多軸聯(lián)動空間刀具半徑補償算法研究.pdf

1、目前，多軸聯(lián)動數(shù)控機床是高速、高精加工復雜曲面輪廓零件的關鍵設備，尤其是五軸聯(lián)動機床。然而，空間刀具半徑補償功能模塊是多軸聯(lián)動高檔型數(shù)控機床的重要功能模塊，其為提高編程效益和保證生產(chǎn)加工實時性而配備。在當今的機床市場，只有國外幾家知名企業(yè)生產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)才具備該功能，售價相當昂貴。就目前國內(nèi)機床而言，平面刀具半徑補償功能模塊已應用的非常成熟，而在多軸聯(lián)動數(shù)控加工中，刀具半徑補償是還處在研發(fā)階段。由于刀具相對于工件的旋轉(zhuǎn)、擺動，刀軸矢量時

2、刻變化，這使得空間刀具半徑補償較難實現(xiàn)，因此研究多軸聯(lián)動帶有空間刀具半徑補償功能模塊的數(shù)控系統(tǒng)不僅具有理論價值，還具有重大的現(xiàn)實意義。
　　 本論文主要分析了四、五軸聯(lián)動數(shù)控機床加工特點，總結了實現(xiàn)空間刀具半徑補償?shù)乃惴ê托杞鉀Q的關鍵性問題，提出了空間刀具半徑補償矢量和算法的表達形式，建立空間刀具半徑補償模型，針對四軸聯(lián)動A轉(zhuǎn)臺、四軸聯(lián)動B轉(zhuǎn)臺、五軸聯(lián)動A/C雙轉(zhuǎn)臺機床和端銑球刀加工工藝進行建模，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，實現(xiàn)了工件坐標系與名義坐標系之間的坐標變換，開發(fā)了一個五軸聯(lián)動3D刀具半徑補償專用后處理軟件和一個多軸聯(lián)動數(shù)控機床空間刀具半徑補償專用后處理軟件。
　　 本人具體的研究工作包括以下方面:
　　 1.調(diào)研了與課題相關的論文和專著，確定了研究對象、思路，建立了空間刀具半徑補償模型和算法的表達形式。
　　 2.通過UGNX6.0建模，對其CA

4、M模塊生成的刀位文件進行數(shù)據(jù)分析，計算出空間刀具半徑補償單位矢量，同時針對四軸聯(lián)動和五軸聯(lián)動回轉(zhuǎn)臺型機床運動模型，建立起工件坐標系與名義坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換關系式。
　　 3.帶空間刀補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，對于五軸機床而言，A角度正負變換可以減少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，開發(fā)了兩個專用后處理軟件。