轴的位移。