本發(fā)明涉及多軸數(shù)控加工領(lǐng)域，具體是五軸孔加工通用后置處理方法。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)控加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天，造船，汽車，能源等工業(yè)的高精密復(fù)雜零件的加工中。五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床相比于三軸與四軸機(jī)床，增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，使得刀軸方向更靈活，理論上可以實(shí)現(xiàn)刀軸任意角度的加工。然而，CAM軟件生成的刀位軌跡源文件并不能直接驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。

后置處理就是將刀位文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別并正確驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的NC代碼的處理過程。通用的后置處理，例如專利“一種多軸數(shù)控機(jī)床通用后置處理方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01110324388.7)”和專利“五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的后置處理方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01110065169.1)”提供了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控程序的后置處理基本方法，但是都沒有對(duì)五軸孔加工做特殊處理。

在航空航天、兵器等行業(yè)的零件中，經(jīng)常存在多角度孔系。使用通用的后置處理，CAM軟件只能生成五軸聯(lián)動(dòng)的孔加工數(shù)控程序，這種處理方式存在兩個(gè)缺點(diǎn)：1、五軸聯(lián)動(dòng)是面向具體機(jī)床的后置處理，機(jī)床結(jié)構(gòu)不同，所需后置處理不同，通用性較差；2、不能生成孔加工循環(huán)數(shù)控程序，從而不能實(shí)現(xiàn)在孔底停留、鏜孔退刀設(shè)置等功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的通用后置處理方法的不足，本發(fā)明提出一種五軸孔加工通用后置處理方法，將五軸聯(lián)動(dòng)的孔加工方式改變?yōu)槲遢S定向且使用孔加工循環(huán)的方式。五軸聯(lián)動(dòng)孔加工后置處理原則為：按順序處理每個(gè)點(diǎn)位的信息，通過點(diǎn)位的單位矢量計(jì)算出對(duì)應(yīng)機(jī)床結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)量，再計(jì)算出旋轉(zhuǎn)后的位移補(bǔ)償量與原坐標(biāo)值疊加，從而獲得三個(gè)位置參數(shù)和兩個(gè)角度參數(shù)。五軸定向孔加工后置處理原則為：建立主坐標(biāo)系和子坐標(biāo)系，主坐標(biāo)系為加工坐標(biāo)系，然后將主坐標(biāo)系以歐拉角XYZ順序旋轉(zhuǎn)，使Z軸與孔點(diǎn)位單位矢量平行，從而得到子坐標(biāo)系，并計(jì)算出三個(gè)旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，即主坐標(biāo)系和子坐標(biāo)系的關(guān)系，再利用孔點(diǎn)位在主加工坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值和三個(gè)旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)計(jì)算出孔點(diǎn)位在子加工坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。然后分離出刀位文件中的鉆孔循環(huán)參數(shù)，從而獲得五軸定向孔加工所需要的全部參數(shù)，完成后置處理過程。本發(fā)明為工藝人員提供一種適合于各種機(jī)床結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的通用五軸孔加工后置方法，減少了人工計(jì)算角度的環(huán)節(jié)，有利于提高數(shù)控編程準(zhǔn)確度和效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種五軸孔加工通用后置處理方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：讀取刀位文件；

步驟2：判斷是否為孔加工操作，如果是，轉(zhuǎn)入下一步驟，如果不是，采用通用后置處理對(duì)該段刀位文件進(jìn)行處理；

步驟3：判斷刀軸是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化，轉(zhuǎn)到步驟4，如果未發(fā)生變化，轉(zhuǎn)到步驟6；

步驟4、利用刀軸矢量，計(jì)算出歐拉角；

步驟5、輸出傾斜面循環(huán)，將步驟4算出的歐拉角作為參數(shù)賦值給傾斜面循環(huán)；

步驟6、計(jì)算子坐標(biāo)系下孔位點(diǎn)的坐標(biāo)值X，Y，Z；

步驟7、輸出孔加工循環(huán)程序，將步驟6計(jì)算出的Z值作為孔加工初始表面參數(shù)賦值給孔加工循環(huán)；

步驟8、輸出步驟6計(jì)算出的X，Y值，并調(diào)用孔加工循環(huán)；

步驟9、判斷孔循環(huán)是否結(jié)束，如果是，轉(zhuǎn)到步驟10，如果否，重復(fù)步驟3～步驟9；

步驟10、判斷是否為最后刀位，如果是，轉(zhuǎn)到步驟11，如果否，轉(zhuǎn)到步驟2；

步驟11、程序結(jié)束。

有益效果

本發(fā)明提供一種專門針對(duì)五軸孔加工的后置處理方法，將五軸聯(lián)動(dòng)孔加工方式轉(zhuǎn)化為五軸定向孔加工方式?？梢杂行У慕鉀Q五軸聯(lián)動(dòng)孔加工處理方式的兩個(gè)缺點(diǎn)。1、各大機(jī)床廠商，雖然機(jī)床結(jié)構(gòu)不同，數(shù)控系統(tǒng)不同，但是均提供統(tǒng)一的五軸定向加工方案，其中應(yīng)用最廣泛的是歐拉角傾斜面加工循環(huán)。因此本發(fā)明提供的方法具有較強(qiáng)的通用性。2、五軸定向的加工方式，可以使用孔加工循環(huán)，從而可以實(shí)現(xiàn)在孔底停留、鏜孔退刀設(shè)置等孔加工功能。因此本發(fā)明提供的方法具有重要的意義。

附圖說明

圖1：五軸孔加工通用后置處理方法流程圖；

圖2：實(shí)例鉆孔刀軌示意圖；

圖3：實(shí)例鉆孔循環(huán)參數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)例條件(軟件：Siemens NX8.5；機(jī)床：德瑪吉DMU100MONIBLOCK；數(shù)控系統(tǒng)：海德漢Itnc530)

1、讀入刀位文件

例如：

CYCLE/DRILL,RAPTO,10.0000,FEDTO,0.0000,CAM,1,RTRCTO,10.0000,MMPM,250.0000,OPTION

GOTO/115.4228,-25.5000,-22.5772,-0.7071068,0.0000000,0.7071068

GOTO/75.5772,-25.5000,-22.5772,0.7071068,0.0000000,0.7071068

CYCLE/OFF

END-OF-PATH

2、通過CYCLE/DRILL可知，為鉆孔循環(huán)。

3、判斷刀軸方向是否發(fā)生變化，初始刀軸矢量為【0,0,1】。

由第一點(diǎn)刀軸矢量【-0.7071068,0.0000000,0.7071068】可知，刀軸方向發(fā)生了變化。

4、計(jì)算出歐拉角。

設(shè)定旋轉(zhuǎn)順序?yàn)槔@Z軸轉(zhuǎn)C度使刀軸在X-Y面的投影矢量與X軸正向重合，然后再繞旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)系Y軸轉(zhuǎn)B度使得刀軸與Z軸正向重合，由此可知0<＝C<360，0<＝B<＝180。

根據(jù)坐標(biāo)變換原理，初始刀軸矢量T與孔位刀軸矢量T^X之間的關(guān)系為：

Rot(C)×Rot(B)×T＝T^X

即：

根據(jù)上式可得：

cosB＝k

cosC＝i/sinB

sinC＝j(luò)/sinB

最終求得：

(當(dāng)k＝0時(shí)，可知刀軸在x-y平面內(nèi)，所以B＝90)

當(dāng)j>0時(shí)：C＝arctan(j/i)；

當(dāng)j<0時(shí)：C＝arctan(j/i)+180；

當(dāng)j＝0時(shí)：如果i>0，C＝0，如果i<0，C＝180；

當(dāng)i＝0時(shí)，可知刀軸在y-z平面內(nèi)，所以當(dāng)j>＝0時(shí)，C＝90；當(dāng)j<0時(shí)，C＝270；

當(dāng)k＝0，且i＝0時(shí)，可知j＝+1或j＝-1，當(dāng)j＝+1時(shí)，B＝90，C＝90；當(dāng)j＝-1時(shí)，B＝90，C＝270；

第一孔的刀軸矢量為【-0.7071068,0.0000000,0.7071068】

因?yàn)閖＝0且i<0，所以C＝180。

5、輸出海德漢系統(tǒng)傾斜面加工循環(huán)PLANE SPATIAL，將算出的歐拉角賦值給SA，SB，SC。

…PLANE SPATIAL SPA+0.0SPB+45.SPC+180TURN F+500SEQ-TABLE ROT

6、計(jì)算出新坐標(biāo)系下孔初始點(diǎn)的坐標(biāo)值。

坐標(biāo)系變換矩陣

變換后的坐標(biāo)點(diǎn)

原坐標(biāo)系坐標(biāo)點(diǎn)

T×X＝X0

即：

X＝T^-1×X0

求出：

x＝cos(C)*cos(B)/(cos(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*sin(B)^2+cos(C)^2*sin(B)^2)*x0+sin(C)*cos(B)/(cos(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*sin(B)^2+cos(C)^2*sin(B)^2)*y0-sin(B)/(cos(B)^2+sin(B)^2)*z0；

y＝-sin(C)/(cos(C)^2+sin(C)^2)*x0+cos(C)/(cos(C)^2+sin(C)^2)*y0；

z＝cos(C)*sin(B)/(cos(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*sin(B)^2+cos(C)^2*sin(B)^2)*x0+sin(C)*sin(B)/(cos(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*cos(B)^2+sin(C)^2*sin(B)^2+cos(C)^2*sin(B)^2)*y0+cos(B)/(cos(B)^2+sin(B)^2)*z0；

在本例中：x0＝115.4228，y0＝-25.5000，z0＝-22.5772，B＝45，C＝180代入上式，求出：

x＝-65.6518

y＝25.5000

z＝-97.5807。

7、輸出孔加工循環(huán)，將步驟6計(jì)算出的坐標(biāo)z值賦值給Q203。

CYCL DEF 200 Q200＝10.Q201＝0.Q206＝250.Q202＝0.Q210＝0 Q203＝-97.5807 Q204＝10.Q211＝0。

8、輸出該孔程序，坐標(biāo)值為步驟6求出的x，y值。

L X-65.652Y25.5FMAX M99。

9、判斷孔加工循環(huán)是否結(jié)束，若否，轉(zhuǎn)到下一孔位，重復(fù)3～8的步驟；

PLANE SPATIAL SPA+0.0SPB+45.SPC0.TURN F+500SEQ-TABLE ROT

CYCL DEF 200 Q200＝10.Q201＝0.Q206＝250.Q202＝0.Q210＝0 Q203＝37.4767 Q204＝10.Q211＝0.

L X69.4056Y-25.5000R0FMAX M99。

10、判斷是否為最后刀位，如果是，轉(zhuǎn)到步驟11，如果不是，轉(zhuǎn)到步驟2。由END-OF-PATH可知為最后刀位，轉(zhuǎn)到步驟11。

11、程序結(jié)束。