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。     

双轴转台精度检测与研究

双轴转台为加工中心和数控铣床提供了回转坐标,通过双轴数控转台的等分回转、不等分回转、连续的回转,实现了数控机床复杂曲面精密加工,扩大了数控机床的加工范围。针对双轴转台应用于五轴数控加工中心目前ISO认证中没有规定其几何精度和运行精度检验方法。通过变换矩阵建立双轴转台误差模型,分离出双轴转台运动误差,采用实验方法,改变双轴转台试验装置运动参数,对分离出的双轴转台进行精度检测。针对五轴数控加工中心用双轴转台几何精度和运行精度检验,提出了一种有效的双轴转台误差测量与分析方法。     

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。     

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。     

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。     

具有RPCP功能五轴双转台机床后置处理方法

针对不具备RPCP功能的五轴双转台机床每次安装工件时需使工件原点与机床原点重合的问题,提出了一种具有RPCP功能五轴双转台机床后置处理方法。首先根据五轴双转台机床的结构特征,分析该机床各坐标轴之间的运动关系,以工件原点在机床坐标系中的偏置量作为变量,建立前置刀位数据与机床坐标轴数据之间的运动变换方程;然后推导出该五轴机床各坐标轴的计算公式。在此基础上,基于VC++平台开发出具有RPCP功能的五轴双转台机床后置处理程序。以模具曲面加工为例,在VERICUT软件中进行了加工仿真验证,结果表明了该方法的正确性和有效性。     

五轴数控机床后置处理算法研究及其验证

针对五轴数控机床的三种类型的机床，通过研究刀具的平移旋转时刀位点的变换，建立刀位点的变换关系式。针对不同的机床的运动特性，根据不同类型的机床系统，推导出不同种类机床的后处理算法。通过研究机床刀轴矢量的变换，得出角度变换的关系式，从而完成了CLSF文件和NC文件内数据的转化。建立了C-A型双转台机床、C-A型双摆头机床，B’-A型摆头转台机床三种不同机床的运动模型，并使用UG NX软件进行建模加工处理并完成验证算法的正确性。     

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。     

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。     

五轴联动数控铣床双转台进给系统设计与仿真

在五轴联动数控机床加工过程中,加工点的切削速度与切削角度不规则地变化。为了获得加工过程的动态数据,利用三维造型设计软件(Creo Parametric)对五轴联动双转台进给系统进行设计、建模与运动仿真。通过Creo Parametric的仿真模块,模拟机床加工时进给系统的实时动态特性,获得刀具与工件之间的相对切削速度、动态铣削力矩、蜗杆所受最大轴向力等,验证了电机和关键轴承选型的正确性,使五轴联动双转台进给系统的可靠性大大提高。     

工件测量功能在西门子840D sl五轴数控机床中的应用

以西门子840D sl五轴数控机床为例,详细阐述了西门子840D sl五轴机床五轴功能参数配置方法、3D测头调试与标定方法、基于空间标准球与西门子五轴标定循环（CYCLE9960）精确计算五轴转换几何矢量方法。通过对五轴机床回转轴心、轴线等运动系统的矢量校准,有效减少五轴数控机床工件测量误差。同时对840D sl五轴坐标转换和西门子测量循环的工作原理和执行过程也进行了深入研究,基西门子840D sl五轴机床加工过程中刀轴矢量的运动变化规律,采用一种适用于通用五轴机床的工件测量方法,进而实现加工过程中工件坐标自动测量,缩短了零件的加工辅助时间,提高了加工效率和精度。     

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。     

基于通用运动学的BC型双转台五轴数控机床后置处理

为充分挖掘数控机床的加工潜能,针对BC型双转台五轴数控机床坐标关系,建立其运动学模型,并经逆向运动学求解,推导出该型机床后置处理的转角计算公式和坐标转换计算公式。为进一步提高该型机床加工精度,在分析转角变化情况后,提出了避免突变的处理方法。针对采用线性插补法加工产生误差较大的问题,提出了采用球面插补法进行加工和计算,并根据推导结果,开发了基于UG的后置处理程序。经试验验证,该后置处理程序能满足使用要求。     

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.     

基于约束与尺寸混合驱动的虚拟数控机床技术

提出了一种虚拟数控机床设计方法。该方法首先建立虚拟数控机床模型,在机床运动部件中的主动与从动件之间建立约束关系,采用组件矩阵变换技术对主动部件的位姿矩阵进行变换,驱动部件运动;再利用WAVE技术在刀具与工件之间建立链接,实现切割运算,去除工件材料;最后采用插补技术对加工路径进行计算,得到各个运动轴的进给量,用它驱动机床运动轴运动,模拟加工过程。将虚拟数控机床技术运用于整体叶轮叶片电解加工,利用该技术建立了五坐标数控机床模型,并用它完成叶片加工过程模拟、运动干涉检查、加工自动编程等工作,有效地提高了工作效率与加工自动化程度。     

车铣复合五轴后置处理及仿真技术算法研究

针对五轴数控机床三维空间坐标系变换问题,计算出刀具的旋转角度,以及旋转前后两个位置的线性坐标差值,从而推导出公式,编写到相应的编程软件和仿真软件中,通过编程软件设计刀具轨迹路径,随后生成数控加工程序,与机床的控制系统相匹配。根据计算结果进行五轴机床加工仿真,并进行相应的数控机床数学模型结构配置和运动模型动态配置。     

基于VB BV100五轴联动加工中心后置处理的研究

针对于Pro/E、UG等通用后置处理器生成的NC代码一般与用户使用的数控机床和系统的要求不符。为了提高自动编程效率,充分发挥加工设备优势,以某机电院研发的BV100双转台五轴联动加工中心为例,对于AC回转工作台式五轴联动数控机床结构,系统地推导了其后置处理的相关算法,包括旋转角度的计算、坐标转换以及新刀位点坐标的计算等;通过VB语言,开发了该机床的专用后置处理器,并通过某叶轮的切削加工实验验证了该后置处理器的正确性和实用性。