非正交双转台五轴机床后置处理通用方法

针对非正交结构的双转台型五轴机床,提出一种从工件坐标系变换到机床坐标系的逆运动学求解方法。该方法适用于正交及非正交情况下,双转台型、摆头+转台型和双摆头型五轴机床的后置处理问题。分析非正交双转台型五轴机床的结构特点,建立此类机床的通用结构形式。基于点绕空间任意轴的旋转变换公式,建立非正交五轴机床各运动坐标同刀位数据之间的映射关系,实现机床平动坐标和转动坐标的计算。针对机床C轴转动坐标的求解,分析出现奇异位置的情况,给出奇异值问题的处理方法。对整体叶轮流道及叶片加工刀位轨迹进行后置处理,并通过Vericut软件进行仿真试验,验证后置处理方法的可行性和高效性。     

DMU50 eVolution非正交五轴机床的后置处理研究

由于DMU50 eVolution五轴加工机床具有高精度、高性价比,因此被广泛使用。然而机床工作台的B轴与机床的Y轴不重合,属于非正交结构,使得加工程序的后置处理相对困难。通过对双转台五轴机床开展结构分析,对任意刀具轨迹数据点,先求解出机床双转台的B轴和C轴后置处理转角大小,然后利用求解出的转角大小,通过坐标变换,求解出该刀具轨迹数据点对应的机床位置。利用后置处理算法开发了DMU50 eVolution五轴机床程序后置处理软件,该软件可将UG软件编制的加工程序转换为通用G代码程序。     

特殊双转台结构五轴联动加工中心后置处理算法研究

针对非传统笛卡尔坐标系统的特殊双转台结构五轴联动加工中心,通过研究机床结构及其后置处理算法,推导出转台运动角度计算和直线坐标变换公式,开发了其后置处理器并集成到UG软件中,利用DMU 70eV五轴联动加工中心进行了复杂工件加工实验,验证了该算法正确性,实现了复杂零件产品的CAD/CAM一体化无图纸设计与制造.     

双转台五轴立式机床专用后置处理算法

通过分析WABECOH双转台五轴立式数控机床各轴的运动关系,建立各轴运动关系的数学模型,并开展机床运动学求解,给出了该五轴机床后置处理的转动角度和坐标变换计算公式。根据转动角度和坐标变换的计算公式,利用C++语言开发了WABECOH五轴数控机床专用后置处理程序,基于所提后置处理方法进行了叶轮类复杂零件的加工仿真与实验验证。结果表明,所开发的专用后置处理软件生成的数控代码可以满足该机床五轴联动的要求,较好地解决了该类机床的后置处理问题。     

双转台五轴数控机床运动变换及求解方法的研究

数控加工后置处理是实现多坐标数控机床正确、高效完成加工任务的关键步骤.在后置处理器系统设计中,机床运动变换尤为重要,它的任务是将刀位点信息和刀轴矢量信息.转化为各运动轴在机床坐标系中的运动量.五轴数控加工后置处理的难点是机床坐标运动变换;以双转台机床为例,利用机构运动学原理,推导出了刀位矢量及刀位点运动变换模型,给出了其表达式;通过仿真分析对该算法进行了验证;检验结果表明所提出方法是正确可行的而且适用于其他任何类型的五轴机床.     

经济型五轴数控机床后置处理系统研究与应用

在双转台五轴数控机床结构的基础上,通过分析机床结构坐标系和CAM加工坐标系的关系,建立其机床加工刀头运动轨迹的数学模型,推导出该类型机床的后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果,在UG/PostBuilder通用后置处理器的基础上,针对不同类型五轴联动数控机床选配特定数控系统,设定机床参数、程序和刀轨参数、NC代码格式设置,编制了双转台式五轴数控机床的专用后置处理程序,经实际加工验证可以满足经济型五轴联动后置处理的要求。     

基于后置处理五轴刀具半径补偿方法

为解决不具备五轴半径补偿功能数控系统端铣加工过程中刀具半径补偿问题,提出一种基于后置处理五轴刀具半径补偿方法。首先,研究五轴刀具半径补偿的基本原理,针对常用的三种类型端铣刀,如球头刀、平底刀和环形刀,分别推导出其刀具半径补偿方向和补偿后刀位点的矢量方程。其次,以摆头转台类五轴数控机床为例,建立前置刀位数据与机床各轴运动数据之间的关系方程,结合补偿后刀位点的矢量方程,推导出补偿后的刀位数据与机床各轴运动数据之间的关系方程。然后,利用Visual C++6.0开发出一种带有刀具半径补偿功能的后置处理软件,该软件不仅可以直接生成半径补偿后的数控加工程序,而且可以生成带有半径补偿宏变量的数控加工程序。最后,以航空发动机叶片为例,利用VERICUT软件进行加工仿真,结果表明该方法的正确性和有效性。可见该方法能够方便实现不具备五轴半径补偿功能数控系统的五轴刀具半径补偿,避免刀具半径尺寸改变后必须返回CAM系统重新生成刀轨和再次进行后置处理的繁琐过程,从而缩短零件总加工时间和提高数控加工程序可重用性,具有较强的实际应用价值。     

大力神杯五轴刀路编制与机床后处理控制研究

使用UG NX4.0五轴加工功能编制出零件的五轴加工程序。在结合五轴机床运动结构和各轴行程参数基础上分析了双转台五轴机床后处理基本算法,使用UG NX4.0/Post Build建立与之相匹配的五轴联动加工后处理,经实际加工验证该方法正确有效可为同类型零件加工和五轴后处理开发提供参考。     

五轴机床分类运动学建模及后置处理验证

针对常见的三大类型正交结构的五轴机床,根据齐次坐标变换和运动链关系,推导建立了双转台型、摆头转台型、双摆头型五轴机床的运动学模型。根据矩阵方程的逆解,确定了A、C轴的旋转角度取值范围,基于UG-post开发了后置处理器,在UG环境中以凹球面为例,生成5轴铣削刀路,AC型五轴机床的实际加工验证了后置处理算法的正确性和有效性。     

基于VERICUT软件的五轴仿真机床开发的技术研究

由于DMU50 e Volution双转台五轴属于非正交结构,加工程序的后置处理困难,为了避免五轴机床碰撞事故,在对机床各部件进行测量的基础上,首先利用UG软件对各部件建模;然后将机床三维模型导入VERICUT中,配置机床运动关系,并构建仿真机床;最后对叶轮产品进行了模拟仿真加工,验证了UG后置处理的正确性。     

基于等弓高误差法的双回转台五轴数控加工后置处理器开发

为实现B-C轴双转台五轴数控机床复杂曲面的计算机集成制造,在建立机床三维模型的基础上,推导了机床各轴运动坐标同刀位数据之间的映射关系,计算了机床平动坐标和回转坐标间的转换,采用等弓高误差法优化走刀步长,调整走刀行距,解决了普通后置处理器在刀具路径设置方面撞刀、过切的问题,在满足误差要求的情况下减少了刀具路径总长,提高了加工效率。采用VisualC++开发了专用后置处理器,通过VERICUT软件实现了仿真加工,并对复杂球面零件进行加工实验,验证了该后置处理器的可靠性和高效性。     

五轴数控后置处理算法研究与球头铣刀刃磨轨迹优化设计

提出了五轴数控机床后置处理算法的通用公式,并以正交AC型双转台机床为例进行了具体分析。以球头铣刀后刀面的刃磨为具体加工实例,在验证后置处理算法的同时,提出了"假想砂轮"的处理方法,在机床具体运动结构的限制下初步优化了加工路径。针对AC型双转台机床的C轴在奇异区域内存在转角步距较大从而形成过大的非线性误差并因此造成工件过切和机床震颤等的情况,提出在奇异区域内对加工路径进行三次B样条拟合后再插补的平滑处理方法,进一步优化了加工路径。仿真结果和实际加工效果都验证了此方法的可行性。     

坐标系旋转的五坐标数控加工后处理算法研究及其实现方法

通过坐标变换和分析计算,讨论工件坐标系围绕其自身坐标轴旋转形成新的加工坐标系进行五坐标数控加工时,工件坐标系围绕其各个坐标轴旋转的角度的算法。结合具体的摆头加转台式五坐标机床,计算了刀轴矢量与新加工坐标系的Z轴方向一致的情况下,在斜置平面上进行五坐标数控加工时机床各旋转轴的坐标值。     

基于五轴机床空间运动分析的后处理研究

针对五轴加工时从刀位文件到数控程序的后处理问题,以双转台类型的五轴机床为例建立了由参考坐标系到工件坐标系之间的中间坐标系,基于对各坐标系运动情况的分析最终得到了由参考坐标系到工件坐标系的坐标变换矩阵,从而将五轴后处理过程简化为求解一个关于机床控制坐标的线性方程组。实际计算结果表明所提出方法是正确可行的而且适用于其他任何类型的五轴机床。     

基于加工刀位直接插补的机床坐标逆向计算方法

针对五轴数控加工中G01插补指令存在非线性刀具摆动误差的问题,提出了一种基于五轴加工刀位直接生成的五轴G01插补控制方法,同时以双转台类型的五轴数控机床为例,建立了由参考坐标系到工件坐标系之间的中间坐标系,基于对各坐标系运动情况的分析,最终得到了由参考坐标系到工件坐标系的坐标变换矩阵。具体插补控制时,将上述插补计算出的刀位逆向计算出机床坐标,从而实现对机床运行的G01轨迹的控制,可有效降低五轴数控机床的非线性误差。     

双转台五轴数控机床后置处理算法研究

通过分析双转台五轴数控机床坐标系和CAM加工坐标系的关系。建立其数学模型。进行机床运动学求解。推导出该类机床后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果。开发了UCP600五轴数控机床专用后置处理程序，经实验验证可以满足五轴联动后置处理的要求。     

五轴加工奇异问题机理分析及其避免策略

五轴加工后置处理在奇异区域内反解旋转角时,产生的旋转轴运动突变,不仅会引起较大的加工非线性误差,而且会损害工件与机床部件。针对以上问题,以五轴AB双转台卧式数控机床为研究对象,根据机床结构与运动链,运用齐次坐标变换原理,推导出其后置处理算法,将刀轴矢量的可行值域简化为球体,并通过将AB轴的运动类似为球体上的AB阶跃,分析了奇异问题的产生机理,提出了加工奇异区域的检测方法。对刀轴矢量投影局部放大后,通过刀位点和刀轴矢量插值分解B阶跃后重新生成刀具路径的方法,得到了奇异问题的避免策略。仿真加工验证表明,该方法可以在原有刀位轨迹不变的基础上较好地消除奇异问题,提高加工质量,同时也可推广到同类结构相似的机床上用于消除奇异问题。     

五轴加工奇异区域的检测和处理

为解决五轴加工在奇异点附近产生过大非线性误差、易对工件和机床造成损害的问题,以AC双转台五轴机床为研究对象,提出一种基于雅可比矩阵的奇异区域检测和处理算法.建立了五轴机床雅可比矩阵的参数式,代入相邻点机床各轴的运动变化量,通过检查雅可比矩阵的条件数来判断当前加工是否处于奇异区域内.对于雅可比矩阵“病态”程度严重的路径区间,结合刀位数据和各轴运动量构造新刀位点进行了递归插值.通过仿真验证了该检测处理算法的有效性.     

双转台五轴数控机床误差实时补偿

以双转台五轴数控机床为对象,建立各移动轴和旋转轴运动的数学模型,以工件坐标系为基础坐标系,应用齐次坐标系变换理论,推导任一时刻各轴运动在工件坐标系中的位置误差数学表达式.针对五轴机床的移动轴和旋转轴同时运动存在耦合的情况,提出一种分步实施的解耦补偿方法,即在实施误差补偿时首先进行姿态误差补偿,通过旋转轴的旋转运动将工件的实际姿态调整到与理想姿态相同,然后通过移动轴的平移运动进行位置误差补偿,并相应建立五轴机床误差补偿数学模型.通过仿真分析和对曲面零件的实时补偿加工试验,明显提高加工精度,并有效避免直接进行补偿加工过程中可能带来的运动干涉情况,从而验证该五轴机床误差补偿数学模型及其实时补偿的可行性和有效性.     

五轴机床的运动学坐标变换关系研究

随着制造行业朝着高精密、高效率的方向发展,五轴机床具有加工效率高、质量可靠等优势,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。但五轴机床不仅结构类型繁杂,而且在加工过程中运动方式复杂多变。以五轴数控机床线性插补轴展开论述,依次介绍了五轴带转头和转台机床、五轴带双转台机床、五轴带双转头机床的主要构造形式及主要加工特征。并以五轴带转头和转台机床作为切入点,详细阐述了相对于矢量运动的坐标变换相关概念。以此为突破口,建立了五轴数控机床的数学模型,运用齐次变换矩阵,求解出五轴机床运动过程中的坐标平移和坐标旋转的变换矩阵,进一步明确了五轴机床运动过程中坐标点位的变化关系,为研究数控机床的运动学变化提供了一定的理论支撑。