五轴机床后处理旋转角求解及优选研究

通过五轴机床的运动学方程,可以逆解刀轴矢量与两个旋转轴转角的数学关系,在CAM软件后处理过程中,A、C的角度解可能存在多个取值。通过定义最短旋转圆路径,限制C轴的转动角度范围为[-180°,180°],以改进C轴的转角运动。仿真和实验证明,所提出的后置处理旋转角改进方法能够避免A-C轴转动角度的突变,使A、C轴旋转运动连续、平稳,避免发生过切与干涉,对于五轴机床的实际加工应用有非常明显的意义。     

基于机床转角的叶轮流道加工刀轴控制方法

针对长短叶片形式叶轮流道非正交四轴加工刀轴难控制的问题,提出了一种基于线性插值的机床转角的刀轴控制方法。首先根据非正交四轴机床后置处理关系,推导机床转角与平动坐标的数学映射关系;然后在整个流道上对经过清根刀位数据后置处理后的机床转角进行线性插值,并对机床转角进行碰撞检测及修正,从而得到流道加工无干涉机床转角;进而利用映射关系实现机床平动坐标的求解。仿真实验表明,该方法能够保证刀位文件的几何信息准确,实现叶轮流道的精确加工。     

工作台旋转五轴数控机床后置处理算法研究

五轴机床依靠多自由度能够加工复杂形状的零部件的优点使用越来越普通,五轴机床加工零部件过程中,程序的编制绝大多数依靠CAM软件进行后置处理,导入多轴机床实施复杂零件加工。CAM软件进行后置处理过程中都是设定数控机床各轴之间相互正交,本文针对工作台旋转五轴数控机床后置处理算法进行深入研究,推算后置处理算法。     

无限旋转C轴工作台结构的五轴机床后置转角求解

当前五轴机床C轴工作台的转动行程已由某个限定范围扩展为无限范围（n×360°）, 但通常后置处理中的转角求解方法不能使求解范围扩展到无限,因而制约了机床性能的发挥。针对该问题,建立基于多体系统理论的五轴机床转动轴运动学方程,通过定义“最小运动圆周”来改进五轴机床转角的计算方法,对后置转角求解区域进行了扩展,并给出了具体的求解流程。该求解算法可以有效提高C轴工作台的转动连续性。最后在某结构类型的机床上进行了后置求解仿真试验,验证了算法的可行性和有效性。     

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。     

斜摆头五坐标数控加工机床的后置处理算法研究

基于DMU80P五轴联动加工中心的结构特点,针对第五旋转轴的旋转中心线和三直线轴不重合的特殊回转轴机构,分析该结构类型机床的联动加工方式及角度坐标变换规律,依据机床采用的HEIDENHAIN系统设计了该机床的后置处理算法.加工实验表明,该后置处理方法能满足工程使用要求.     

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。     

七轴并联机床数控加工后置处理技术研究

七轴并联机床是在六轴并联机床的基础上，在工作台上串联一个数控转台，实现七轴联动，从而提高了并联机床的加工能力。为了利用七轴并联机床进行数控加工，必须对刀位文件进行后置处理，生成六根驱动杆的杆长和数控转台的转角等数据来驱动并联机床。本文研究了七轴并联机床数控加工的后置处理技术，提出了后置处理的过程以及相关的算法。     

刀具旋转五轴数控机床后置处理算法研究

多轴机床主要是在三个直线轴的基础上增加旋转轴,刀具旋转五轴机床依靠多自由度能够加工复杂形状的零部件,多轴机床的优势在切削过程中能够通过变换刀具姿态适应待加工零件形状,实现满足精度要求的下的最大效率切削。五轴机床数控加工程序需要后置处理算法生成,本文主要针对刀具旋转五轴数控机床后置处理算法进行深入研究,分析刀具姿态变换过程中验算过程,便于更好的了解多轴机床的工作原理及编程原理。     

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。     

五轴数控铣削加工后置处理及其加工编程

在五轴数控铣削加工过程中,后置处理属于非常重要的部分,其能够促使CAM系统所产生的刀轨文件变成机床的加工代码。后置处理非常复杂,其关系到刀位文件的坐标转换、转角计算等。笔者具体分析了五轴数控机床的后置处理和加工编程,通过解决大曲率曲面在数控机床加工中的范围狭窄的问题,为广大的技术工作者提供一些关于五轴数控铣削加工的参考资料。     

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。     

AC轴工作台旋转型五轴机床后置处理中的XYZ冗余运动优化问题

深入研究了AC轴工作台旋转型五轴机床后置处理中的X、Y、Z轴冗余运动优化问题。对于五轴机床,工件在工作台中不同的摆放位置会造成后置处理中X、Y、Z轴的路径长短不同,导致了在相同的进给率下加工时间差别很大。通过对后置处理计算过程的分析,总结出:当刀位靠近AC回转轴的交点时,后置处理得到的X、Y、Z轴的运动路径越短。并据此结论给出了一种简单有效的优化工件位置的计算方法。计算实例表明此方法可以显著减少X、Y、Z轴的冗余运动,提高加工效率。     

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CAXA制造工程师的哈默C40U机床程序后置处理模块优化

针对哈默C40U机床的结构及加工特点,对CAXA制造工程师中的五轴加工后置功能模块进行参数优化设置,使后置生成的加工程序更有针对性,特别是对于哈默C40U五轴联动机床中最重要的工作台旋转、倾斜及刀具进退刀、换刀、定位等复杂动作实现了更加安全地衔接。并利用实例证明,经定制处理后的CAXA制造工程师五轴加工后置处理模块,对哈默C40U双转台机床的加工适应性更好,安全性更高。     

面向并联机床的后置处理方法

为了解决并联机床的后置处理问题,克服现有方法开发的难度和工作量大的缺点,提出了直接转化传统数控机床数控代码,得到并联机床数控代码的方法。对5-虎克铰-移动副-球铰／移动副-转动副-移动副-虎克铰并联机床和刀具双摆动5轴数控机床进行运动学分析,得出并联机床动平台的两个可变化的姿态角具有与刀具双摆动5轴数控机床中两个摆动转角相同的性质;然后直接利用智能制造后置处理软件进行后置处理得到刀具双摆动5轴数控机床的数控程序;再经过适当的变换,得到并联机床的数控程序。曲面加工的计算机模拟结果表明,该方法正确、有效。     

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。     

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。     

非正交四轴机床的研究

通过对四轴机床回转工作台的改造,形成非正交四轴机床。在NX8.0后置处理器中,对非正交四轴机床的后置处理进行设置,用VERICUT 7.3建立虚拟非正交四轴机床,并进行虚拟加工,同时在实际加工中,经过测试及验证,完全符合要求,因此非正交四轴机床的改造是可行的。此项改造,扩大了四轴机床的加工范围,降低了机床成本,为企业带来经济效益。     

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。