多軸聯(lián)動(dòng)空間刀具半徑補(bǔ)償算法研究.pdf

1、目前，多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是高速、高精加工復(fù)雜曲面輪廓零件的關(guān)鍵設(shè)備，尤其是五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床。然而，空間刀具半徑補(bǔ)償功能模塊是多軸聯(lián)動(dòng)高檔型數(shù)控機(jī)床的重要功能模塊，其為提高編程效益和保證生產(chǎn)加工實(shí)時(shí)性而配備。在當(dāng)今的機(jī)床市場(chǎng)，只有國(guó)外幾家知名企業(yè)生產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)才具備該功能，售價(jià)相當(dāng)昂貴。就目前國(guó)內(nèi)機(jī)床而言，平面刀具半徑補(bǔ)償功能模塊已應(yīng)用的非常成熟，而在多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中，刀具半徑補(bǔ)償是還處在研發(fā)階段。由于刀具相對(duì)于工件的旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)，刀軸矢量時(shí)

2、刻變化，這使得空間刀具半徑補(bǔ)償較難實(shí)現(xiàn)，因此研究多軸聯(lián)動(dòng)帶有空間刀具半徑補(bǔ)償功能模塊的數(shù)控系統(tǒng)不僅具有理論價(jià)值，還具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本論文主要分析了四、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn)，總結(jié)了實(shí)現(xiàn)空間刀具半徑補(bǔ)償?shù)乃惴ê托杞鉀Q的關(guān)鍵性問題，提出了空間刀具半徑補(bǔ)償矢量和算法的表達(dá)形式，建立空間刀具半徑補(bǔ)償模型，針對(duì)四軸聯(lián)動(dòng)A轉(zhuǎn)臺(tái)、四軸聯(lián)動(dòng)B轉(zhuǎn)臺(tái)、五軸聯(lián)動(dòng)A/C雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床和端銑球刀加工工藝進(jìn)行建模，以UGNX6.0的CAD軟件建模

3、，通過其CAM模塊生成的刀位文件作為刀位數(shù)據(jù)來源，研究其后置處理算法及逆算法，實(shí)現(xiàn)了工件坐標(biāo)系與名義坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換，開發(fā)了一個(gè)五軸聯(lián)動(dòng)3D刀具半徑補(bǔ)償專用后處理軟件和一個(gè)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床空間刀具半徑補(bǔ)償專用后處理軟件。
　　 本人具體的研究工作包括以下方面:
　　 1.調(diào)研了與課題相關(guān)的論文和專著，確定了研究對(duì)象、思路，建立了空間刀具半徑補(bǔ)償模型和算法的表達(dá)形式。
　　 2.通過UGNX6.0建模，對(duì)其CA

4、M模塊生成的刀位文件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出空間刀具半徑補(bǔ)償單位矢量，同時(shí)針對(duì)四軸聯(lián)動(dòng)和五軸聯(lián)動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)型機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型，建立起工件坐標(biāo)系與名義坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系式。
　　 3.帶空間刀補(bǔ)矢量的專用后置處理軟件的開發(fā)，為了提高加工效益，提出一種小角度的旋轉(zhuǎn)變換求解算法，對(duì)于五軸機(jī)床而言，A角度正負(fù)變換可以減少C角度的大范圍、大角度的旋轉(zhuǎn)，避免了刀具碰刀現(xiàn)象。以VC++6.0軟件為編程開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了兩個(gè)專用后處理軟件。