五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究【無CAD圖】

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五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究論文.doc---(點(diǎn)擊預(yù)覽)

五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究開題報(bào)告.doc---(點(diǎn)擊預(yù)覽)

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關(guān) 鍵詞：: 五軸加工中心數(shù)控編程后置處理研究五軸加工中心數(shù)控編程后置處理研究

資源描述：: 五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究【無CAD圖】,五軸,加工,中心,數(shù)控,編程,后置,處理,研究,五軸加工中心,數(shù)控編程后置處理研究

內(nèi)容簡(jiǎn)介：: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究專業(yè) 名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化班級(jí) 學(xué) 號(hào) ：學(xué) 生姓名：指導(dǎo) 教師：填表日期年 3 月 5 日 2 一、選題的依據(jù)及意義：后置處理技術(shù)是隨著數(shù)控技術(shù)、早的數(shù)控程序都是手工編制，不存在后置處理問題。近年來，自動(dòng)編程具有編程速度快、精度高、穩(wěn) 定性好、更改方便和易于管理等特點(diǎn)，但是自動(dòng)編程經(jīng)過刀具軌跡計(jì)算產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件不能被機(jī)床識(shí)別，需要設(shè)法把刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控指令代碼，通過通信的方式輸入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，才能進(jìn)行零件的數(shù)控加工 1。因此，要把前置處理產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件、加工工藝參數(shù)與特定的機(jī)床特性文件、定義文件相結(jié)合，生成指定數(shù)控加工設(shè)備能夠識(shí)別的數(shù)控加工程序，該過程稱為后置處理（ 2。后置處理程序?qū)?著高檔數(shù)控加工中心、特殊結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的不斷出現(xiàn)，為其配置和開發(fā)合適的后置處理器愈顯重要，這對(duì)提高數(shù)控編程效率、擴(kuò)大前后置處理技術(shù)已經(jīng)成為后置處理系統(tǒng)分為通用后置處理系統(tǒng)和專用后置處理系統(tǒng)。通用后置處理系統(tǒng)是今后發(fā)展的方向，但在目前無論是國外還是國內(nèi)真正能夠做到完全通用后置處理系統(tǒng)幾乎沒有 3，因?yàn)橥ㄓ煤笾锰幚硎且詷?biāo)準(zhǔn)刀位數(shù)據(jù)、通用的數(shù)控指令為前提進(jìn)行考慮的 4。雖然國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (電子工業(yè)協(xié)會(huì) (刀位源文件、后置處理語句和數(shù)控指令都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但各數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商采用不盡相同的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控系統(tǒng)的指令格式多樣，由于競(jìng)爭(zhēng)需要還會(huì)采用一些非標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容 5，有些數(shù)控系統(tǒng)的擴(kuò)展功能己經(jīng)超出了前置處理刀位數(shù)據(jù)的規(guī)定格式，如樣條曲線、漸開線等，而目前的通用后置處理系統(tǒng)還只是考慮直線和圓弧 6，多數(shù)采用離散直線來逼近工件輪廓，零件形狀越復(fù)雜，數(shù)控程序量越大 7，而且多軸加工時(shí)還要考慮非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)、進(jìn)給速度的校核、特定數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工程序的生成等問題，以保障數(shù)控加工的安全、可靠 8。隨著產(chǎn)品加工精度及復(fù)雜程度的提高，使得數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展變化，造成通用后置處理器越來越難以適應(yīng)這種現(xiàn)狀。實(shí)踐表明，直接利用通用后置處理器生成的致數(shù)控加工過程 3 不能安全、可靠地進(jìn)行 9。專用后置處理器與相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)完全匹配，能充分發(fā)揮數(shù)控加工能力。瑞士產(chǎn)的高速五軸立式加工中心，它配置了速電主軸（主軸最高轉(zhuǎn)速為 20000 轉(zhuǎn) /分），可以在最佳的切削條件下，對(duì)從淬硬鋼到塑料的材料進(jìn)行加工。高速切削相對(duì)傳統(tǒng)加工有以下特點(diǎn)：一是提高生產(chǎn)效率。高速切削加工允許使用較大的進(jìn)給率，比常規(guī)切削加工提高 5 10 倍，單位時(shí)間材料切除率可提高3 6 倍；二是降低切削力。由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比，切削力至少可降低 30。這對(duì)于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細(xì)工件的切削加工成為可能；三是提高加工質(zhì)量。因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)時(shí)刀具切削的激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會(huì)造成工藝系統(tǒng)的受迫振動(dòng)，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保證了尺寸的精確性，實(shí)現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工；四是加工能耗低。由于單位功率的金屬切除率高、能耗低、工件的在制時(shí)間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率；五是簡(jiǎn)化加工工藝流程。常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進(jìn)行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工 10。針對(duì) 軸加工中心和控系統(tǒng) 11，通過逐一完成機(jī)床類型及技術(shù)參數(shù)定制、旋轉(zhuǎn)軸超限時(shí)的處理、數(shù)控系統(tǒng)定制、程序和刀軌參數(shù)的設(shè)置、據(jù)的定義和后置處理文件列表等具體內(nèi)容，最后獲得符合軸加工中心的后置處理器。五軸加工中心是加工復(fù)雜零件的現(xiàn)代化設(shè)備，由于五軸加工的復(fù)雜性，后置處理器的開發(fā)越來越復(fù)雜，近年來考慮到機(jī)床結(jié)構(gòu)和便于排屑等因素又出現(xiàn)了一些帶傾斜轉(zhuǎn)臺(tái)或者傾斜擺主軸頭的特殊結(jié)構(gòu)的五軸加工中心，這都對(duì)后置處理器的開發(fā)提出了新的要求，后置處理問題解決不好，輕則不能發(fā)揮加工設(shè)備的新功能和加工效率上的優(yōu)勢(shì)，造成大材小用，重則由于程序問題造成生產(chǎn)事故。因此本課題針對(duì) 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：置處理技術(shù)研究現(xiàn)狀關(guān)于通用后置處理器的開發(fā)和應(yīng)用，國外已經(jīng)非常成熟和普及，當(dāng)前所有的圖形交 4 互式自動(dòng)編程 12。如以圖形方式創(chuàng)建從二軸到五軸的后處理程序。其后置處理器主要由事件生成器、事件處理器和定義文件三部分組成，它們一起將刀具路徑轉(zhuǎn)換成為一系列數(shù)控機(jī)床能夠直接讀取和執(zhí)行的數(shù)控程序 13。而處理器完全針對(duì)應(yīng)用很廣泛的日本用開放式功能型數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)，允許用戶根據(jù)特定數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，在而定制出適合該特定數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的專用后置處理器。使用后再對(duì)該改動(dòng)后的 14。加拿大 0以上的可以讀取所覆蓋的制所覆蓋的樣英國 15 16 17。在國內(nèi)來說，比較成熟和普及的自動(dòng)編程制造工程師）軟件，它采用通用后置處理器，可以提供常見的數(shù)控系統(tǒng)后置處理格式，而且用戶還可以自定義專用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式 18。但該軟件有較大的局限性，只適用于一般的銑削加工，在解決果零件中涉及到孔的加工，將不能生成相應(yīng)的程序代碼 19。華中理工大學(xué)的張利波等人提出了一種基于配置文件的開放式數(shù)控編程通用后置處理模型，定義了配置文件的語法規(guī)則，給出了配置文件的在對(duì)于多軸數(shù)控加工的后置處理還是不能通用 20。程筱勝等人對(duì)南京航空航天大學(xué)的超人發(fā)了具有交互式圖形系統(tǒng)的通用后置處理程序，盡管該后置處理系統(tǒng)具有很好的可靠性和較強(qiáng)的通用性，但超人京航空航天大學(xué)的曾愛華等人，以通用化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的基本設(shè)計(jì)思想對(duì)通用后置處理系統(tǒng)作了總體的分析，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)作了具體描述，并為系統(tǒng)的通用化、實(shí)用化和商品化提供了必要的條件，但是該系統(tǒng)只能滿足一般的兩軸半和三軸數(shù)控銑加工自動(dòng)編程的需要 21。正因?yàn)槿绱?，專用后處理器開發(fā)已成為數(shù)控自動(dòng)編程的一個(gè)急需解決的熱點(diǎn)問題之一。 5 專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用不如通用后置處理器那樣成熟和普及，因?yàn)閷Ｓ煤笾锰幚砥魉鎸?duì)的各種數(shù)控系統(tǒng)的專用性、特殊性和互不兼容性等特點(diǎn)使得開發(fā)總工作量巨大，導(dǎo)致專用后置器開發(fā)相對(duì)薄弱。國外對(duì)專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用相當(dāng)重視，加拿大滑鐵盧大學(xué)機(jī)械系就以其實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái) 用現(xiàn)了專用后置處理器的開發(fā)，已在該加工中心得到了驗(yàn)證 22。國內(nèi)像信息產(chǎn)業(yè)部第 39所曹永新和任林杰就曾在武漢重型機(jī)械廠用的數(shù)控系統(tǒng)是國產(chǎn)的華中系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)就是經(jīng)濟(jì)，其缺陷是一般的自動(dòng)編程軟件中沒有支持它的后置處理器），專門為此數(shù)控系統(tǒng)和車床設(shè)計(jì)開發(fā)了其專用后置處理器將其集成到際加工效果良好。武漢工業(yè)學(xué)院陳文革和尹芳根據(jù) 02構(gòu)、控制系統(tǒng)的編程原理和通信接口的要求，對(duì)程序完全滿足數(shù)控編程加工的生產(chǎn)需要 23。廣東富士康模具公司的鄧德軍根據(jù) 610加工中心配置德國西門子擇功地為 610加工中心開發(fā)了專用后置處理器。韓建軍對(duì) 于一個(gè)回轉(zhuǎn)軸、三個(gè)移動(dòng)軸的 24。王啟富等人用開發(fā) 5。祝益軍針對(duì) C 環(huán)境下開發(fā)了后置處理軟件 26。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳輝等人基于發(fā)了并聯(lián)機(jī)床后置處理器，用于六軸或七軸并聯(lián)機(jī)床的后置處理 27。置處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) （ 1）面向通用化專用后置處理系統(tǒng)將機(jī)床特性直接編入后置處理程序中，只能適應(yīng)于一種或一個(gè)系列機(jī)床，對(duì)于不同的數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)床還必須要有不同的專用后置處理程序。而一般的通用后置處理系統(tǒng)將后置處理程序功能通用化，能針對(duì)不同類型的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀位原文件進(jìn)行后置處理，輸出數(shù)控程序。而且在一般情況下，通用后置處理系統(tǒng) 只要求輸入標(biāo)準(zhǔn)格式的刀位原文件，再結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件或機(jī)床特性文件，就可以輸出符合該數(shù)控系統(tǒng)指令集及格式的數(shù)控程序。除了以上優(yōu)點(diǎn)外 ,通用后置處理程序還采用開放結(jié) 6 構(gòu)，以數(shù)據(jù)庫文件方式，由用戶自行定義機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制指令格式，擴(kuò)充應(yīng)用系統(tǒng)，使其適合于各種機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)，具有通用性 , 因此通用后置處理器是后置處理技術(shù)發(fā)展的方向。 (2)面向高速加工高速數(shù)控加工，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、較小的切削深度和間距為加工特征的高效率、高精度數(shù)控加工方式，它不僅對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，對(duì)于加工工藝的規(guī)劃、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。普通數(shù)控加工中，成的數(shù)控程序量大，運(yùn)算時(shí)間長。高速數(shù)控加工中采用過控制點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)矢量和權(quán)三個(gè)變量來表達(dá)自由曲線，對(duì)復(fù)雜曲面加工的程序量可減少 1 2以上，加工時(shí)間縮短 1 3以上，加工精度更高。統(tǒng)生成生巨量微小直線數(shù)據(jù)，經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)換為接產(chǎn)生將已產(chǎn)生的巨量微小直線經(jīng)后置處理生成過轉(zhuǎn)換軟件，變換為第二種方法不存在將線性刀軌轉(zhuǎn)換成度特別高，但實(shí)現(xiàn)難度大。（ 3）校核與處理非線性運(yùn)動(dòng)誤差具運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)面與加工表面之間存在逼近誤差，根據(jù)誤差的大小決定走刀步長和加工帶寬度。尤其在多軸聯(lián)動(dòng)加工時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響，機(jī)床各坐標(biāo)線性插補(bǔ)的合成運(yùn)動(dòng)使得實(shí)際刀位運(yùn)動(dòng)偏離編程直線，產(chǎn)生非線性運(yùn)動(dòng)誤差。由于該誤差的大小與機(jī)床運(yùn) 動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，在通用化的前置處理中難以處理。因此，在后置處理中應(yīng)根據(jù)具體機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)非線性運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行校驗(yàn)，若誤差超出允許范圍，需對(duì)相應(yīng)的刀位點(diǎn)作修正處理。（ 4）發(fā)展到統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)信息通過標(biāo)準(zhǔn)接口的方式傳遞統(tǒng)，即使是在一體化的集成統(tǒng)中，信息的共享也只是單向的和單一的。 1997年歐共體提出了產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) 新定義了要求包括幾何數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)和制造特征 )，加上工藝的信息和刀具信息。直接產(chǎn)生加工程序來控制機(jī)床，不存在單獨(dú)的刀具路徑文件，廢棄了代碼，從而不再需要后置處理系統(tǒng)。目前中 7 較具代表性的研究項(xiàng)目有歐洲的國的本的相應(yīng)的現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)和統(tǒng)都需更新或廢棄，目前這不是短期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的事。三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：究內(nèi)容（ 1）通過置處理器設(shè)置機(jī)床參數(shù)、工程序格式和輸出文件格式，生成 (2)利用置處理器 ,實(shí)現(xiàn)模態(tài)輔助功能指令輸出和非模態(tài)輔助功能指令循環(huán) 32 的輸出。 (3)通過用戶自定義功能 ,以言為開發(fā)語言 ,實(shí)現(xiàn)在生成序的同時(shí)輸出總加工時(shí)間、每道工序的加工時(shí)間和刀具信息。 (4)專用后置處理程序與成。驗(yàn)方案 (1）了解控系統(tǒng) 和軸加工中心的機(jī)床結(jié)構(gòu) (2) 基于發(fā) 置處理程序 ,生成軸加工中心的特性數(shù)據(jù)文件 . (3) 根據(jù)實(shí)際加工過程和加工結(jié)果，修正理論并總結(jié)方法。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度標(biāo) 針對(duì)復(fù)雜曲面零件，基于現(xiàn)有的統(tǒng)和統(tǒng)，研究其自動(dòng)編程技術(shù)、走刀路徑規(guī)劃、后置處理技術(shù) 。要特色（ 1）實(shí)現(xiàn)了在通用后置處理基礎(chǔ)上快速有效地開發(fā)數(shù)控機(jī)床的專用后置處理器，解決了用高級(jí)計(jì)算機(jī)語言從頭編寫專用后置處理器的繁瑣過程。（ 2）運(yùn)用成的數(shù)控加工程序無需手工修改就可以直接輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行產(chǎn)品加工，從而解決了通用后置處理器產(chǎn)生的數(shù)控程序需人工進(jìn)行二次修改的繁瑣過程。（ 3）充分發(fā)揮了而使加工中心的強(qiáng)大功能得到了充分的發(fā)揮。 8 （ 4）有效地解決了體化技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。作進(jìn)度 1. 開題報(bào)告、查閱資料、外文翻譯（ 6000 字符 ) 3 周 2. 研究控系統(tǒng)和 3 周 3. 生成軸加工中心的特性數(shù)據(jù)文件 2 周 4. 輸出模態(tài)和非模態(tài)輔助功能指令 3 周 5. 輸出總加工時(shí)間、每道工序的加工時(shí)間和刀具信息 2 周 G 集成 1 周 7. 撰寫畢業(yè)論文 3 周 8. 答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 1 周五、參考文獻(xiàn) 1 周濟(jì) ,周艷紅 ,數(shù)控加工技術(shù) ,北京 :國防工業(yè)出版社 ,2002 2 劉雄偉 ,數(shù)控加工理論與編程技術(shù) ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2002 3 司北京辦事處 , 尋求完美的后置處理程序 , 制造業(yè) 信息化 ,2003,(4):994 王衛(wèi)兵 ,X 數(shù)控編程實(shí)用教程 ,北京 :清華大學(xué)出報(bào)社 ,2004 5 李佳 ,朱心雄 ,通用后置處理系統(tǒng)介紹 ,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 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,王知行等 ,基于哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2002, (5): 83南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 論控編程后置處理技術(shù) 數(shù)控加工技術(shù)是在數(shù)控機(jī)床上依靠序進(jìn)行零件加工的自動(dòng)化加工方法，具有高效率、高精度與高柔性的特點(diǎn)。數(shù)控加工技術(shù)可有效解決復(fù)雜、精密和小批多變零件的加工問題，能夠充分適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。它是加工執(zhí)行單元，是現(xiàn)代自動(dòng)化、柔性化及數(shù)字化生產(chǎn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。隨著航空、汽車、造船和模具制造等工業(yè)的發(fā)展，越來越多的復(fù)雜曲面應(yīng)用于工程之中。包含復(fù)雜曲面的大型零件和模具的制造越來越離不開數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工技術(shù)。同時(shí)，由于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求的不斷提高，對(duì)復(fù)雜曲面加工的數(shù)控機(jī)床性能和相應(yīng)的數(shù)控加工技術(shù)也提出了更高的要求。五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中難度最大，應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)之一，它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體。目前，多采用五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工方法來完成復(fù)雜曲面的加工。飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、船用螺旋槳、泵類葉輪等都是五坐標(biāo)加工的典型例子。后置處理技術(shù)是隨著數(shù)控技術(shù)、術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。最早的數(shù)控程序都是手工編制，不存在后置處理問題。近年來，自動(dòng)編程件取代了手工編程，它具有編程速度快、精度高、穩(wěn)定性好、更改方便和易于管理等特點(diǎn)，但是自動(dòng)編程經(jīng)過刀具軌跡計(jì)算產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件不能被機(jī)床識(shí)別，需要設(shè)法把刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控指令代碼，通過通信的方式輸入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，才能進(jìn)行零件的數(shù)控加工 1。因此，要把前置處理產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件、加工工藝參數(shù)與特定的機(jī)床特性文件、定義文件相結(jié)合，生成指定數(shù)控加工設(shè)備能夠識(shí)別的數(shù)控加工程序，該過程稱為后置處理（ 2。后置處理程序?qū)?統(tǒng)通過機(jī)床的統(tǒng)與機(jī)床數(shù)控加工緊密結(jié)合起來。隨著高檔數(shù)控加工中心、特殊結(jié)構(gòu)數(shù) 控機(jī)床的不斷出現(xiàn)，為其配置和開發(fā)合適的后置處理器愈顯重要，這對(duì)提高數(shù)控編程效率、擴(kuò)大體化技術(shù)的應(yīng)用范圍具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義，目前后置處理技術(shù)已經(jīng)成為術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。控編程后處理技術(shù)研究現(xiàn)狀后置處理系統(tǒng)分為通用后置處理系統(tǒng)和專用后置處理系統(tǒng)。通用后置處理系統(tǒng)一般按照具有代表性的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的編程規(guī)范及特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，它直接支持這類數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)它也支持用戶根據(jù)特定的數(shù)控系統(tǒng)編程格式對(duì)它進(jìn)行二次開發(fā)。關(guān)于通用后置處理器的開發(fā)和應(yīng)用，國外已經(jīng) 非常成熟和普及，當(dāng)前所有的圖形交互式自動(dòng)編程 3。如以圖形方式創(chuàng)建從二軸到五軸的后處理程序。其后置處理器主要由事件生成器、事件處理器和定義文件三部分組成，它們一起將刀具路徑轉(zhuǎn)換成為一系南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 列數(shù)控機(jī)床能夠直接讀取和執(zhí)行的數(shù)控程序 4。而處理器完全針對(duì)應(yīng)用很廣泛的日本用開放式功能型數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)，允許用戶根據(jù)特定數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，而定制出適合該特定數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的專用后置處理器。使用后再對(duì)該改動(dòng)后的 5。加拿大 0以上的可以讀取所覆蓋的制所覆蓋的樣英國 6 7 8。在國內(nèi)來說，比較成熟和普及的自動(dòng)編程制造工程師）軟件，它采用通用后置處理器，可以提供常見的數(shù)控系統(tǒng)后置處理格式，而且用戶還可以自定義專用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式 9。但該軟件有較大的局限性，只適用于一般的銑削加工，在解決果零件中涉及到孔的加工，將不能生成相應(yīng)的程序代碼 10。華中理工大學(xué)的張利波等人提出了一種基于配置文件的開放式數(shù)控編程通用后置處理模型，定義了配置文件的語法規(guī)則，給出了配置文件的在對(duì)于多軸數(shù)控加工的后置處理還是不能通用 11。北京航空航天大學(xué)的曾愛華等人，以通用化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的基本設(shè)計(jì)思想對(duì)通用后置處理系統(tǒng)作了總體的分析，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)作了具體描述，并為系統(tǒng)的通用化、實(shí)用化和商品化提供了必要的條件，但是該系統(tǒng)只能滿足一般的兩軸半和三軸數(shù)控銑加工自動(dòng)編程的需要 12。正因?yàn)槿绱耍瑢Ｓ煤筇幚砥鏖_發(fā)已成為數(shù)控自動(dòng)編程的一個(gè)急需解決的熱點(diǎn)問題之一。專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用不如通用后置處理器那樣成熟和普及，因?yàn)閷Ｓ煤笾锰幚砥魉鎸?duì)的各種數(shù)控系統(tǒng)的專用性、特殊性和互不兼容性等特點(diǎn)使得開發(fā)總工作量巨大，導(dǎo)致專用后置器開發(fā)相對(duì)薄弱。國外對(duì)專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用相當(dāng)重視，加拿大滑鐵盧大學(xué)機(jī)械系就以其實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái) 用現(xiàn)了專用后置處理器的開發(fā)，已在該加工中心得到了驗(yàn) 證 13。國內(nèi)像信息產(chǎn)業(yè)部第 39所曹永新和任林杰就曾在武漢重型機(jī)械廠用的數(shù)控系統(tǒng)是國產(chǎn)的華中系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)就是經(jīng)濟(jì)，其缺陷是一般的自動(dòng)編程軟件中沒有支持它的后置處理器），專門為此數(shù)控系統(tǒng)和車床設(shè)計(jì)開發(fā)了其專用后置處理器將其集成到際加工效果良好。武漢工業(yè)學(xué)院陳文革和尹芳根據(jù) 3 （ 02構(gòu)、控制系統(tǒng)的編程原理和通信接口的要求，對(duì)程序完全滿足數(shù)控編程加工的生產(chǎn)需要 14。廣東富士康模具公司的鄧德軍根據(jù) 610加工中心配置德國西門子擇功地為 610加工中心開發(fā)了專用后置處理器。韓建軍對(duì) 于一個(gè)回轉(zhuǎn)軸、三個(gè)移動(dòng)軸的 15。王啟富等人用開發(fā) 6。祝益軍針對(duì) C 環(huán)境下開發(fā)了后置處理軟件 17。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳輝等人基于發(fā)了并聯(lián)機(jī)床后置處理器，用于六軸或七軸并聯(lián)機(jī)床的后置處理 18。綜上所述：通用后置處理系統(tǒng)是今后發(fā)展的方向，但在目前無論是國外還是國內(nèi)真正能夠做到完全通用后置處理系統(tǒng)幾乎沒有 19，因?yàn)橥ㄓ煤笾锰幚硎且詷?biāo)準(zhǔn)刀位數(shù)據(jù)、通用的數(shù)控指令為前提進(jìn)行考慮的 20。雖然國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(電子工業(yè)協(xié)會(huì) (刀位源文件、后置處理語句和數(shù)控指令都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但各數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商采用不盡相同的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控系統(tǒng)的指令格式多樣，由于競(jìng)爭(zhēng)需要還會(huì)采用一些非標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容 21，有些數(shù)控系統(tǒng)的擴(kuò)展功能己經(jīng)超出了前置處理刀位數(shù)據(jù)的規(guī)定格式，如樣條曲線、漸開線等，而目前的通用后置處理系統(tǒng)還只是考慮直線和圓弧 22，多數(shù)采用離散直線來逼近工件輪廓，零件形狀越復(fù)雜，數(shù)控程序量越大 23，而且多軸加工時(shí)還要考慮非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)、進(jìn)給速度的校核、特定數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工程序的生成等問題，以保證數(shù)控加工安全、可靠的進(jìn)行 24。隨著產(chǎn)品加工精度及復(fù)雜程度的提高，使得數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展變化，造成通用后置處理器越來越難以適應(yīng)這種現(xiàn)狀。目前，雖然國內(nèi)很多制造企業(yè)擁有了先進(jìn)的五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床，但真正能充分發(fā)揮五坐標(biāo)加工功能的還為數(shù)不多，并且多數(shù)企業(yè)在購買機(jī)床的同時(shí)，沒有對(duì) 件引起足夠的重視，在實(shí)際加工中普遍遇到了問題。例如，中國電子科技集團(tuán)某電子研究所 2004 年引進(jìn)的五軸數(shù)控加工中心，由于件的后置處理問題，導(dǎo)致該機(jī)床一直無法進(jìn)行五軸加工，只能作為普通的三軸數(shù)控機(jī)床使用。實(shí)踐表明，直接利用通用后置處理器生成的碼一般都與用戶使用的數(shù) 控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的要求不符，不能生成正確的加工程序，導(dǎo)致數(shù)控加工過程不能安全、可靠地進(jìn)行，并且通用后置處理器不能輸出機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)所特有的輔助功能，使得數(shù)控機(jī)床特性功能的利用受到影響 25。軸加工中心配置的控系統(tǒng)，具有特有的輔助功能。例如，輔助功能以在傾斜軸定位時(shí)保持刀尖位置不變；輔南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 助功能以實(shí)現(xiàn)刀具的短路徑行程；循環(huán) 32 功能可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)路徑之間的輪廓平滑過渡（無論補(bǔ)償與否），刀具與工件表面保持接觸。但這些輔助功能不能在用后置處理器中直接調(diào)用。在這種情況下，通過本課題的研究解決這個(gè)難題，對(duì)于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的推廣，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。要研究內(nèi)容本論文基于 X 系統(tǒng)，針對(duì) 床和體的工作內(nèi)容包括： (1)通過置處理器設(shè)置機(jī)床參數(shù)、工程序格式和輸出文件格式，生成軸加工中心的特性數(shù)據(jù)文件。 (2)利用置處理器 ,實(shí)現(xiàn)模態(tài)輔助功能指令輸出和非模態(tài)輔助功能指令循環(huán) 32 的輸出。 (3)通過用戶自定義功能 ,以實(shí)現(xiàn)在生成道工序的加工時(shí)間和刀具信息。 (4)專用后置處理程序與成。第二章置處理器介紹 G 提供的后置處理方法功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富，為用戶提供了集成最先進(jìn)的技術(shù)和一流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的解決方案，能夠把任何產(chǎn)品構(gòu)想付諸于實(shí)際。型、裝配、加工、仿真和分析等領(lǐng)域的操作功能。具、電器、汽車、化工及航天領(lǐng)域 26。圖形后置處理模塊 G/前應(yīng)用最多的是 7。形后置處理模塊圖形后置處理模塊 *，機(jī)床數(shù)據(jù)文件包含對(duì)刀位源文件進(jìn)行后置處理時(shí)所需的機(jī) 床數(shù)據(jù)。時(shí) * 采用圖形后置處理模塊先需要將用機(jī)床數(shù)據(jù)文件生成器建立機(jī)床數(shù)據(jù)文件，然后運(yùn)行定刀位源文件和機(jī)床數(shù)據(jù)文件，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù)文件中的指令對(duì)刀位源文件進(jìn)行后置處理，最后輸出數(shù)控加工程序 28。 G 后置處理器以 5 加工刀路軌跡作為輸入，輸出符合機(jī)床控制系統(tǒng)要求的戶可以通過后通過成任意復(fù)雜機(jī)床的后處理 29，圖 2 (1)件生成器）將事件傳給件是后置處理的一個(gè)數(shù)據(jù)集，用來控制機(jī)床的每一個(gè)動(dòng)作。事件生成器提取零件的刀具路徑信息，并將其作為事件和參數(shù)傳遞到加工輸出管理器。 (2)件處理文件這個(gè)文件是用言寫成，定義了每一個(gè)事件的處理方式。它可以通過 (3)件定義文件定義事件處理后輸出的數(shù)據(jù)格式。它可以通過 (4)工輸出管理器）簡(jiǎn)稱內(nèi)部刀軌數(shù)據(jù)加載給解釋程序，并打開 (5)輸出文件） (6)處理用戶界面文件通過它用戶可利用圖 2處理流程圖事件生成器、事件處理器和事件定義文件是相關(guān)聯(lián)的，它們結(jié)合在一起把 30。采用立后處理文件的過程，如圖 2示。后置處理必須具備兩個(gè)要素 :軌數(shù)據(jù)在置處理器由事件管理器和定義文件構(gòu)成。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 首先由事件生成器提取刀軌信息，并將刀軌信息整理成事件和變量后，傳遞到加工輸出管理器進(jìn)行處理，加工輸出管理器把帶有相關(guān)數(shù)據(jù)信息的事件傳遞到事件管理器，由事件管理器對(duì)事件進(jìn)行處理，處理結(jié)果再返回到加工輸出管理器，加工輸出管理器再根據(jù)定義文件來決定要輸出的加工程序的輸出格式并輸出，直到結(jié)束。采用系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生三個(gè)文件。一個(gè)是事件定義文件(*包含了指定機(jī)床控制系統(tǒng)的靜態(tài)信息和程序格式；一個(gè)是事件處理文件 (*定義了每一個(gè)事件的處理方式，決定導(dǎo)軌源文件中每個(gè)事件如何處理，并決定反饋什么變量和數(shù)據(jù)給加工輸出管理器，事件處理文件結(jié)構(gòu)是由言編寫而成的；還有一個(gè)是后處理用戶界面文件 (*通過它用戶可利用并可進(jìn)行用戶化后處理。圖 2G/立后處理文件的過程圖 G/要參數(shù) 使用立后處理時(shí)，戶界面分成 5 個(gè)大項(xiàng)，分別是：床參數(shù)）、序和刀軌參數(shù)）、 N/C 據(jù)格式）、出參數(shù)）和處理文件預(yù)覽）。當(dāng)一個(gè)大項(xiàng)選定后，里面還有許多小項(xiàng)參數(shù)需要設(shè)定。（ 1）機(jī)床參數(shù)屬性項(xiàng) 在機(jī)床參數(shù)項(xiàng)中，選擇合適的機(jī)床類型，設(shè)置機(jī)床坐標(biāo)軸行程、機(jī)床回零點(diǎn)位置、直線軸插補(bǔ)最小分辨率（控制系統(tǒng)可分辨的最小長度）、機(jī)床快速移動(dòng)速度等。由于機(jī)查閱機(jī)床 / 控制系統(tǒng)手冊(cè) U G / P o s t B u i l d e r 測(cè)試機(jī)床類型執(zhí)行后處理生成 / 編輯 T c 生成 / 編輯 d e 測(cè)試 U G / P o s t 不能滿足要求時(shí) E r r o r 特殊機(jī)床銑、車、車銑、線切割 E r r o r 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 床類型不同，機(jī)床參數(shù)項(xiàng)的內(nèi)容也會(huì)不同，甚至機(jī)床軸數(shù)不同、旋轉(zhuǎn)軸方式有差異，機(jī)床參數(shù)項(xiàng)的內(nèi)容也不同。（ 2）程序和刀軌參數(shù)屬性項(xiàng) 在程序和刀軌參數(shù)項(xiàng)中可以定義、修改和用戶化與數(shù)控加工程序相關(guān)的參數(shù)，機(jī)床所具有的 G、 M 代碼，同一行中字地址的輸出順序。程序項(xiàng)由五個(gè)序列組成，分別是程序頭（操作頭（刀軌（操作尾（和程序尾（用戶可以在除刀軌序列外的四個(gè)序列中加入用戶自定義特殊后置處理輸出命令程序行等，它既可以是用戶命令，也可以是操作信息，還可以是自定義的程序行，對(duì)于用戶自定義程序行可以在用戶命令項(xiàng)添加自定義的后置處理代碼，從而形成特殊的后置處理命令。圖 2示為用戶自定義命令部分，左側(cè)是用戶自定義程序行，用戶在右側(cè)添加代碼。圖 2戶自定義命令部分（ 3） N/C 數(shù)據(jù)格式定義屬性項(xiàng) 在 N/C 數(shù)據(jù)格式定義屬性項(xiàng)主要是定義 N/C 輸出格式，它包括程序行（字（格式（其它數(shù)據(jù)（在程序行項(xiàng)主要定義在每一個(gè)程序行中有哪些字，以及它們之間的順序，可以在這里編輯、新建程序行或刪除不用的程序行；在字項(xiàng)可以定義后處理中每個(gè)字的相關(guān)參數(shù)，如最大值、最小值、模態(tài)等；在格式項(xiàng)定義采用相應(yīng)格式的字類型是實(shí)數(shù)、整數(shù)或字符串等，一旦更改其中參數(shù)，所有采用這種格式的字地址都會(huì)更改；在其它數(shù)據(jù)項(xiàng)可以定義一些與程序本身無關(guān)的數(shù)據(jù)格式，如：程序行號(hào)、字間隔、行結(jié)束符號(hào)等。（ 4）輸出參數(shù)項(xiàng) 輸出參數(shù)項(xiàng)共有兩個(gè)子參數(shù)項(xiàng)，分別是表文件）和他控制）。在輸出參數(shù)項(xiàng)中允許用戶生成控制列表文件，該文件包含了整個(gè)后處理過程的 X、 Y、 Z 坐標(biāo)值，第 4 軸角度，第 5 軸角度，進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)速等信息。用戶還可以定義控制列表文件的后綴名。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 （ 5）后處理文件預(yù)覽后處理文件預(yù)覽允許用戶在保存后處理之前檢查定義文件和事件處理文件的改動(dòng)。新的內(nèi)容顯示在上面的窗口中，舊的內(nèi)容顯示在下面的窗口中。軸加工中心及配置的數(shù)控系統(tǒng)介紹 00 軸聯(lián)動(dòng) 高速加工中心是面向中小型復(fù)雜零件的精密加工的機(jī)型，如圖 2示。它采用最新的材料和技術(shù)，保證了多軸部件大功率高速度加工時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，并結(jié)合了米克朗高速主軸技術(shù)的成果， 00 主軸轉(zhuǎn)速范圍可從用于傳統(tǒng)切削的 12000r/用于高速切削各種材料的 20000r/高性能主軸配合圓形回轉(zhuǎn) /擺動(dòng)工作臺(tái)，可以滿足多種類型的切削任務(wù)。機(jī)床主要參數(shù) 如下：主軸： X Y Z B C 結(jié)構(gòu)：雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu) 工作行程： X 軸 :600 軸 :450 軸 :450作臺(tái)面： 450 轉(zhuǎn)軸范圍： +30（ B 軸），雙向 360（ C 軸）主軸轉(zhuǎn)速： 20 - 20000 轉(zhuǎn) /分主軸最大功率： 30 千瓦刀庫容量： 30 把 /3A 圖 2轉(zhuǎn)臺(tái)五軸加工中心 00 軸聯(lián)動(dòng) 高速加工中心與 30 數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)高速切削工藝，用話式編程語言編寫常規(guī)加工程序，在系統(tǒng)中配有三維的交互式編程環(huán)境，可以及時(shí)對(duì)代碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和刀路驗(yàn)證，交互式的圖形顯示可將編程輪廓的每個(gè)加工步驟圖形化地顯示在屏幕上。在運(yùn)行一個(gè)程南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 序的同時(shí)，還能輸入或測(cè)試另一個(gè)程序。系統(tǒng)同時(shí)也支持用式（即 G 代碼）和式的編程。 30 提供了刀具中心點(diǎn)管理控制、 3D 刀具補(bǔ)償功能、支持傾斜面以及圓柱表面加工等功能。 30 最多可以控制 12 個(gè)軸，也可由程序來定位主軸。控系統(tǒng)的數(shù)控程序格式 30 數(shù)控系統(tǒng)支持話編程格式（ H 代碼）和程格式（ G 代碼），其中前者是特有格式。本課題的數(shù)控程序的輸出格式選取 H 代碼格式，數(shù)控程序通常都是以字母和數(shù)字表示其文件名，以擴(kuò)展名，但默認(rèn)的記事本格式仍可以識(shí)別，即記事本格式也可以輸入到加工中心進(jìn)行加工。軸加工中心的數(shù)控格式主要有以下幾個(gè)部分：（ 1）程序頭：主要包括加工中心數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的一些特定的格式和控制主軸及冷卻液的相關(guān)程序行，如圖 2示。軸加工中心數(shù)控加工程序須以“ 件名”開頭，如圖中的第一行。第二、三行是設(shè)定毛坯的尺寸，以“ 頭。以下是調(diào)用刀具、控制主軸等程序行。圖 2軸加工中心程序頭格式（ 2）程序主體程序主體主要是刀心點(diǎn)的坐標(biāo)值，如圖 2示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 2軸加工中心程序的主體（ 3）程序尾程序尾主要包括主軸停轉(zhuǎn)（冷卻液關(guān)閉（停止程序運(yùn)行（以“ 件名”結(jié)束，如圖 2示。圖 2軸加工中心程序尾格式轉(zhuǎn)臺(tái)五坐標(biāo)后置處理算法從刀位計(jì)算方法可以看出，對(duì)于五坐標(biāo)數(shù)控加工，刀位文件中刀位的給出形式為刀心坐標(biāo)和刀軸矢量，在后置處理過程中，需要將它們轉(zhuǎn)換為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。對(duì)于不同類型運(yùn)動(dòng)關(guān)系的數(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。一般來說，五坐標(biāo)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)的的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo) A、 B、 C 中的任意五個(gè)坐標(biāo)的線性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，如圖 2示。雙轉(zhuǎn)臺(tái)五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是由 X、 Y、 Z、 B、 C 這五個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)組成的，其中 B、 C 軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都是通過機(jī)床的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，故稱為雙轉(zhuǎn)臺(tái)。如圖 2件可繞坐標(biāo)軸 Y 擺動(dòng) B 角；工件可繞坐標(biāo)軸 Z 轉(zhuǎn)動(dòng) C 角；工作臺(tái)回轉(zhuǎn)與 Z 軸一致；機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系為YZ， d，刀心0 0 0 0,C C Cx y z；刀軸矢量 a（單位矢量）在工件坐標(biāo)系中為 ,x y za a a31。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 2床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo) 圖 2坐標(biāo)加工刀軸矢量轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系本文結(jié)合雙轉(zhuǎn)臺(tái)五坐標(biāo)加工中心的特點(diǎn)來介紹 X、 Y、 Z、B、 C 這五個(gè)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床后置處理算法。由于帶 B、 C 軸的五軸機(jī)床特點(diǎn)之一便是：其刀軸既可以繞 Z 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)到（ +X）（ +Z）平面上，也可以繞 Z 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)到（ +Z）平面上，如圖 2示。所以這種運(yùn)動(dòng)關(guān)系如果處理不當(dāng)，容易導(dǎo)致“ Y 坐標(biāo)負(fù)向超程問題”的出現(xiàn)。所謂 Y 坐標(biāo)的負(fù)向超程是指 Y 坐標(biāo)的負(fù)向運(yùn)動(dòng)（指刀具相對(duì)于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)）超越了工作臺(tái)臺(tái)面的限制極限值負(fù)向超程問題的出現(xiàn)容易導(dǎo)致刀具與工作臺(tái)面的干涉及報(bào)廢零件等不良后果。所以在做后置處理算法分析時(shí)，將兩種轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系分開討論有助于解決 Y 坐標(biāo)的負(fù)向超程問題。下面分別給出這兩種不同轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系下的兩種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算公式： a）刀軸矢量繞 Z 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) b）刀軸矢量繞 Z 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 2坐標(biāo)加工刀軸矢量繞 Z 軸的兩種轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系令刀軸矢量 a 為自由矢量，首先將刀軸的起點(diǎn)移到工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，然后將刀軸矢量繞 Z 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)到（ +X）（ +Z）平面上，再將刀軸矢量繞 Y 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)到與 Z 坐標(biāo)方向一致。（ 1）在求解的第一步中，將刀軸矢量繞 Z 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)到（ +X）（ +Z）平面上南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 22r c t a n ( a 0 )9 0 ( a = 0 ) 1 8 0 a r c t a n ( a 0 )9 0 ( a = 0 ) 1 8 0 a r c t a n ( a 0 ) （ 2 0 a r c t a n 0r c t a n 0r c t a n 0 a r c t a n 0 （ 2 （當(dāng) 0時(shí)，令 a r c ta n 9 0） 0 0 0000 0 0c o s c o s c o s s i n s i n s i ns i n c o ss i n c o s s i n s i n c o s c o CX x B C y B C z B d BY x C y CZ x B C y B C z B d B （ 2 從式 2 2以看出，兩種計(jì)算方法求得的 Y 值正好相反。軸加工中心后置處理的研究用立機(jī)床特性數(shù)據(jù)文件置機(jī)床參數(shù) 啟動(dòng) 建五軸后處理文件（圖 3在新建對(duì)話框中從選擇雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸（ 5銑床類型，控制系統(tǒng)選擇后系統(tǒng)顯示性頁面，通過該頁面設(shè)定參數(shù)以符合機(jī)床參數(shù)的要求。在面的左面結(jié)構(gòu)窗口中單擊點(diǎn)，分別設(shè)置機(jī)床參數(shù)。點(diǎn)的機(jī)床參數(shù)，如圖 3示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 3立新的后處理圖 3定機(jī)床行程極限參數(shù)設(shè)置是重點(diǎn)。第四旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)的設(shè)置，需要在旋轉(zhuǎn)軸配置（，設(shè)置兩根旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)主體、旋轉(zhuǎn)平面和代號(hào)。軸加工中心的第四軸代號(hào)為 B，第五軸代號(hào)為 C，旋轉(zhuǎn)主體為工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)平面分別為面和面，如圖 3示。下面，需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)精度（最大旋轉(zhuǎn)速度（樞軸距離（軸旋轉(zhuǎn)方向（軸方向（旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)范圍（旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的位置（參數(shù) 32。樞軸距離是兩根旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離。軸旋轉(zhuǎn)方向定義是否采用右手螺旋法則，是則設(shè)置為正轉(zhuǎn)（否設(shè)置為反轉(zhuǎn)（軸方向（義工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，可以用下面兩種方法 33：絕對(duì)位置法（代數(shù)值表示工作臺(tái)的角度位置。位置角度增大時(shí)工作臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，減小時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。相對(duì)位置法（絕對(duì)值表示工作臺(tái)的角度位置，代數(shù)符號(hào)僅僅表明工作臺(tái)到達(dá)該位置的旋轉(zhuǎn)方向，正號(hào)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，負(fù)號(hào)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第四旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)的設(shè)置，如圖 3示。機(jī)床參數(shù)設(shè)定結(jié)束后，單擊鈕，顯示出雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸銑床簡(jiǎn)圖（圖 3 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 3義機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸配置圖 3設(shè)定第四旋轉(zhuǎn)軸參數(shù) 圖 3轉(zhuǎn)臺(tái)五軸銑床簡(jiǎn)圖置程序的格式一個(gè) 序分成五個(gè)序列，即程序開始、程序結(jié)束、操作開始、操作結(jié)束和刀軌路徑事件。序列由一系列有序的事件組成。在序列的對(duì)話框中有一些標(biāo)記（在標(biāo)記下面可以添加一系列程序段（以決定所輸出序的內(nèi)容和組成。程序開始序列（定義程序開始時(shí)需要輸出的程序行，一個(gè) 序只有一個(gè)程序開始事件，如圖 3 操作開始序列（采用 X 軟件數(shù)控編程時(shí)，把每一道加工工序稱為一項(xiàng) “操作 ”。操作開始序列定義了從操作開始到第一個(gè)切削運(yùn)動(dòng)之間的事件，包括自動(dòng)換刀（手動(dòng)換刀（接近運(yùn)動(dòng)（初始運(yùn)動(dòng)（進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)（首次切削（，如圖 3示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 3 程序開始序列圖 3 操作開始序列刀具路徑事件（刀具路徑事件包括床控制事件）、工運(yùn)動(dòng)）和循環(huán)）三項(xiàng)內(nèi)容。機(jī)床控制事件主要定義如進(jìn)給、換刀、冷卻液、公英制等事件的格式 34，如圖 3示。加工運(yùn)動(dòng)定義后處理如何處理刀位軌跡源文件中的圖 3示。當(dāng)進(jìn)給速度大于 0 或大于最大進(jìn)給速度時(shí)，系統(tǒng)采用速移動(dòng)）來處理；當(dāng)進(jìn)給速度不為 0 或小于最大進(jìn)給速度時(shí)，系統(tǒng)采用性移動(dòng)）來處理；當(dāng)出現(xiàn)圓弧插補(bǔ)或圓弧運(yùn)動(dòng)事件時(shí)，系統(tǒng)采用弧運(yùn)動(dòng)）來處理。鉆循環(huán)定義當(dāng)進(jìn)行孔加工循環(huán)時(shí)，系統(tǒng)如何處理這類事件，并定義輸出格式。操作結(jié)束序列（操作結(jié)尾定義從最后退刀運(yùn)動(dòng)到操作結(jié)束之前的事件。在每個(gè)操作結(jié)尾處出現(xiàn)的程序行應(yīng)放在這里，如果只出現(xiàn)一次應(yīng)放在程序結(jié)尾位置。操作尾添加消消軸停轉(zhuǎn)），卻液關(guān)閉）， L 91（抬刀）， L 0 F B、 C 回零） ,如圖 3 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 3 圖 3 加工運(yùn)動(dòng)設(shè)置程序結(jié)束序列（程序結(jié)尾定義程序結(jié)束時(shí)需要輸出的程序行，一個(gè) 圖 3 圖 3操作結(jié)束序列圖 3程序結(jié)束序列置程序段格式在需要設(shè)置工程序段格式。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 準(zhǔn)備功能代碼它是使機(jī)床準(zhǔn)備好某種工作方式的指令，如命令機(jī)床走直線或圓弧運(yùn)動(dòng)、固定循環(huán)運(yùn)動(dòng)、刀具補(bǔ)償、指定坐標(biāo)平面或坐標(biāo)偏置等。 30 數(shù)控系統(tǒng)除準(zhǔn)格式外，還有自定義格式，例如用 L、 C C 別代替因此，定義準(zhǔn)備功能代碼時(shí)要根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的具體規(guī)定。當(dāng)它具備有兩種或更多格式時(shí)，在一個(gè) 工程序中，它只允許使用一種格式。輔助功能代碼它是控制機(jī)床某一輔助動(dòng)作的指令，如主軸開、停，冷卻液開、關(guān)等。 30 常用的輔助功能代碼，除準(zhǔn)規(guī)定的之外，還有許多是自定義的，例如，小量潤滑液和吹塵三項(xiàng)功能，而開潤滑脂、指令，在準(zhǔn)中沒有定義。在，設(shè)置 M 代碼與 G 代碼的操作方法類似。定義功能代碼格式除了 G、 M 代碼之外， 30 數(shù)控系統(tǒng)還規(guī)定了其它功能代碼的格式。這里改變 X、 Y、 Z 的數(shù)據(jù)格式為變 D 的數(shù)據(jù)格式為把刀補(bǔ)最大值改為999。如圖 3示。圖 3功能代碼格式定義定義功能代碼順序為了檢查程序方便，需要規(guī)定功能代碼排列順序。排列順序?qū)⒇瀼赜谏傻?工程序中，在整個(gè)后處理過程中都有效。調(diào)整后的代碼順序如圖 3示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 3功能代碼順序定義據(jù)格式定義在據(jù)定義項(xiàng)中首先選擇程序行（，選擇直線運(yùn)動(dòng)事件添加字（項(xiàng)中選擇第四軸下的 B 自定義表達(dá)式，將字拖到程序行中字表達(dá)式定義中輸入“ $)”代表第四軸旋轉(zhuǎn)角度值，設(shè)置大值最小值 +30。同樣的方式也可以將第五軸代碼 C 添加到 B 后面。設(shè)定程序起始序號(hào)從 1 開始，增量為 1。置輸出文件刀位文件經(jīng)過后置處理，可以用車間工藝文件和工程序的形式輸出，后綴名分別為者包括序中使用的刀具、操作和加工方法清單等 35。通過在圖 3示的窗口中進(jìn)行勾選，可以確定車間工藝文件和工程序的內(nèi)容。 a) b) 圖 3設(shè)置輸出文件選項(xiàng)窗口南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 出輔助功能指令 30 數(shù)控系統(tǒng)除了準(zhǔn)輔助功能（如）以外，還具備很多特有的輔助功能。例如，輔助功能以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的短路徑行程，以在傾斜軸定位時(shí)保持刀尖位置不變。但是件提供的后置處理無法在序中輸出這些輔助功能代碼，因此需要在參數(shù)中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)輸出。后置處理可以在序中輸出輔助功能指令，但是這些功能的實(shí)現(xiàn)依賴與相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)。例如，運(yùn)行一段包含助功能代碼的序，如果數(shù)控系統(tǒng)不具備該功能，就無法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的短路徑行程。 30數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能分成模態(tài)輔助功能和非模態(tài)輔助功能兩類。前者是一組可相互注銷的輔助功能，一旦被執(zhí)行則一直有效，直至被同一組輔助功能注銷為止；后者只在當(dāng)前程序段有效，程序段結(jié)束時(shí)則被注銷 36。態(tài)輔助功能指令的應(yīng)用令控系統(tǒng)的令是模態(tài)功能指令，是特殊的可變軸指令，使用這兩種指令時(shí)，機(jī)床動(dòng)計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏置誤差，并進(jìn)行有效補(bǔ)償，從而既降低了編程和后置處理工作的難度，也提高了軸加工編程的安全性。（ 1）用傾斜軸自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)床幾何特征 37 刀具移到工件程序中的給定位置。若程序中傾斜軸位置改變，則后置處理器應(yīng)計(jì)算線性軸的有效補(bǔ)償值，并插入到定位程序塊中。在五軸加工過程中 ,由于機(jī)床各旋轉(zhuǎn)軸之間存在偏置，或加工原點(diǎn)的定義不在轉(zhuǎn)盤中心，此時(shí)當(dāng) 序中存在旋轉(zhuǎn)軸的變化，勢(shì)必引起直線軸真實(shí)位置的變化。作用就是在編程時(shí)不考慮偏置值，而是讓機(jī)床去自動(dòng)計(jì)算此偏置值引起的直線軸的偏移。如圖 3示，當(dāng)?shù)?

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