[发明专利]一种自由曲面双刀加工的后置处理方法

说明书

本发明公开了一种自由曲面双刀加工的后置处理方法，包括将第一刀具和第二刀具分别位于待加工工件的两侧，对刀具进行布局；将刀位文件分离为刀具对应曲面上的切触点位置和刀轴矢量信息；建立机床双刀具的运动链，并建立机床中第一刀具和第二刀具的正向运动学方程和刀具姿态及位置表达式；计算工件回转轴和刀具摆轴的旋转角度，以及第一刀具和第二刀具对应直线轴的位移量，得到相对加工坐标系的位置；连续读取刀位文件，形成机床加工的数控程序，使刀具完成对工件两个曲面的加工；本发明通过刀位文件信息转化为机床两个旋转轴的角度量、六个直线轴的位移量，并转换为机床可识别的数控加工程序，解决了工件回转角度下生成双刀加工数控程序的难题。

技术领域

本发明涉及多轴数控加工自由曲面的技术领域，尤其涉及一种自由曲面双刀加工的后置处理方法。

背景技术

双刀加工方法中两把刀具同时加工工件的两侧曲面，相当于减小了每一把刀具作用于工件上的切削力，进而减小了切削力引起的工件变形量，有利于提高工件的加工质量，尤其对于型面复杂、薄壁的自由曲面具有显著效果，且双刀相对单刀可提高加工效率，但如何将双刀具的刀位文件转化为机床可识别的数控代码是双刀加工过程实现的前提。

由于，双刀加工自由曲面的两把刀具共用同一工件回转角度，虽然每一把刀具均具有独立的运动轴，但两把刀具的自由度可能不相同，需要在后置处理中计算工件回转轴共用的旋转角度，并将刀位文件中所包含两把刀具的信息同时转化为机床所有运动轴的运动量，以形成机床可执行的数控代码。同时，自由曲面的两侧表面不具有对称性，导致刀位文件中两侧曲面上的切触点信息无法一致，必须保证两把刀具与工件的两个表面建立准确且唯一的对应关系。

然而，双刀加工自由曲面的两把刀具共用同一工件回转角度，且仅有第一刀具具有摆动角度，导致两把刀具具有非对称的自由度；同时，两把刀具共有两个旋转轴和六个直线轴，其切触点与旋转轴角度和直线轴位移的对应关系和计算方法已成为双刀加工数控代码生成中必须解决的问题。此外，复杂形状的自由曲面具有不规则性，导致两侧曲面上的切触点信息不具有对称性，无法采用单一刀具的切触点信息计算或者映射所有轴的位移量。现有的技术均无法提供将双切触点信息转化为双刀加工可执行数控代码的解决方案。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种自由曲面双刀加工的后置处理方法；将刀位文件中第一刀具和第二刀具的位置、刀轴矢量转化为机床两个旋转轴的角度量、六个直线轴的位移量，并形成机床可识别的数控加工程序，解决了共用工件回转角度下同时生成双刀加工数控程序的难题。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：一种自由曲面双刀加工的后置处理方法，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。