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附錄
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開發(fā)后置三種類型的五軸聯(lián)動機床
摘要:本文提出了一種后處理能力轉化刀具的位置（氯離子）大壩，以機械控制的數(shù)據為典型的5軸機床工具，以建立一個之間的接口，電腦輔助制造（ CAM ）系統(tǒng)和數(shù)控控制（ NC ）進行儀器，分析方程，為數(shù)控數(shù)據，得到了使用齊次坐標矩陣和逆運動學。此外，該發(fā)達的后處理方法是通過一個測量儀對5軸機床的驗證坐標測量。實驗結果證實有效，建議后處理方法可以被用來整合各種五軸聯(lián)動機床受聘于制造系統(tǒng)。
關鍵詞 坐標變換矩陣；刀具的位置數(shù)據；五軸聯(lián)動機器；數(shù)控編程
1導言
自由曲面（或曲面）已經找到了廣泛的工業(yè)應用，如在汽車機構，船體航天部分。模具或沖壓模具用于創(chuàng)建這樣一個部分，通常是加工使用數(shù)控（數(shù)控）機床。傳統(tǒng)方式加工的自由曲面是用3軸機床與球頭軋機。3軸機床不能改變的工具方向，因此5軸機床是介紹定切削刀具在適當?shù)姆较?，高效率的機器。與日新月異的計算機技術， commercial CAD / CAM系統(tǒng)的設計可以自由曲面和產生，無論是3軸或5軸刀具路徑。刀具位置（氯離子）的數(shù)據，組成的刀具尖端的地位和工具的方向，便可以直接獲得由民航處模型的產品設計創(chuàng)造了在CAD / CAM系統(tǒng)。然而，困難，經常出現(xiàn)在溝通該CAM系統(tǒng)和數(shù)控機床的，尤其是當各種機床是受雇于CAM系統(tǒng)。界面鏈接該CAM系統(tǒng)和數(shù)控機床是所謂后處理器轉換多款數(shù)據機的代碼?；旧喜煌M合機床的控制單元，需要不同的后處理器。因此，制造系統(tǒng)與各種機床需要若干后處理器。各種研究解決問題的發(fā)展后處理器的機床。貝迪和維氏制定了一個后處理程序法努克機工具。巴拉吉介紹了制定和實施一個后處理轉換成源代碼機器代碼格式。林和朱推導出數(shù)控數(shù)據機床制造凸輪與菲亞特-面對追隨者用改進的代碼。但是，上述工程不僅關系到3軸加工。此外，由于工具軸取向，這是一個固定為三軸機床轉型，由氯離子數(shù)據，以數(shù)控數(shù)據很簡單，沒有額外的坐標變換技術是美國履行其工業(yè)界的需求，為品種和幾何精度高，使用多軸加工有所增加，特別是加工雕塑表面。徐和李開發(fā)了4軸CAM系統(tǒng)包括多款數(shù)據生成和后處理。用克沖浪的方法界定和復合機曲率表面上三，四和五軸機床。竹內和渡邊提出了五軸聯(lián)動控制碰撞-免費工具，路徑和后處理的方法有兩種機器配置。坂本和稻崎分類配置的5軸機床工具分為3類。不過，分析數(shù)控數(shù)據的表達是不具備的上述工程。林仔最近使用的生署符號生成1數(shù)控數(shù)據方程的加工空間凸輪上一個四人軸機床。介紹技術加工球面。在他們的工作，理想的數(shù)控數(shù)據導出只有一個配置5軸機床。與此同時，饒等人。發(fā)展主要軸的方法，以機復雜曲面上二配置的5軸機器。不過，只有旋轉運動的決心。平移搬遷為機床沒有進行調查。既然有可能有相當數(shù)量的組合，五軸聯(lián)動機床配置，后處理將不可避免地發(fā)展個體。不過，根據該分類所提出的坂本和稻崎，5軸機床的結構可分為三種基本類型。沒有上述研究已推導完整的分析方程的數(shù)控數(shù)據，其中包含三個直線運動和兩輪轉動的議案。這項工作旨在建立一個后置三種五軸聯(lián)動數(shù)控機床的基礎上，齊次坐標變換矩陣。分析方程的數(shù)控數(shù)據可以得到等同的形式，塑造函數(shù)矩陣與已知的氯離子數(shù)據和解決的同時代數(shù)方程。此外，機床的設置程序和的特點，為不同的配置進行了討論。以驗證的正確性和有效性發(fā)達后處理，設計Bezier曲面是加工模型材料的一個典型的五軸聯(lián)動加工中心和然后來衡量坐標測量機（ CMM ）的。
2運動學模型
機床是鉸接式開放鏈串聯(lián)聯(lián)系接頭。關節(jié)可被旋轉或棱柱。驅動一個旋轉的聯(lián)合旋轉的聯(lián)系，對聯(lián)合軸而驅動一個棱柱聯(lián)合的鏈接沿聯(lián)合軸。要適當?shù)乜刂频匚缓头较?，刀具和機床，模型建立的數(shù)學描述的幾何形狀和運動的機床是必需的。 denavit和hartenberg首先介紹了空間轉換接連兩次的聯(lián)系坐標系統(tǒng)使用4 × 4齊次坐標變換矩陣。這是一個傳統(tǒng)的模擬技術用于機制，機器人技術，誤差分析與計算機編程。在本文中，四個基本變換矩陣使用他們的介紹。他們可以表述如下
（a，b，c）意味著翻譯所提供的載體ai+bj+ck ，和Rot（X，θ），Rot（Y，θ） ，Rot（ Z，θ）暗示輪換θ關于x ， y和z坐標軸，分別為“ C ”和“ S ”型是指余弦和正弦職能。空間轉型，從一個坐標系統(tǒng)，以另一個坐標系統(tǒng)，因此可以分解相結合的根本轉變矩陣。
3定義中CL數(shù)據五軸聯(lián)動
加工刀具的位置數(shù)據為5軸銑削組成的位置和方向的刀具與加工工件坐標系，顯示在圖1。在這方面的文件，這一點的矢量為，和載體形式，是用來代表方向齊次坐標；標“ T ”型是指該換位矩陣。這值得一提的是顯著刀具的立場是定義為刀具中心的提示，而不是刀具的接觸點。對于給定的參數(shù)化設計，表面加工利用5軸銑削與一般性的切割工具的定義按照DIN 66215凡任何一點的刀具可以被界定為聯(lián)絡點，適當?shù)亩嗫顢?shù)據才能確定由微分幾何和齊次坐標變換矩陣。
4后置5軸加工
流動注射化學發(fā)光的檔案，一旦取得，應轉化為參考的投入（即三直線運動加兩輪轉動議案）利用逆運動學轉化為協(xié)商的5軸機床。這是眾所周知的翻譯作為翻譯軟件是所謂的逆運動學的意思。
圖1幾何定義多款數(shù)據
圖2配置三種五軸聯(lián)動加工中心 (a)表傾斜類型，
（b）主軸傾斜類型，（c）表/主軸傾斜類型
逆運動學轉型取決于對幾何結構的5軸機床使用。理論上，用很多的組合來產生5軸機床的配置。然而，在實踐中，配置可分為三種基本類型，根據軸向分布的兩個旋轉運動單位[6，7] ：
1 、表傾斜與二輪調，放在表上。
2 、主軸傾斜與二輪調，對主軸。
3 、表/主軸傾斜與一輪換，每個表和主軸。
該后置5軸加工介紹了在這文件是適用于上述三種類型。此外，運動學結構在圖（2a）至（2c），是挑選的開始推導程序。此外，兩個旋轉軸假定不斷交叉與對方表傾斜的類型和主軸傾斜類型的配置簡化的提法。一般而言，加工工件對數(shù)控機根據一項計劃的一部分，坐標系統(tǒng)和一軸指定系統(tǒng)首先必須確定。此外，三線性垂直軸（X ，Y，Z）的，數(shù)控機床工具可能涉及扶輪社的議案，圍繞旋轉軸，其中所指定的字符A ，B和C的說明扶輪的議案，周圍的X，Y和Z軸。因此，5軸機床配置在圖2(a)~ 2(c)能的特點是（X ，Y ，Z，A，c）和（X ，Y ，Z，A，B） 。所有的動作，應交由程序坐標系統(tǒng)，例如：該G54 - G59代碼是用來定義程序坐標系統(tǒng)，在Fanuc的控制器。大多數(shù)情況下，程序坐標系統(tǒng)是吻合工件坐標系統(tǒng)和應用，因此在這文件。
4、1表傾斜類型
關于表傾斜類型，圖3描繪有關奈特系統(tǒng) 。坐標系統(tǒng)和是重視工件和刀具。該支點R是相交的兩個旋轉軸。偏移向量所確定的，從低點， R是所需的坐標變換。
圖3坐標系統(tǒng)表傾斜型的配置
自從他的結構要素的機床，構成一個扶輪社能，線性表，機床床身，主軸和刀具，他發(fā)電的議案，機床，它決定他設計的特點，為機床和轉介作為形式塑造功能，可特色序列從工件和截至切割。為機床配置圖中顯示。他連續(xù)結構要素可以說是根據圖4，因此，相對方位刀具與尊重到工件坐標系能夠確定乘以相應的基地在變換矩陣系列，應一律平等，以他已知的氯離子數(shù)據， [0]噸和[1]。數(shù)學表達式是描述如下：
凡政治部和 ?的旋轉角度約的X和Z軸，分別和積極的輪換是在方向推進右手邊的螺釘在+X和+ Z軸的方向。，，是翻譯的相對距離分別為X ，Y和z表。乘以方程（5）及（6），收益率：
圖4 關系的結構性要素表傾斜式協(xié)商成形
從上述方程，轉角（，）和相對翻譯的距離內（，，）都可以得到解決。另一方面的X ，Y ，Z值的數(shù)控數(shù)據在程控明，得到了利用方程（6）的條件下，== 0 ，和=，以來，該計劃坐標系統(tǒng)是同步與工件坐標制度。這導致了：
因此，理想的方程為數(shù)控數(shù)據這一配置可表示為如下：
凡arctan2 （y，x）是函數(shù)返回的角度，在距離五瓦特通過審查的跡象，雙方的Y和x[12] 。
4、2主軸傾斜類型
主軸傾斜類型為主軸的傾斜式配置，二旋轉軸（A和B軸）是適用于主軸（圖2b）條，使該支點住宅（圖五）是選定要的交叉口，這些兩條軸線上。此外，由于主軸將輪流在加工，有效的工具L1，確定從該支點R以刀具中心或提示，是需要數(shù)控機床數(shù)據的推導。同樣的坐標變換程序，類似的表型傾斜配置，導致到下面的方程：
因此，分析方程，為數(shù)控數(shù)據可得到求解（15）-（17） ：
圖5坐標系統(tǒng)的主軸-累型配置 圖6坐標系統(tǒng)表/主軸傾斜型的配置
4、3表/主軸傾斜類型
在該案件此配置，有一個旋轉軸就扶輪表和主軸，以及樞軸點位分別對A和B軸。顯示在圖6，支點類是位于A軸任意，和支點經常預算是選擇要相交的主軸擺式軸（二軸）和刀具的軸。偏移向量是計算從?有效的工具，是距離之間的支點和刀具中心。同樣地之前，下列方程可以得到利用坐標變換矩陣：
再次，通過求解方程（23）-（25），分析方程的數(shù)控數(shù)據，這臺機器的配置可以表現(xiàn)為：
5討論
從推導描述在前面的章節(jié)，有些調查結果可以說明如下：
1、如果有一個旋轉運動對扶輪表（如表傾斜的類型和表/主軸傾斜型），抵銷載體相關工件的起源與樞軸點必須確定由式觸摸傳感器的工具后，工件已夾緊夾具上就座。
2、當旋轉運動，是適用于主軸（如主軸傾斜的類型和表/主軸傾斜型），有效的工具，這是長度之間的距離樞軸點和刀具秘訣中心和可以考慮作為總擺動半徑為工具提示，應加以衡量。
該工具單位是用來測量距離，這是所謂的一套長度，從搜集到的飛機尖端的工具，顯示在圖7 。壓力計的飛機是在特定直徑的錐柄，以確保所有工具融入了同樣的立場，在主軸的鼻子。那么，有效的工具，長度可以計算出加入設置長度和距離，這是一個常數(shù)值由機嘟嘟制造，從主軸的鼻子該支點。
3、該支點的定義是相交的兩個旋轉軸。不過，對于表/主軸傾斜協(xié)商成形，旋轉軸不相交，在太空中。同樣地如前所述，支點為轉臺可以任意選定的旋轉軸。這個現(xiàn)象可以解釋為觀察數(shù)控數(shù)據表達的方程（28）-（30），由于這些方程是獨立的值。
6 執(zhí)行和核查
6、1實驗實施
以驗證的可行性，所提出的后處理方法，測量儀實驗進行了一張表/主軸傾斜5軸加工中心在國家成大大學。數(shù)控加工的數(shù)據涉及的條款都抵消了矢量和有效的工具，長度為此配置。 1 Bezier曲面與4 × 4控制點矩陣所給予的：
（-20，-40，0） （0，-40，10） （20，-40，10） （40，-40，0）
（-20，-20，0） （0，-20，10） （20，-20，10） （40，-20，0）
（-20，0，0） （0，0，10） （20，0，10） （40，0，0）
（-20，20，0） （0，20，10） （20，20，10） （40，20，0）
是加工。在這個文件中，刀具軌跡生成是基于對等參方法與球頭立銑刀，其刀具的方向，假設為正常的聯(lián)絡點的表面。在數(shù)學方面，Bezier曲面可表示為，其中和是獨立的參數(shù)[15]。等參步長的定義是投入增量的變化在每個參數(shù)。一旦和參數(shù)已經明確，這點可以加以界定表面上，并用來作為刀位點，同時，刀具的方向可以計算用微分幾何[15] ：
因此，完整的CL數(shù)據等參工具路徑才能確定。AC程序是用來產生流動注射化學發(fā)光的數(shù)據和轉換多款數(shù)據機控制數(shù)據（ NC代碼）使用的建議后處理的方法。那個試點已削減的基礎上進行以下實驗條件：
1、直徑的球頭立銑刀是10的mm 。
2、該主軸轉速是500轉，和進給速度是200mm/min。
3、逐步超過該工具的路徑是0.5毫米。
4、偏移向量=0，=-10.0mm和=-25.0mm。
5 、有效的工具的長度=409.571mm。
6 、工件材料是丙烯酸樹脂。
6、2 CMM的核查
成品的一部分（圖9）是根據（模型bhn710）CMM的構成一橋型的主體和個人電腦。在實際測量，16套典型測量數(shù)據（見圖10）所采取的三坐標測量機使用2毫米，直徑雷尼紹pH值-9輕觸式觸發(fā)探頭。那個觸摸式觸發(fā)探頭，可以驅動對部分沿正常的方向發(fā)展。外界的指導點和內指南點（圖11）產生的根據，表面上正常向量所得的方程（31）。探測路徑可以表示在條款的具體數(shù)控代碼和發(fā)送到的CNC控制器。同時，加工測量行動中，最初探針移動到指定點以外的指南很快。其次，探針移動到里面，慢慢引導點直到它觸及表面點。一測點與位置坐標探頭球中心是收集和保存在一個檔案。累積數(shù)據補償，抵銷了探針中心的協(xié)調與半徑的探頭球沿黨內正常的方向表面。比較實測樣本點與設計是表面所顯示的圖12 。這個數(shù)字表明，最大偏差的加工表面相比，設計，表面上是0.02mm 。這些結果表明，所建議的后處理方法是非常有效和可靠的。
圖7定長度的刀具 圖8加工由表/主軸傾斜類型的加工中心
圖9測量加工工件的CMM 圖10檢查要點，供加工表面
圖11內外指南點為探針 圖12尺寸誤差
7結論
本文介紹的分析方法，以發(fā)展后置三種典型的五軸聯(lián)動機床，形式塑造功能是源自根據均相坐標變換矩陣。完整的分析方程式籌措的數(shù)控數(shù)據得到等同的形式塑造功能和氯離子的數(shù)據。執(zhí)行與測量儀5軸加工中心和核查對三坐標測量機證實，擬議的后處理方法是可靠的。此外，為了整合各種配置五軸機床，發(fā)展一個籠統(tǒng)的后處理方法是在目前的進展情況。
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