五轴数控加工商用后置处理软件某些技术概述

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1、五轴数控加工商用后置处理软件某些技术概述第一章绪论1.1引言数控加工技术是机械制造自动化领域的核心技术。近年来，对数控加工技术的研究与应用水平已成为衡量一个国家工业制造水平的重要尺度，并且关系到装备制造业的振兴和国防安全。随着现代制造业的不断发展，机械产品的设计越来越复杂，数控加工技术尤其是五轴数控加工技术在制造业的舞台上地位越显重要。数控加工技术除了数控装备与机床硬件制造技术以外，还有一块重要内容就是数控加工自动编程技术，其对应的产品是三维CAD/CAM软件中的数控编程系统。CAD/CAM系统根据CAD模型的几何信息，自动规划数控加工轨迹，并由后置处理模块生成数控加工代码，驱动机床进行数控

2、加工。后置处理技术作为数控加工编程的最后一环，是连接CAD/CAM与数控机床的纽带，显得尤为重要。1.2课题相关背景知识介绍1.2.1数控加工技术概述随着人类对产品需求的不断丰富，许多机械零件制造厂商正经历一个从大批量生产到小批量甚至单件产品生产的转变过程，即同一台机器从生产同种类、同规格产品向生产多种类、多规格产品转变，以满足迅速变化的市场需求。由于这一转变的出现，使得许多传统的设计和制造手段不能适应当前市场发展变化的需求，加之计算机技术的迅速发展与广泛运用，催促了制造技术手段从传统的设计与制造方式向数字化设计与制造方法的转变，也就是我们所说的数控加工技术。釆用数控加工技术可以大大缩短产品

3、的制造周期，同时提高产品的加工质量，加速产品的更新换代，提高产品的竞争力，具有显著的经济效应和广阔的发展前景。目前，数控加工技术已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志之一[4，5]。目前，随着数控加工技术的不断成熟、数控机床的性能不断提高以及数控系统的不断完善，数控加工技术已经普遍应用在机械制造领域的各行各业，如航空航天、汽车、模具、造船等，并且普及率在不断攀升。可以说，离开了数控加工技术，整个现代化制造业将会瘫痪。数控加工技术能有效地解决复杂、精密零件的加工问题，也适用于小批量多变零件的加工，并且可以提高产品的加工质量，缩短产品的制造周期，加速产品的更新换代，使整个制造加工过程易于工厂

4、化管理，同时极大地提高了劳动生产力，节约了人力物力资源，改善了劳动条件，更提高了企业的生产效益以及企业对市场的适应能力。另外，数控加工技术的广泛应用，使机械加工中的大量前期准备工作与加工过程联合为一体，即实现计算机辅助设计（CAD)、计算机辅助工程（CAE)、计算机辅助工艺规划（CAPP)和计算机辅助制造（CAM)的一体化，从而使机械加工过程的柔性自动化水平不断提高。目前，数控加工技术已经从两轴加工、两轴半加工、三轴加工发展到多轴加工。两轴加工是指机床的两个平动轴'（一般指X、Y轴）可以实现联动切削，第三轴（一般指Z轴）固定，进行平面切削。两轴半加工是指在两轴加工的基础上增加了第三轴

5、的移动，当联动的两轴不变时，第三轴可以进行移动，用两轴半加工可以实现分层切削，每层在同一髙度上进行两轴加工。三轴加工是指机床的三个轴（一般指三个平动轴，即X、Y、Z)可以实现联动。三轴加工可以适用于非平面加工。第二章五轴后置处理及偏置补偿2.1引言后置处理就是将CAD/CAM软件生成的刀轨数据转换成符合一定规则的可被特定数控机床识别和执行的程序代码。它是数控加工自动编程过程中的一个重要组成部分，是连接CAD/CAM软件和数控机床系统的重要纽带。其核心任务是通过对数控机床运动模型的建立将编程坐标系下的刀位坐标数据变换为机床各运动轴的运动插补量。对于五轴联动数控机床而言，由于有旋转轴的存在，机床

6、平动轴的插补量不再是编程坐标系下的坐标值，需要进行坐标转换。2.2五轴机床结构类型一般而言，五轴数控机床由三个平动轴和两个旋转轴组成，平移轴和旋转轴可以是带动刀具运动的，也可以是带动工件运动。带动刀具做摆动运动的旋转轴称为摆动轴，带动工件做回转运动的旋转轴称为回转轴在图2-1中，带的轴为工件旋转，不带的轴为刀具摆动。因此，根据五轴机床的两个旋转轴的运动形式，又可将五轴机床分为三种类型，即双摆头型、双转台型、摆头转台混合型在运动过程中，由于运动是传递的，使得有的旋转轴的轴线会随着运动的进行而发生改变。一般把在运动中轴线方向不变的旋转轴称为定轴，轴线方向变化的旋转轴称为动轴。双摆头型结构的五轴数

7、控机床是指机床的两个旋转轴的旋转运动都可以带动刀具运动，刀具可以绕着两个相互正交的线性轴旋转，从而确保刀具轴线相对于加工工件可以达到空间任意方向。图2-2为刀具双摆动型机床的模型，其中A、C两个旋转轴轴向垂直，图2-3为双摆头型五轴机床图。双转台型结构的五轴机床是指两个旋转轴都带能动工件运动，工件可以绕转台上两个相互正交的轴旋转，而刀具的轴线方向始终不变，这样能确保刀具轴线的方向相对工件坐标系能在空间内成任意