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五轴数控机床开放式后置处理系统研究与开发

伍鹏  
【摘要】:复杂零件的生产体系已相对完善,通过CAD/CAM软件完成零件设计、加工工艺路线设计从而实现加工刀位轨迹的自动生成,再经过后置处理生成NC程序并直接用于机床对零件进行加工,五轴数控机床是加工复杂零件最有效的工具。后置处理是现阶段数控加工技术中非常重要的技术之一 后置处理过程即是将刀位文件转换成NC文件的过程。后置处理需要对刀位文件进行分析,以获取正确的加工工艺信息、和刀位轨迹信息。加工工艺信息的刀位语句可直接转换成对应NC代码,刀位轨迹需根据机床的结构类型进行机床运动学求解,前者为刀位预处理,后者为运动求解。刀位文件格式、数控代码格式和五轴数控机床结构类型是后置处理过程需要考虑的三个关键点。 分析了刀位文件格式、数控代码格式,以数控NC指令索引为纽带制定从刀位语句到数控代码的转换规则,构建刀位语句格式库和数据代码格式库,为开放式后置处理系统刀位文件分析和数控系统NC文件生成提供数据库支撑。 多体系统理论应用了拓扑学中的“同胚变换”,五轴数控机床是典型的多体系统,分析五轴数控机床的拓扑结构为后置处理算法提供了方便,构建五轴数控机床拓扑库为后置处理算法提供数据库支撑。 基于拓扑链的五轴数控机床后置算法关键在于建立运动学方程。经拓扑体的位置变换和运动变换,刀具从刀具坐标系变换到工件坐标系建立五轴数控机床运动学方程,从而构建后置算法库,为开放式后置处理机床运动学求解提供程序库支撑。机床运动学求解需要考虑机床参数,构建机床实例库为机床参数提供数据库支撑。 在构建刀位语句格式库、数控代码格式库、机床格式库、后置算法库和机床实例库的基础上,开发出五轴数控机床开放式后置处理系统。


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