五轴加工中心后置处理技术
五轴加工中心后置处理技术
数控加工过程主要可以分为1、零件几何造型，2、加工路径的处理，3、生成刀位 文件，4、后置处理，5、生成nc数控代码，6、实施加工六个过程。
在ug中加工模块的主要功能是创建工件几何体加工的刀具路径[23]。但是在加工模 块中生成的刀具轨迹路径如果不经后置处理就无法直接应用到数控机床上进行工件加工 [24]。这是因为不同的机床厂家生产的各种机床运行条件是不*相同的，有些机床的旋 转轴是水平放置，而另一些机床的旋转轴为竖直放置，还有的一些机床在进行加工时却 可以实现多轴联动等。并且各种机床所使用到的控制系统也不尽相同，对于同一功能， 在不同的数控系统中其数控代码也不*相同。这些与特定的机床相关的信息，却并不 包含在刀具位置源文件中。因此刀具位置源文件在进行加工之前必须进行相关的后置处 理，以适应不同机床和控制系统的特殊要求。这种根据各种机床的参数格式化前置处理 生成的刀具位置源文件，并生成可以直接应用于机床加工的nc代码的过程称之为后置 处理[25]。
3.1后置处理主要任务
后置处理的根本任务是根据具体机床的运动结构和控制指令格式[26]，将前置处理计 算出的刀位数据转换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令的格式进行转换，生成数 控机床的加工程序。其过程框图如图3.1所示。
3.2 五轴加工中心运动求解
加工中心的运动求解是为将前置处理生成的刀位文件中的刀位数据信息转换为被后置处理应用的坐标轴的运动数据。常见的机床运动求解一般假设机床各坐标轴能够处在相互垂直的理想状态下，而不去考虑实际的机床误差。本文主要涉及到的加工中心为华拓 5mc850-a 数控加工中心，其结构形式为双转台机床，旋转轴为绕 x 轴做旋转运动的a 轴和绕 z 轴旋转的 c 轴，所以接下来主要针对这一机床结构展开运动求解。我们暂且把这种机床叫做“a-c 轴加工中心”，a-c 轴加工中心的运动链及坐标系统如图 3.2 所示。
owxwywzw、0mxmymzm和otxtytzt分别为工件、轴、刀具的坐标系。otxtytzt 和0mxmymzm的坐标轴方向与机床坐标系相一致。各坐标系的原点位置如上图所示。 由于要将刀位数据转化为各轴间的运动数据，所以需将刀具坐标系otxtyt^相对于工件 坐标系owxwywzw进行运动转换，它们间的运动转换可分解为刀具坐标系otxtytzt相 对于定轴坐标系omxmymzm的平行移动和工件坐标系owxwywzw相对于定轴坐标系 omxmymzm的转动。
在初始位置时假定〇m在工件坐标系中的位置为矢量rm (rxryrz)。在刀具坐标系中刀 位点的原始矢量为（000 )、方向矢量记为（00 1 ),加工中心的初始xyz位置为 r^oxoyoj,而两个旋转轴的初始角度记为oa和oc.在工件坐标系的刀轴方向矢量为 u(uxuyuz),工件坐标系中的刀位点的位置矢量记为rg(gxgygz)。通过坐标变换得出：
[ux uy uz 0]t = t(rm) * rz(-oc) * rx(-oa) * t(r0 - rm) * [0 0 1 0]t(2.1)
[gx gy gz 1]t = t(rm) * rz(-oc) * rx(-oa) * t(r0 - rm) * [0 0 0 1]t(2.2)
本文采摘自“五轴加工中心后置处理及仿真技术研究”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！
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3.1后置处理主要任务
后置处理的根本任务是根据具体机床的运动结构和控制指令格式[26]，将前置处理计 算出的刀位数据转换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令的格式进行转换，生成数 控机床的加工程序。其过程框图如图3.1所示。
3.2 五轴加工中心运动求解
加工中心的运动求解是为将前置处理生成的刀位文件中的刀位数据信息转换为被后置处理应用的坐标轴的运动数据。常见的机床运动求解一般假设机床各坐标轴能够处在相互垂直的理想状态下，而不去考虑实际的机床误差。本文主要涉及到的加工中心为华拓 5mc850-a 数控加工中心，其结构形式为双转台机床，旋转轴为绕 x 轴做旋转运动的a 轴和绕 z 轴旋转的 c 轴，所以接下来主要针对这一机床结构展开运动求解。我们暂且把这种机床叫做“a-c 轴加工中心”，a-c 轴加工中心的运动链及坐标系统如图 3.2 所示。
owxwywzw、0mxmymzm和otxtytzt分别为工件、轴、刀具的坐标系。otxtytzt 和0mxmymzm的坐标轴方向与机床坐标系相一致。各坐标系的原点位置如上图所示。 由于要将刀位数据转化为各轴间的运动数据，所以需将刀具坐标系otxtyt^相对于工件 坐标系owxwywzw进行运动转换，它们间的运动转换可分解为刀具坐标系otxtytzt相 对于定轴坐标系omxmymzm的平行移动和工件坐标系owxwywzw相对于定轴坐标系 omxmymzm的转动。
在初始位置时假定〇m在工件坐标系中的位置为矢量rm (rxryrz)。在刀具坐标系中刀 位点的原始矢量为（000 )、方向矢量记为（00 1 ),加工中心的初始xyz位置为 r^oxoyoj,而两个旋转轴的初始角度记为oa和oc.在工件坐标系的刀轴方向矢量为 u(uxuyuz),工件坐标系中的刀位点的位置矢量记为rg(gxgygz)。通过坐标变换得出：
[ux uy uz 0]t = t(rm) * rz(-oc) * rx(-oa) * t(r0 - rm) * [0 0 1 0]t(2.1)
[gx gy gz 1]t = t(rm) * rz(-oc) * rx(-oa) * t(r0 - rm) * [0 0 0 1]t(2.2)
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