專利名稱：一種多軸數(shù)控機床通用后置處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多軸數(shù)控加工領域，具體是一種多軸數(shù)控機床通用后置處理方法。
背景技術：
隨著新能源、航空航天、造船等行業(yè)的發(fā)展，對主要功能部件如風電葉片、飛機進氣道、螺旋槳等的加工質量要求越來越高。這類零件外形及工作型面形狀復雜，加工精度高，只有采用多軸數(shù)控機床才能完成加工。在五軸數(shù)控加工中，后置處理的主要任務是將CAM軟件生成的加工刀位軌跡源文件轉換成為特定機床可接受的數(shù)控NC代碼，目前多軸數(shù)控機床后置求解，主要包含手工推導和數(shù)值計算這兩種方法。手工推導方法不僅過程復雜、容易出錯，而且得到的計算公式只能用于特定結構的機床，不具備通用性；數(shù)值方法具有通用性，但是計算時間較長，在某些情況下求解精度不高，造成加工誤差。隨著加工零件日益復雜，機床結構不斷更新，對后置處理的求解效率和求解精度提出了更高的要求，因此具有快速性和精確性的通用后置求解算法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的通用后置處理方法的不足，本發(fā)明提出一種多軸機床通用后置處理方法，根據(jù)機床結構建立機床運動變換鏈，再采用數(shù)值方法和全微分方法計算刀位源文件中其他刀位點對應的機床各軸運動量，進而獲得數(shù)控機代碼。本發(fā)明為工藝人員提供一種適合于各種機床結構的通用后置方法，減少了人工推導計算公式的環(huán)節(jié)，有利于提高后置處理的速度和效率。實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的具體技術方案如下一種多軸數(shù)控機床通用后置處理方法，包含如下步驟(一 )根據(jù)機床結構建立機床運動變換鏈，機床運動鏈包括刀具到機床運動鏈Qmt 和工件到機床運動鏈Qwm,刀具刀位點方向矢量和位置經(jīng)運動變換得到工件上加工點的方向矢量和位置信息；( 二)根據(jù)步驟(一)中所建立的機床運動變換鏈，建立從刀具到工件的變換矩陣 Qwt ；(三)輸入初始刀位點CL1的機床各平動軸運動坐標Δi ；(四)計算出初始刀位點CL1后續(xù)的各刀位點CLi+1的平動軸運動坐標Δi+1，具體為1.輸入刀位點CLw的位置矩陣vOw，該矩陣表明該刀位點的位置坐標。第一次進入步驟(四)中的子步驟(1)時i的取值為1，其中 = 1，2···，η;2.設定全微分算法初始迭代條件，即取CL^1為迭代計算初始刀位點，通過迭代計算，最終使其與目標刀位點CLi+1重合，自然，刀位點CL^1對應的機床運動坐標與目標刀位點CLw相同，S卩A^1= Ai(下標中逗號前數(shù)值表示第i+1個刀位點，逗號后的數(shù)值表示進行第一次迭代)3.令k= 1，利用全微分算法對每個刀位點⑶㈩進行迭代計算，建立第k+Ι次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k+1與第k次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k之間機床各平動軸和轉動軸的運動坐標增量dAk的關系，求解出dAk。第一次進入(四)中3時k的取值為1 ；4.根據(jù)步驟(四)中子步驟C3)得到的機床各平動軸和轉動軸運動坐標增量 dAk，求出第k+Ι次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k+1的機床運動坐標Ai+1,k+1 ；5.根據(jù)機床運動變換鏈，通過所述第k+Ι次迭代計算中間刀位點CLi+1,k+1對應的機床運動坐標Ai+1,k+1，得到刀位點CLi+1,k+1對應的位置矩陣％+1,4+1 ‘6.如果第k+Ι次迭代計算中間刀位點CLi+1,k+1對應的機床運動坐標Ai+1,k+1對應的位置矩陣與目標刀位點(！^工對應的位置矩陣vCi,+/j、于設定的誤差δ之內(nèi)，或者k 的值大于設定的迭代次數(shù)t，則此時目標刀位點CLi+1所對應的機床運動坐標Δ i+1 = Δ i+1, k+1，否則，將k的值增加1，返回步驟(四)中子步驟(3)，，進行再次計算；(五)判斷i的值是否小于n，如果小于η則返回步驟(四)中子步驟1，將i增加1后繼續(xù)計算，否則計算結束，輸出各刀位點對應的機床平動軸運動坐標和旋轉軸運動坐標。本發(fā)明通過機床結構建立機床運動變換鏈，根據(jù)微分算法求解刀位源文件中各刀位點對應的機床各軸運動量，得到機床機代碼。本發(fā)明所建立的多軸數(shù)控機床通用后置處理方法，其有益成果在于本發(fā)明消除了手工推導方法中機床各軸運動量計算公式的推導環(huán)節(jié)，簡化了機床后置處理的流程，提高后置處理的速度；本發(fā)明消除了數(shù)值處理方法計算時間長，求解精度不穩(wěn)定的缺點，提高了后置處理的精度；適用于任意結構多軸機床后置處理，具有求解速度快，求解精度高的特
點ο


圖1為多軸機床通用后置處理流程圖
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。多軸機床通用后置處理方法，包括如下步驟(一 )對多軸數(shù)控機床各運動部件之間相對位置關系進行分析測量，建立機床運動變換鏈，機床運動鏈包括刀具到機床運動鏈Qmt和工件到機床運動鏈Twm,刀具刀位點方向矢量和位置經(jīng)運動變換得到工件上加工點的方向矢量和位置信息，關系如下面方程組所 其中Qmt是刀具相對于機床床身的變換矩陣，Qmw是工件相對于機床床身的變換矩陣。
τ是刀具坐標系中刀位點位置矩陣，
τ是刀具坐標系中刀位點方向矢量，… 是工件坐標系中刀位點位置矩陣，該矢量通過Ux，UY, Uz三個數(shù)值分別描述該位置矩陣在X， Y，Z方向上的分量，Pff是工件坐標系中刀位點方向矢量，該矢量通過Px，PY, Pz三個數(shù)值表示
權利要求
1. 一種多軸數(shù)控機床通用后置處理方法，包括如下步驟(1)根據(jù)機床結構建立機床運動變換鏈，其中，所述機床運動鏈包括刀具到機床運動鏈 Qmt，工件到機床運動鏈Q ，以及刀具刀位點方向矢量和位置經(jīng)運動變換得到的工件上加工點的方向矢量和位置；(2)根據(jù)步驟(1)中所建立的機床運動變換鏈，建立從刀具到工件的變換矩陣Qwt;(3)輸入初始刀位點CL1的機床各平動軸運動坐標A1；(4)計算出所述初始刀位點CL1后續(xù)的任一刀位點CLi+1的平動軸運動坐標，其中 i = 1，2···，η，η為正整數(shù)，具體為(4. 1)輸入所述刀位點CLi+1的位置矩陣vC4hl，該矩陣表明該刀位點的位置坐標，其中第一次進入步驟(4. 1)時i的取值為1 ；(4. 2)利用全微分算法對刀位點CLi+1進行迭代計算，建立第k+Ι次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k+1與前一次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k之間機床各平動軸和轉動軸的運動坐標增量cUk的關系，求解出dΔk，其中第一次進入步驟(4.2)時k的取值為1 ；(4. 3)根據(jù)所述的運動坐標增量d Δ k，求出第k+1次迭代計算的中間刀位點CLi+1,k+1的機床運動坐標Δi+1, k+1 ，(4. 4)根據(jù)機床運動變換鏈，通過所述第k+Ι次迭代計算中間刀位點CLi+1,k+1對應的機床運動坐標Ai+1,k+1，得到刀位點CLi+1,k+1對應的位置矩陣1i+1 ‘(4. 5)如果第k+Ι次迭代計算中間刀位點CLi+1,k+1對應的機床運動坐標Δ i+1,k+1對應的位置矩陣1i+1與目標刀位點CLw對應的位置矩陣vCi,+1小于設定的誤差δ之內(nèi)，或者k的值大于設定的迭代次數(shù)t，則此時目標刀位點CLwK對應的機床運動坐標Ai+1 = Ai+1,k+1， 否則，將k的值增加1，跳轉到步驟(4. 2)重新計算。(5)判斷i的值是否小于n，如果小于η則返回步驟(4.1)，將i增加1后循環(huán)計算，否則，計算結束，輸出各刀位點對應的機床平動軸運動坐標和旋轉軸運動坐標。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多軸數(shù)控機床通用后置處理方法，包括如下步驟(1)根據(jù)機床結構建立機床運動變換鏈(2)根據(jù)步驟(1)中所建立的機床運動變換鏈，建立從刀具到工件的變換矩陣QWT(3)輸入初始刀位點CL1的機床各平動軸運動坐標Δ1(4)計算出所述初始刀位點CL1后續(xù)的任一刀位點CLi+1的平動軸運動坐標Δi+1(5)判斷i的值是否小于n，如果小于n則返回步驟(4.1)，將i增加1后繼續(xù)計算，否則，計算結束，輸出各刀位點對應的機床平動軸運動坐標和旋轉軸運動坐標。本發(fā)明克服了一般后置處理方法中機床各軸運動坐標計算公式需要手工推導的缺點，可以滿足各類多軸數(shù)控機床的后置處理需求，具有求解速度快、求解精度高的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/19GK102402198SQ201110324388
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者彭芳瑜, 李斌, 楊建中, 王偉, 閆蓉, 馬吉陽 申請人:華中科技大學