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:4015

1、后置處理概述

數(shù)控機(jī)床的所有運(yùn)動和操作都是執(zhí)行特定的數(shù)控指令的結(jié)果,完成一個零件的數(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。在自動編程中,一般先計算出刀位數(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)的計算過程稱為前置處理。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)控程序的過程稱為后置處理。

 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,將前置處理中計算的刀位數(shù)據(jù)變成機(jī)床各軸的運(yùn)動數(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。

后置處理過程原則上是解釋執(zhí)行,即每讀出刀位源文件中的一個完整記錄(行),便分析該記錄類型,根據(jù)記錄類型確定是進(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,生成一個完整的數(shù)控程序段,并寫到數(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

一般來說,五軸聯(lián)動是指數(shù)控機(jī)床的X、Y、Z 三個移動坐標(biāo)和繞X、Y、Z 軸旋轉(zhuǎn)的三個坐標(biāo)A、B、C中的任意兩個坐標(biāo)的線性插補(bǔ)運(yùn)動。

五軸機(jī)床中的五個坐標(biāo)通常是由三個移動坐標(biāo)X、Y、Z 與三個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)A、B、C 中的任意兩個組成。轉(zhuǎn)動坐標(biāo)A、B、C 的運(yùn)動可由回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動或刀具的擺動來實(shí)現(xiàn)。不同類型的數(shù)控機(jī)床,其運(yùn)動方式不一致,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展以機(jī)床編程手冊為參考,以刀具路徑模擬軟件PLO3D 為研究及模擬工具。 是C. B.Ferran  公司開發(fā)的一種工具軟件,用于模擬演示、驗證和修改符合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)床的兩個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)是:繞x軸的轉(zhuǎn)臺坐標(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)動字地址分別是A 和C。根據(jù)機(jī)床特點(diǎn),機(jī)床五個坐標(biāo)運(yùn)動字地址的順序為XYZAC。

C.B.Ferrari的C轉(zhuǎn)角的編程中心在刀尖點(diǎn)或刀心點(diǎn)上,對三個平動坐標(biāo)的數(shù)值沒有影響,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軸順時針轉(zhuǎn)動角度值為正,逆時針角度為負(fù);轉(zhuǎn)角A 在其轉(zhuǎn)動平面內(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,其計算公式為:

至此,數(shù)控加工程序的五個運(yùn)動坐標(biāo)全部計算出來,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)動坐標(biāo)將隨其繞刀尖點(diǎn)的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生相應(yīng)的平移。" 算法驗證把一個葉片表面的環(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)來源于經(jīng)過驗證的C.B.Ferrari程序中的數(shù)據(jù),計算結(jié)果與軟件中顯示的結(jié)果基本吻合。

5 結(jié)語

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)計算得到的,是進(jìn)一步計算三個平動坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)。將計算得到的刀位數(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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