五轴机床分类运动学建模及后置处理验证

析 ，缺少实际加工。文 献 [5]用齐次坐标变换和正向 运动学分析得到通用五轴机床结构的形状创成函数， 通过形状创成函数得到五轴数控数据完整的表达式。 相 对 而 言 ，此模型的矩阵函数晦涩难懂。文 献 [ 6 ] 以
型 五 轴 机 床 运 动 方 程 为 例 ，探讨后置处理误差补 偿 算 法 ，融 入 到 后 置 处 理 开 发 中 ，考虑的误差补偿类 型比较全面。
数控技术NCTechnology________________________________________ 2019年細 五轴机床分类运动学建模及后置处理验证#
章鸿 (四川信息职业技术学院，四川 广 元 628017)
ห้องสมุดไป่ตู้
摘 要 ：针对常见的三大类型正交结构的五轴机床，根据齐次坐标变换和运动链关系，推导建立了双转台
现 代 五 轴 机 床 的 发 展 趋 势 ，除 了 由 运 动 学 方 程 建 立 后 置 处 理 程 序 算 法 ，还 需 要 考 虑 在 后 置 处 理 开 发 过 程 中 旋 转 轴 的 转 角 问 题 ，以 避 免 奇 异 性 [7_1()]。根 据 正 交 结 构 的 五 轴 机 床 的 分 类 ，将 五 轴 机 床 主 要 分 为 三 大 类 ，分别建立其运动学方程，并推导刀位点和刀具矢量 的坐标转换关系。基 于 U G - p o s t 开发 了 后 处 理 程 序 ， 在 U G 环境中生成了刀具路径并完成了仿真，最后在 一 台 型 五 轴 加 工 中 心 上 实 际 加 工 ，验证了运动学 模型及后处理算法程序的正确性。
中图分类号:TH16
文 献 标 识 码 :B
DOI：10.19287/j.cnki.1005-2402. 2019. 04. 036
Kinematics modeling and post-processing verification of five-axis machine tool
Z H A N G Hong (Sichuan Vocational College of Information Technology, Guangyuan 628017, C H N )
Keywords：five-axis machine；kinematics modeling；post-processing；U G / N X ；tool path
五 轴 联 动 机 床 在 航 空 发 动 机 叶 轮 ，螺 旋 桨 叶 片 整 体 铣 削 ，复 杂 曲 面 加 工 ，模具开发等重要领域发挥着 不可替代的优势，因 其 特 殊 的 机 床 结 构 ，灵活的工作 空间和对刀具姿态的控制，使 其 在 智 能 制 造 、产品定 制和军工生产占有核心地位。仅正交类型五轴机床 有 十 几 种 结 构 形 式 ，每 种 机 床 结 构 的 加 工 特 点 各 不 相 同 ，而后置处理与机床的运动学方程有着直接的映射 关 系 [1]。
* 教 育 部 教 育 管 理 信 息 中 心 （JYB- EMIC- 1 5 0 1 1 ) ;四 川 省 教 育 厅 资 助 资 金 （17ZB0387) • 180 •
2 0 1 9 年第4 期
1 机床运动学建模
正 交 类 型 的 五 轴 机 床 主 要 划 分 为 双 转 台 类 型 ，摆
型 、摆头转台型、双摆头型五轴机床的运动学模型。根据矩阵方程的逆解，确定了 轴的旋转角
度取值范围，基 于 UG-post开发了后置处理器，在 U G 环境中以凹球面为例，生 成 5 轴 铣 削 刀 路 ，
型五轴机床的实际加工验证了后置处理算法的正确性和有效性。
关 键 词 ：五轴机床;运动学建模;后置处理;UG/ N X ;刀路轨迹
文献[2]重点研究了双转台五轴机床坐标系和 工件坐标系的转换方程，建 立 了 机 床 运 动 学 方 程 ，重 点 关 注 后 处 理 过 程 的 转 角 和 坐 标 转 换 公 式 ，其 开 发 了 后 处 理程序，但 缺 少 实际加工验证。文 献 [3]主要针 对 一 种 非 正 交 结 构 的 转 台 五 轴 机 床 ，研究了机床 的 运 动 学 方 程 ，在 V E R I C U T 软件环境中完成了仿真 验 证 ，对 运 动 学 建 模 的 原 则 方 法 有 启 发 作 用 。文献 [4]研究了机床坐标运动变换，同样是完成了仿真分*
Abstract ：According to the homogeneous coordinate transformation and the kinematic chain relation, the kinematics model of the double table-tilting five-axis machine (T A T C ) is established, so as to the spindle-tilting machine (S C S A ) and the hybrid-type machine (S A T C ) tool is deduced for the common orthogonal structure.According to the inverse matrix equation, the range of rotation angle of A and C axis is deter­ mined.Based on U G -post, a post-processor is developed for machining in this paper.Within U G envi­ ronment, the 5-axis milling tool path and the actual machining of a concave spherical surface part on an AC five-axis machine verifies the correctness of the post-processing algorithm.