五轴加工中空间刀具半径补偿及后置处理的研究-论文.pdf

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1、务l匐化．——垒匝亘虱固——五轴加工中空问刀具半径补偿及后置处理的研究Studyonthespacetoolradiuscompensationinthe们ve-axismachiningandpostprocessing唐清春，刘谦，马仲亮，张健TANGQing—chun，LIUQJan，MAZhong．1iang，ZHANGJian(广西科技大学工程训练中心，柳州545006)摘要：本文主要对五轴加工中空间刀具半径补偿进行研究。通过对空间刀具半径补偿的原理进行分析，结合BV1O0五轴加工中心的后置处理算法，得到空间刀

2、具半径补偿向量的计算方法，并基于,JAVA平台开发了一款含有空间刀具半径补偿功能的专用后置处理软件。最后通过对叶轮的实例加工验证了此补偿算法和软件的正确性。关键词：五轴加工；空间刀具半径补偿；后置处理中圈分类号：TK659文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)03(上)一0024—03Ooi：10．3969／J．1ssn．1009-0134．2014．03(I-)．070引言件。本文通过对空间刀具补偿原理进行分析，结随着数控技术的日益成熟，五轴数控机床在合双转台五轴加工中心的后置处理算法，推导出复杂型面加

3、工中得到了广泛应用。由于五轴数控空间刀具半径补偿方向矢量的计算方法，并基于JAVA平台开发出一款带有空间刀具补偿功能的后机床增加了两个旋转轴，影响机床加工精度的因素和复杂性也随之增加。刀具半径是影响加工精置处理软件，最后通过加工叶轮零件进行了验证。度的重要因素之一，如实际刀具半径与设定值不1空间刀具补偿的原理同，就需要重新编制程序或更换刀具。对于刀具在三轴铣削加工中，加载刀补实质上是在刀补偿而言，目前，FANUC、SIEMENS等数控系统轴矢量不变的情况下，将零件轮廓上的切触点坐均已具有2D和2．5D刀具半径补偿功能，但

4、是随着标按照切触表面的法向矢量进行偏置，对偏置得数控机床由三轴联动向多轴联动迈进，刀具补偿到的刀心点轨迹进行编程。在五轴加工中，由于也由平面刀补转向空间刀补，由于刀具在空间摆刀具补偿要在空间中进行，因此在加工程序中除动姿态非常复杂，导致空间刀补较难实现。其难了提供刀心点坐标和刀具旋转角外，还必须提供点主要在于：刀具补偿方向向量。由此可知刀具补偿方向向量1)针对不同的五轴机床需建立不同的运动学的获得是空间刀补的关键。模型，要分别分析其空间坐标的变换，并对机床计算刀具补偿方向向量首先要获得切触点坐运动坐标x、Y、z、A、C进

5、行求解；标，UG作为一款功能强大的CAM软件，其前处理2)确定空间刀补的方向矢量，需根据切触表生成的刀位文件中包含了刀尖点坐标、刀轴矢量面法向矢量和刀具补偿方向矢量的关系，建立数和切触点坐标等信息。其刀位文件一般格式为：学模型，计算补偿矢量。GOTO／Xo_，Y(，2，L，L吖_，L，$$XP一，YP_，Zr个_目前，国内对空间刀具补偿的研究还较少，其中Xo—Y0L．Zo--为刀尖点坐标，Lx—LY—Lz_-为例如在文献【2】中主要分析了空间刀具补偿算法，刀轴矢量，XP．．Y乙P．．为切触点坐标，通过借助该但并未针对五轴

6、机床开发出相应的后置处理软切触点坐标，才得到足够的信息进行空间刀具半收稿日期：2013-09-26基金项目：柳州市机械及机电一体化产业关键技术攻关项目：多功能五轴联动机床后置处理软件开发(2011C030107)作者简介：唐清香(1972一)，男，四川绵竹人，副教授，硕士，主要从事数控多轴加工技术的研究工作。【24】第36卷第3期2014—03(上)l訇化径补偿。本文实验所用的机床为BV100双转台五由式(1)可知，环形刀的补偿向量由两部分轴加工中心，机床配有SINUMERIK840D数控系组成，分别为切触点表面法向向量

7、和方向向量统，在五轴联动加工时拥有空间刀具半径能力，。通过分析刀位文件，可以得到切触点P，刀轴在做直线插补运算时，通常要求后处理生成的NC矢量以及刀心点O(由刀尖点沿刀轴方向偏移R1代码格式为：的距离)的相关信息，最终得到刀轴矢量与补偿G01x王j一向量之间的关系：其中x—Y—Z一代表刀心点在机床坐标系下的坐：；!墨；⋯。标；A—C一为两个旋转轴的旋转角度；I_J—K一为切If—POXZ三、×．zl。L、触点到刀心的单位矢量；F为进给率。将式(2)带入式(1)可得补偿向量的关通过上述描述可以得出，要得到相应机床的系式为：

8、NC代码，就需要针对五轴机床的类型，按照一定后置处理算法，把已知工件坐标系下的刀尖点坐(3)标、刀轴矢量和切触点坐标变换成NC代码中的刀心点坐标、转轴的旋转角度和切触点到刀心的单至此，已推导出环形刀空间刀具补偿向量的位矢量。计算方法，当刀具半径R及刃口半径R发生改变，分别为R’和R’时，由上述关系式可求得补偿后的刀心