带回转倾斜工作台5坐标数控铣床后处理..doc

毕业设计（论文） 译文及原稿 译文题目 原稿题目NC post-processor for 5-axis milling machine of table- rotating/tilting type 原稿Journal of Materials Processing Technology 130–131 (2002) 641–646 带回转/倾斜工作台5坐标数控铣床后处理 摘要：自由曲面，三轴以上机械加工时，需要CAD/CAM系统为刀具提供定位和走向的数据。这些数据按照工件坐标系定义以后，它们需要转换成基于机床坐标系的机加工控制指令，这一从头尾的转换过程就叫做数控代码的后置处理。大多数商业化的CAD/CAM软件厂商可以为每一种5坐标数控机床提供这种后处理。然而，由于旋转轴存在非对称运动极限，；在逆向加工过程中这种处理可能导致一些错误操作。本项工作为典型的工作台回转/翻转类5坐标数控机床后处理提出了高效率的计算准则。第一项准则是避免逆向加工过程中工件和机床刀具产生冲突。第二项是提供较好的加工路径，使加工过程中需要较少的逆向加工。 关键词：数控；后处理；翻转；逆向加工；CAD/CAM 1 引言 为提高加工效率和表面质量，5坐标数控铣床广泛采用先进技术用于加工航空航天，汽车，冲模/模具等制造业工业领域里有价值的复杂3D曲面。机械加工具有三个以上自由度的自由曲面需要CAD/CAM系统为刀具提供定位和路径的数据。这些数据按照工件坐标系定义以后，它们需要转换成基于机床坐标系的机加工控制指令，这一从头到位的转换过程就叫做数控代码的后置处理。与机械手相似，它是可以通过坐标系在机械零件上一系列相互协调的改变来实现。 各种各样的研究都致力于为机床工业解决并发展后处理问题。Sakamoto 和 Inasaki[1]按照结构布局把5坐标数控机床分为三类。Lee 和She [2]通过分析得到逆运动的解析方程从而得到数控代码的模型。Sakamoto和Inasaki.Suhetal. [3]提出5坐标机床联动的计划。Kruth 和 Kelwais [4]提出通过数控代码模拟来缓和刀具自由定位产生的冲突，这也就是后处理。 5坐标机床至少有一个旋转轴具有运行限制。任何后处理器能够处理运行极限但并不适用于上述问题。大多数的CAD/CAM软件商能够为5轴加工产生走刀路径的数据，并为若干种5轴机床提供这种后处理器。然而，由于旋转轴存在非对称运动极限，在逆向加工过程中这种处理可能导致一些错误操作。本项工作致力于开发一种高效的运算法则，用于典型的带回转/翻转工作台5轴数控铣床（TRT）后处理器，这一铣床被广泛的应用于加工中小尺寸的零件。 2 五轴铣床的后处理过程 2.1 五轴铣床的分类 虽然按照刀具运动所具有的五个自由度（DOF）可以有很多类型，但是按照结构布局可以把五轴铣床分为三种基本类型[1]如图1所示。图1所示a类铣床主轴具有X,Y和Z三个方向移动的自由度，回转工作台具有两个绕A和C两轴转动的自由度。这类铣床被认为是最经济的，因为它可以由仅在3轴铣床工作台上增加一回转/翻转机构来实现5个自由度。这类铣床主要优点叙述如下，主轴不再倾斜，所承担的负荷比其他任何类型的都要小，此外，工作台可绕C轴旋转，这类铣床可较好的加工圆弧和外形轮廓线。b类铣床铣刀杆具有五个自由度，其中三个直线运动自由度，两个转动自由度。这类铣床优点是不需要工作台回转或翻转，适合加工大宗笨重的工件。c类铣床铣刀轴具有3个直线移动和一个转动自由度，工作台具有一转动自由度。适用范围与a类差不多，广泛的用于加工中小型冲模/模具业零件。 （a）工作台回转/翻转式类 (b)主轴回转/翻转式 (c)工作台/主轴—倾斜式 图1 五轴数控铣床分类 2.2 TRT机床的运动学模型 5轴机床从CAD/CAM系统取得的刀位数据是切削刀位置和取向数据，如图2所示，定义工件坐标系如下： P=[x y z] （1） N=[i j k] （2） 其中P表示圆头槽铣刀半球状部分中心点的位置，N表示刀具的走向失量。 图2 5轴铣床圆头槽铣刀到位数据 图3 TRT类5轴机床动力学模型 对于5轴