五轴端铣加工运动学模型的设计

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1、2010年第7期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2010)07—0029—06五轴端铣加工运动学模型的设计白冰，郑飓默(1．沈阳师范大学教育技术学院，沈阳110034；2．中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心，沈阳110171)摘要：在分析五轴端铣加工特点的基础上，运用机构学理论将五轴机床通用模型和端铣刀具模型相结合，建立一个五轴端铣加工的通用运动学模型。利用齐次坐标变换矩阵和反向运动学分析得到适合各种机床和刀具类型的五轴端铣加工运动学表达式。最后基于该模型，使用c++和QT开发出了一个通用的五轴端铣加工后置处

2、理程序，以数个的端铣加工组合为例，配合VERICUT软件验证了模型和所开发的后置处理的可行性和高效性。关键词：五轴加工；端铣；数值控制；数控编程；后置处理中图分类号：TP65文献标识码：ADesignofaGeneralKinematicsModelforFive-axisEndMillingBAIBing，ZHENGLiao．mo(1．ShenyangNormalUniversity，CollageofEducationalTeehnology，Shenyang100034，China；2．NationalEngineeringRese

3、archCenterforHigh—EndCNC，ShenyangInstituteofComputingTechnology，ChineseAcade—myofSciences，Shenyang110171，China)Abstract：Thegeneralizedkinematicsmodeloffive-axisendmillingisfoundedbyusingthemechanismtheoryontheanalysisoffive。axisendmillingprocessing．Thegeneralizedkinematic

4、smodelisconstructedbycombi-ningthegeneralizedfive。axismachinetoolmodelandthesimpliftedAPTgeometrictoolmodelforendmilling．ThecompleteanalyticalequmionsforNCdataforfive-axisendmillingareobtainedthroughhomogeneousCO·ordinatetransformationmatrixandinversekinematics．Thederived

5、NCcodeexpressionisageneralformsuit-ableforallkindsoffive。axismachinetoolswithdifferentendmilltypes．Finally，apostprocessorsystemwrittenbyC++&QTsoftwarewasdevelopedaccordingtothepresentedmodelTheNCsimulationsoft—wareVERICUTisusedtoverifythefeasibilityofthedevelopedpostproce

6、ssorinthepaperwithvariousdif-ferentcombinationsoftheendmillingprocessing，theeffectivenessandfeasibilityoftheproposedmethodolo—gYisdemonstrated．Keywords：five‘axismachining；endmilling；numericalcontrol；NCprogramming；postprocessor状发生变化，原始的程序便不能使用，尤其是当在加工O引言过程中因刀具磨损而造成刀具尺寸变化，为

7、了使工件五轴数控加工是为了克服三轴加工的不足而发展加工精度得到保证，除了更换刀具外，另一种方法就是起来的一项先进制造技术，做为精密装备制造加工的重新生成刀位文件，再由后置处理转换为NC程序，而重要手段，广泛应用于航空、航天等军工领域和民用领且后置处理多为专用软件且价格十分昂贵。上述两种域。。五轴加工主要分为端铣加工(EndMilling)和方法增加备刀成本及现场加工NC程序维护难的缺侧铣加工(FlankMilling)。五轴端铣加工是指刀具点，同时程序使用的柔性大大降低，五轴端铣加工程序利用点接触的方式进行切削，可以较为精确的切削加的使用

8、受到很大的限制，很难提高五轴加工的编程和工曲面，过切或欠切的情况较少，同时刀具接触工件切现场加工效率。削时，因为切削力造成的震动也比较缓和，可以得到较在分析五轴机床运动学结构和端铣加工刀具补偿