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五軸加工中心后置處理技術(shù)

數(shù)控加工過程主要可以分為1、零件幾何造型，2、加工路徑的處理，3、生成刀位文件，4、后置處理，5、生成NC數(shù)控代碼，6、實施加工六個過程。

在UG中加工模塊的主要功能是創(chuàng)建工件幾何體加工的刀具路徑[23]。但是在加工模塊中生成的刀具軌跡路徑如果不經(jīng)后置處理就無法直接應(yīng)用到數(shù)控機床上進行工件加工 [24]。這是因為不同的機床廠家生產(chǎn)的各種機床運行條件是不完全相同的，有些機床的旋轉(zhuǎn)軸是水平放置，而另一些機床的旋轉(zhuǎn)軸為豎直放置，還有的一些機床在進行加工時卻可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動等。并且各種機床所使用到的控制系統(tǒng)也不盡相同，對于同一功能，在不同的數(shù)控系統(tǒng)中其數(shù)控代碼也不完全相同。這些與特定的機床相關(guān)的信息，卻并不包含在刀具位置源文件中。因此刀具位置源文件在進行加工之前必須進行相關(guān)的后置處理，以適應(yīng)不同機床和控制系統(tǒng)的特殊要求。這種根據(jù)各種機床的參數(shù)格式化前置處理生成的刀具位置源文件，并生成可以直接應(yīng)用于機床加工的NC代碼的過程稱之為后置處理[25]。

3.1后置處理主要任務(wù)

后置處理的根本任務(wù)是根據(jù)具體機床的運動結(jié)構(gòu)和控制指令格式[26]，將前置處理計算出的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機床各軸的運動數(shù)據(jù)，并按其控制指令的格式進行轉(zhuǎn)換，生成數(shù) 控機床的加工程序。其過程框圖如圖3.1所示。

3.2 五軸加工中心運動求解

加工中心的運動求解是為將前置處理生成的刀位文件中的刀位數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為被后置處理應(yīng)用的坐標軸的運動數(shù)據(jù)。常見的機床運動求解一般假設(shè)機床各坐標軸能夠處在相互垂直的理想狀態(tài)下，而不去考慮實際的機床誤差。本文主要涉及到的加工中心為華拓 5MC850-A 數(shù)控加工中心，其結(jié)構(gòu)形式為雙轉(zhuǎn)臺機床，旋轉(zhuǎn)軸為繞 X 軸做旋轉(zhuǎn)運動的A 軸和繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的 C 軸，所以接下來主要針對這一機床結(jié)構(gòu)展開運動求解。我們暫且把這種機床叫做“A-C 軸加工中心”，A-C 軸加工中心的運動鏈及坐標系統(tǒng)如圖 3.2 所示。
OwXwYwZw、0MXMYMZM和OtXtYtZt分別為工件、軸、刀具的坐標系。OtXtYtZt 和0MXMYMZM的坐標軸方向與機床坐標系相一致。各坐標系的原點位置如上圖所示。由于要將刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各軸間的運動數(shù)據(jù)，所以需將刀具坐標系OtXtYt^相對于工件坐標系OwXwYwZw進行運動轉(zhuǎn)換，它們間的運動轉(zhuǎn)換可分解為刀具坐標系OtXtYtZt相對于定軸坐標系OmXmYmZm的平行移動和工件坐標系OwXwYwZw相對于定軸坐標系 OmXmYmZm的轉(zhuǎn)動。

在初始位置時假定〇m在工件坐標系中的位置為矢量rm (rxryrz)。在刀具坐標系中刀位點的原始矢量為（000 )、方向矢量記為（00 1 ),加工中心的初始XYZ位置為 r^OxOyOj,而兩個旋轉(zhuǎn)軸的初始角度記為Oa和Oc.在工件坐標系的刀軸方向矢量為 u(uxuyuz),工件坐標系中的刀位點的位置矢量記為rg(gxgygz)。通過坐標變換得出：