[发明专利]一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法

说明书

本发明公开了一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法，包括如下步骤：首先以非正交摆头转台类五轴立式数控机床作为研究对象，分析该类机床的结构特点，确定各坐标轴之间的运动关系，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，推导出各坐标轴的计算公式；然后针对安装直角铣头的非正交摆头转台类五轴立式数控机床，即转化的非正交五轴卧式机床，利用上述相同的方法推导出机床各坐标轴的计算公式；最后基于该类机床各坐标轴计算公式，利用C++语言开发出适用于该类五轴机床的后处理软件。该方法不仅能实现非正交五轴立卧转换数控机床的后处理，而且具备在数控程序中实现五轴刀具长度补偿和工件原点在机床坐标系中位置矢量补偿功能。

技术领域

本发明涉及一种数控机床后置处理方法，尤其涉及一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法，属于五轴数控加工机床领域。

背景技术

五轴数控机床通常由三平动轴和两回转轴组成，通过平动轴和回转轴的不同配置而构成各种不同类型的五轴数控机床。一般可分为三种基本类型：1)双摆头类型，2)双转台类型，3)摆头转台类型，而其他类型五轴数控机床都是在其基础上演化而来。因此，许多学者针对各种类型五轴数控机床后置处理方法开展了大量研究工作，如双摆头类五轴机床、双转台类五轴机床、摆头转台类五轴机床、非正交双转台五轴机床等。

现有技术中，主要是针对非正交双转台五轴机床开发的专用后置处理程序，其中非正交轴指回转轴，例如对于不同配置的非正交双转台类五轴数控机床的后置处理方法进行研究(葛振红,姚振强,赵国伟,非正交五轴联动数控机床后置处理算法.机械设计与研究,2006(02):79-81；周续,张定华,吴宝海等,非正交双转台五轴机床后置处理通用方法.机械工程学报,2014,50(15):198-204)。而徐汝锋等针对非正交轴为平动轴和回转轴的五轴摆头转台类机床的后出理方法进行了研究(徐汝锋,于珊珊,郑光明等，非正交摆头转台类五轴数控机床后置处理方法.组合机床与自动化加工技术,2015,12:23-26)，且开发出非正交摆头转台类五轴数控机床的通用后置处理程序。

目前文献对于非正交摆头转台类五轴立式数控机床，尤其摆头为非正交回转轴情况研究较少；而对于安装直角铣头(即90°角度头)的非正交摆头转台类五轴立式机床，此时原有非正交摆头转台类五轴立式数控机床转化为非正交摆头转台类五轴卧式数控机床，该类型机床的后置处理研究则更少，其难点在于如何对五轴加工中刀具长度和直角铣头上刀具长度进行补偿。本发明将针对这两种类型机床，提出了一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法，能够避免重新返回CAM软件中再次进行数控编程，提高数控程序的可重用性，从而大幅提高数控加工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法，且具有在数控加工程序中通过修改宏变量的值来实现五轴刀具长度补偿和工件原点在机床坐标系中位置矢量补偿功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种非正交五轴立卧转换数控机床后处理方法，该方法包括以下步骤：

A、以非正交摆头转台类五轴立式数控机床作为研究对象，分析该类型机床的结构特点，确定各坐标轴之间的运动关系，分别将回转轴B与机床坐标系中OXY平面之间夹角、工件原点在机床坐标系中位置矢量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，进而推导出各坐标轴的计算公式；

B、以安装直角铣头(即90°角度头)的非正交摆头转台类五轴立式数控机床作为研究对象，亦即转化的非正交五轴卧式数控机床，分别将回转轴B与机床坐标系中OXY平面之间夹角、工件原点在机床坐标系中位置矢量和“刀具摆长矢量”(即刀位点在主轴坐标系中的位置矢量)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，进而推导出各坐标轴的计算公式；