專利名稱：一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件車銑加工的空間坐標(biāo)變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件車銑加工的空間坐標(biāo)變換方法，通過建立刀 具與工件之間的空間位姿關(guān)系，可為車銑加工的刀位文件生成和NC程序后置處理提供方 法指導(dǎo)和依據(jù)。背景技術(shù)：
近年來，隨著精密機(jī)械、儀器儀表、航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)τ诋a(chǎn)品使用功能和結(jié) 構(gòu)尺寸要求的不斷提高，出現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能集成的機(jī)械零件。如鐘表機(jī)構(gòu)零件、儀 器儀表零件、微型液壓與氣動(dòng)元件、微型軸承零件、微型注塑模具、微型工具電極等。由于此 類零件的需求量極大，要求零件加工精度高、互換性好、生產(chǎn)周期短、加工成本低。近年來，在傳統(tǒng)數(shù)控車床和車削加工中心的基礎(chǔ)上，增加C軸分度、Y軸運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力 刀架或銑削電主軸等功能配置而發(fā)展起來的車銑加工中心大量出現(xiàn)，成為解決此類復(fù)雜結(jié) 構(gòu)零件高精度加工的一類重要制造裝備。在“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專 項(xiàng)中，以車削機(jī)床為基礎(chǔ)的車銑復(fù)合加工中心和以銑削機(jī)床為基礎(chǔ)的銑車復(fù)合加工中心被 列為重要發(fā)展方向。基于車銑加工中心的車銑加工技術(shù)對(duì)于中間尺度零件的高效、高精度加工具有獨(dú) 特的原理優(yōu)勢(shì)車、銑、鉆等大部分或全部加工工序在一次裝夾條件下完成，能夠有效避免 重復(fù)裝夾造成的定位信息丟失，從而達(dá)到保證零件加工精度、減少機(jī)床和夾具、避免工序間 的搬運(yùn)和儲(chǔ)存、縮短加工周期和作業(yè)面積的目的；輔以自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無 人值守連續(xù)生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械零件而言，加工特征包括回轉(zhuǎn)面、端面、臺(tái)階面、薄壁、溝 槽、孔等多種結(jié)構(gòu)形式，主要涉及端面車削、外圓車削、立銑削、鉆削等多種切削加工方式。 利用傳統(tǒng)的車床或銑床，需要將工件在不同的機(jī)床上進(jìn)行多次裝夾，不僅加工效率低，而且 由于重復(fù)定位導(dǎo)致加工精度難以保證。因此，此類零件的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其加工工藝 適宜在一次裝夾條件下完成。本申請(qǐng)針對(duì)中間尺度零件的空間結(jié)構(gòu)特征和車銑加工中心的功能配置，利用空間 直角坐標(biāo)系變換方法構(gòu)建齊次坐標(biāo)變換矩陣，建立刀具與車銑工件之間的空間位姿關(guān)系， 從而確定由機(jī)床坐標(biāo)系向工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換方法。

附圖為車銑加工的空間坐標(biāo)變換示意圖。圖中，OwXwYwZw為工件坐標(biāo)系，ObXbYJb為 車銑加工中心機(jī)床床身工件坐標(biāo)系，0。X。Y。4為車銑加工中心C軸分度坐標(biāo)系，ObXJJb為車 銑加工中心轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，0TxXTxYTxZTx、0TyXTyYTyZTy和OtzXtJtzZtz分別為車銑加工中心X、 Y、Z軸工作臺(tái)坐標(biāo)系。具體實(shí)施例方式根據(jù)車銑加工中心的功能配置與齊次坐標(biāo)變換，建立銑刀、車刀的刀軸矢量與工 件坐標(biāo)系之間的空間坐標(biāo)關(guān)系
權(quán)利要求
本申請(qǐng)涉及一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件車銑加工的空間坐標(biāo)變換方法，其技術(shù)特征主要包括
1.針對(duì)車銑加工機(jī)床的功能配置和復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的空間結(jié)構(gòu)特征，利用空間直角坐標(biāo) 系變換方法構(gòu)建齊次坐標(biāo)變換矩陣，建立刀具與車銑工件之間的空間位姿關(guān)系。
2.機(jī)床坐標(biāo)系向工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)建立工作臺(tái)回轉(zhuǎn)與刀軸擺動(dòng)車銑聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中的刀軸矢量與轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間的轉(zhuǎn) 換算法；(2)建立刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系與工作坐標(biāo)系之間的位置變換方法。
3.本申請(qǐng)?zhí)岢龅目臻g坐標(biāo)變換方法主要用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件車銑加工的刀位文件生成 和NC程序后置處理。
全文摘要
近年來，隨著精密機(jī)械、儀器儀表、航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)τ诋a(chǎn)品使用功能的不斷提高，出現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能集成的機(jī)械零件?；谲囥娂庸ぶ行牡能囥娂庸な菍?shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件精密加工的有效技術(shù)途徑。由于車銑加工過程中的刀具與工件之間空間位置關(guān)系復(fù)雜，成為制約加工工藝規(guī)劃的難點(diǎn)問題。本發(fā)明涉及一種適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件車銑加工的空間坐標(biāo)變換方法。針對(duì)車銑加工機(jī)床的功能配置和復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的空間結(jié)構(gòu)特征，利用空間直角坐標(biāo)系變換方法構(gòu)建齊次坐標(biāo)變換矩陣，建立刀具與車銑工件之間的空間位姿關(guān)系，從而確定由機(jī)床坐標(biāo)系向工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換方法。本方法可為車銑加工的刀位文件生成和NC程序后置處理提供方法指導(dǎo)和依據(jù)。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK102049703SQ20101052297
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者劉志兵, 李忠新, 楊洪建, 焦黎, 王西彬, 解麗靜 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)