五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工后置處理算法技術(shù)
發(fā)布日期:2014-07-07 蘭生客服中心 瀏覽:4044
1、后置處理概述
數(shù)控機(jī)床的所有運(yùn)動(dòng)和操作都是執(zhí)行特定的數(shù)控指令的結(jié)果,完成一個(gè)零件的數(shù)控加工一般需要連續(xù)執(zhí)行一連串的數(shù)控指令,即數(shù)控程序。在自動(dòng)編程中,一般先計(jì)算出刀位數(shù)據(jù)文件,它由點(diǎn)坐標(biāo)及其法矢量等組成,它還不是數(shù)控程序。還需要進(jìn)一步把刀位源文件轉(zhuǎn)換成指定機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序,輸入到數(shù)控系統(tǒng),才能進(jìn)行零件的數(shù)控加工。
在數(shù)控編程中,把刀位數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程稱(chēng)為前置處理。把刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成指定機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序的過(guò)程稱(chēng)為后置處理。
2、后置處理的主要任務(wù)
后置處理的任務(wù)就是把刀位文件轉(zhuǎn)換成指定數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序。通常多軸后置處理是根據(jù)具體機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和其數(shù)控系統(tǒng)能夠接受的控制指令格式,將前置處理中計(jì)算的刀位數(shù)據(jù)變成機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),并按其控制指令格式轉(zhuǎn)換成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。
后置處理過(guò)程原則上是解釋執(zhí)行,即每讀出刀位源文件中的一個(gè)完整記錄(行),便分析該記錄類(lèi)型,根據(jù)記錄類(lèi)型確定是進(jìn)行坐標(biāo)變換還是進(jìn)行文件代碼轉(zhuǎn)換,然后根據(jù)所選數(shù)控機(jī)床進(jìn)行坐標(biāo)變換或者文件代碼轉(zhuǎn)換,生成一個(gè)完整的數(shù)控程序段,并寫(xiě)到數(shù)控程序文件中去,直到刀位源文件結(jié)束。"
3、后置處理算法研究
一般來(lái)說(shuō),五軸聯(lián)動(dòng)是指數(shù)控機(jī)床的X、Y、Z 三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)和繞X、Y、Z 軸旋轉(zhuǎn)的三個(gè)坐標(biāo)A、B、C中的任意兩個(gè)坐標(biāo)的線(xiàn)性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
五軸機(jī)床中的五個(gè)坐標(biāo)通常是由三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)X、Y、Z 與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)A、B、C 中的任意兩個(gè)組成。轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)A、B、C 的運(yùn)動(dòng)可由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)或刀具的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床,其運(yùn)動(dòng)方式不一致,故其后置處理算法也各不相同。
4、以下介紹我公司五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床C. B.Ferran 的控制系統(tǒng)CNC E500 的數(shù)控程序的坐標(biāo)處理算法。
后處理算法工作的開(kāi)展以機(jī)床編程手冊(cè)為參考,以刀具路徑模擬軟件PLO3D 為研究及模擬工具。 是C. B.Ferran 公司開(kāi)發(fā)的一種工具軟件,用于模擬演示、驗(yàn)證和修改符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控銑程序。它在屏幕上顯示刀具中心的路徑,還可以顯示刀軸方向和程序原點(diǎn)坐標(biāo),在五坐標(biāo)模擬加工中不僅顯示程序坐標(biāo)而且顯示其對(duì)應(yīng)的法矢量。
本文以PLO3D 為工具,研究了某機(jī)床后處理程序的算法。首先研究了機(jī)床五個(gè)坐標(biāo)的確定方法,然后研究了已有程序中的坐標(biāo)關(guān)系,最后對(duì)已有的刀位數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理生成了五軸加工數(shù)控程序。
C.B.Ferrari機(jī)床的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)是:繞x軸的轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)和繞Y軸的擺頭坐標(biāo),在該機(jī)床的控制系統(tǒng)中,其相應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)字地址分別是A 和C。根據(jù)機(jī)床特點(diǎn),機(jī)床五個(gè)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)字地址的順序?yàn)閄YZAC。
C.B.Ferrari的C轉(zhuǎn)角的編程中心在刀尖點(diǎn)或刀心點(diǎn)上,對(duì)三個(gè)平動(dòng)坐標(biāo)的數(shù)值沒(méi)有影響,C角的零點(diǎn)與Z軸重合。根據(jù)該機(jī)床的特點(diǎn),設(shè)擺角C 坐標(biāo)中心在刀具中心,繞Y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度值為正,逆時(shí)針角度為負(fù);轉(zhuǎn)角A 在其轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的角度如圖A 所示。
經(jīng)分析得到機(jī)床A、C 轉(zhuǎn)角與刀軸矢量的關(guān)系如圖B所示,從圖中,得出A、C 轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)計(jì)算公式如下:由圖A、B 得到A 轉(zhuǎn)角與法矢量的關(guān)系,其計(jì)算公式為:
至此,數(shù)控加工程序的五個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)全部計(jì)算出來(lái),再按照該控制系統(tǒng)程序代碼格式將其插入程序中,就是數(shù)控程序了。注意旋轉(zhuǎn)擺頭雖不影響X1、Y1值,但與之相關(guān)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)將隨其繞刀尖點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的平移。" 算法驗(yàn)證把一個(gè)葉片表面的環(huán)形刀位數(shù)據(jù)用上述方法轉(zhuǎn)換成數(shù)控程序,在PLO3D得到圖3所示的圖形。
表1的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了刀軸矢量和轉(zhuǎn)角關(guān)系算法的正確性。數(shù)據(jù)來(lái)源于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的C.B.Ferrari程序中的數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果與軟件中顯示的結(jié)果基本吻合。
5 結(jié)語(yǔ)
在五坐標(biāo)加工中,角度坐標(biāo)是以刀軸矢量和機(jī)床轉(zhuǎn)角關(guān)系為依據(jù)計(jì)算得到的,是進(jìn)一步計(jì)算三個(gè)平動(dòng)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)。將計(jì)算得到的刀位數(shù)據(jù)換算成加工坐標(biāo)并進(jìn)而生成加工程序,用PLO3D軟件進(jìn)行刀具模擬,得到了正確的結(jié)果。
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