五軸加工中心后置處理技術

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數控加工過程主要可以分為1、零件幾何造型，2、加工路徑的處理，3、生成刀位文件，4、后置處理，5、生成NC數控代碼，6、實施加工六個過程。

在UG中加工模塊的主要功能是創建工件幾何體加工的刀具路徑[23]。但是在加工模塊中生成的刀具軌跡路徑如果不經后置處理就無法直接應用到數控機床上進行工件加工 [24]。這是因為不同的機床廠家生產的各種機床運行條件是不完全相同的，有些機床的旋轉軸是水平放置，而另一些機床的旋轉軸為豎直放置，還有的一些機床在進行加工時卻可以實現多軸聯動等。并且各種機床所使用到的控制系統也不盡相同，對于同一功能，在不同的數控系統中其數控代碼也不完全相同。這些與特定的機床相關的信息，卻并不包含在刀具位置源文件中。因此刀具位置源文件在進行加工之前必須進行相關的后置處理，以適應不同機床和控制系統的特殊要求。這種根據各種機床的參數格式化前置處理生成的刀具位置源文件，并生成可以直接應用于機床加工的NC代碼的過程稱之為后置處理[25]。

3.1后置處理主要任務

后置處理的根本任務是根據具體機床的運動結構和控制指令格式[26]，將前置處理計算出的刀位數據轉換成機床各軸的運動數據，并按其控制指令的格式進行轉換，生成數控機床的加工程序。其過程框圖如圖3.1所示。

3.2 五軸加工中心運動求解

加工中心的運動求解是為將前置處理生成的刀位文件中的刀位數據信息轉換為被后置處理應用的坐標軸的運動數據。常見的機床運動求解一般假設機床各坐標軸能夠處在相互垂直的理想狀態下，而不去考慮實際的機床誤差。本文主要涉及到的加工中心為華拓 5MC850-A 數控加工中心，其結構形式為雙轉臺機床，旋轉軸為繞 X 軸做旋轉運動的A 軸和繞 Z 軸旋轉的 C 軸，所以接下來主要針對這一機床結構展開運動求解。我們暫且把這種機床叫做“A-C 軸加工中心”，A-C 軸加工中心的運動鏈及坐標系統如圖 3.2 所示。
OwXwYwZw、0MXMYMZM和OtXtYtZt分別為工件、軸、刀具的坐標系。OtXtYtZt 和0MXMYMZM的坐標軸方向與機床坐標系相一致。各坐標系的原點位置如上圖所示。由于要將刀位數據轉化為各軸間的運動數據，所以需將刀具坐標系OtXtYt^相對于工件坐標系OwXwYwZw進行運動轉換，它們間的運動轉換可分解為刀具坐標系OtXtYtZt相對于定軸坐標系OmXmYmZm的平行移動和工件坐標系OwXwYwZw相對于定軸坐標系 OmXmYmZm的轉動。

在初始位置時假定〇m在工件坐標系中的位置為矢量rm (rxryrz)。在刀具坐標系中刀位點的原始矢量為（000 )、方向矢量記為（00 1 ),加工中心的初始XYZ位置為 r^OxOyOj,而兩個旋轉軸的初始角度記為Oa和Oc.在工件坐標系的刀軸方向矢量為 u(uxuyuz),工件坐標系中的刀位點的位置矢量記為rg(gxgygz)。通過坐標變換得出：