一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法技术

本发明专利技术涉及五轴加工中心技术领域的一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法，包括：测量机床旋转工作台的回转中心坐标，备用；根据机床旋转工作台的结构编写宏程序，将该宏程序存储于数控机床；在机床旋转工作台的摆动轴处于0度，旋转工作台处于特定位置，并设为0度时，找正设置初始坐标系零点，根据所加工的工件，在NC程序中调用该宏程序，实现坐标跟踪。本发明专利技术宏程序的调用格式中的变量接口数值可以通过工件图纸直接得到，并人工输入即可，解决了现有技术中需要计算机后处理和画图法配合才能得到宏程序的调用格式中的变量接口数值的技术问题，极大的方便了手工数控编程过程，提高了编程、加工效率。了编程、加工效率。了编程、加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法


[0001]本专利技术涉及五轴加工中心
，特别是涉及一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法。

技术介绍

[0002]控机床作为机械加工设备，是保证机械加工质量、提高生产效率、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备。五轴加工中心作为高端数控装备，在制造业发展中具有重要的作用，尤其在航空航天、汽车等领域，具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力，可以实现对工件进行一次装夹加工多个表面，能够很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题，大大缩短产品研发周期，提高工件的加工效率
[0003]由于高端五轴机床价格昂贵，国内市场存在大量的在三轴加工中心基础上加装旋转工作台改造而成的低端五轴机床。这类机床在手工编程过程中，当旋转工作台处于各个角度时，均需要人为重新找正坐标系原点，不但费时费力容易出错，还不方便调整加工尺寸。这严重制约了手工进行数控编程和生产加工的效率。
[0004]目前，现有的公开号为CN108919749B中国专利公开了一种无刀位原点跟踪五轴机床中实现坐标原点跟踪的方法，该方法主要利用计算机后处理(CAM)、画图法实现加工中心坐标跟踪功能。但是该方法应用起来并不方便(每次调整均需要重新应用CAM软件进行处理)，也不便于在试切过程中调整尺寸。
[0005]为此我们提供了一种五轴加工中心在手工编程过程中使用更加方便、功能更加健全的坐标跟踪的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法。
[0007]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0008]一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：测量机床旋转工作台的回转中心坐标，备用；
[0010]步骤二：根据机床旋转工作台的结构编写宏程序，将该宏程序存储于数控机床；
[0011]步骤三：在机床旋转工作台的摆动轴处于0度，旋转工作台处于特定位置，并设为0度时，找正设置初始坐标系零点；
[0012]步骤四：根据所加工的工件，在NC程序中调用该宏程序，实现坐标跟踪；
[0013]所述宏程序的调用格式为：G65 P_H_M_S_X_Y_Z_A_B_C_U_V_W_；
[0014]其中，上述变量接口含义为：P_指执行所述宏程序段号，H_指所选择的工件坐标系，M_指进行坐标跟踪，S_指坐标系绕轴旋转的顺序，X_Y_Z_分别指坐标系旋转前沿X、Y、Z方向的移动值，A_B_C_分别指坐标系绕X、Y、Z轴旋转的角度值，U_V_W_分别指坐标系旋转后沿X、Y、Z方向的移动值；
[0015]所述宏程序中目标坐标系A1的计算公式为：
[0016]A1＝A0*R1*R(X，a)*R(Y，b)*R(Z，c)*R2、
[0017]A1＝A0*R1*R(X，a)*R(Z，c)*R(Y，b)*R2、
[0018]A1＝A0*R1*R(Y，b)*R(X，a)*R(Z，c)*R2、
[0019]A1＝A0*R1*R(Y，b)*R(Z，c)*R(X，a)*R2、
[0020]A1＝A0*R1*R(Z，c)*R(X，a)*R(Y，b)*R2或
[0021]A1＝A0*R1*R(Z，c)*R(Y，b)*R(X，a)*R2；
[0022]其中，A0代表初始坐标系，R1代表初始坐标系A0在坐标系旋转前沿X、Y、Z方向平移的运动矩阵，R(X，a)、R(Y，b)、R(Z，c)分别代表坐标系绕X轴旋转a度、绕Y轴旋转b度、绕Z轴旋转c度的运动矩阵，R2代表坐标系旋转后沿X、Y、Z方向平移的运动矩阵；
[0023]所述宏程序根据目标坐标系的姿态矩阵和机床的实际运动结构计算，使得目标坐标系的Z轴运动至与机床主轴同轴，机床回转工作台需要的回转轴角度c1及摆动轴角度a1由一个ATAN函数公式得到，同时计算出运动后目标坐标系的零点与机床回转中心坐标的相对距离
△
X、
△
Y、
△
Z，以及运动后目标坐标系的X轴与机床坐标系X轴之间的夹角，并通过G52、G68指令输出初始工件坐标系的偏移值及坐标系旋转值，完成坐标跟踪。
[0024]优选的，根据变量接口M_S_X_Y_Z_A_B_C_U_V_W_参数描述一个目标坐标系，这个目标坐标是程序初始的工件坐标系按照一次或多次“平移—旋转—再平移”的过程变化得到。
[0025]优选的，所述宏程序中附加坐标系A2的计算公式为：
[0026]A2＝A1'*R1*R(X，a)*R(Y，b)*R(Z，c)*R2、
[0027]A2＝A1'*R1*R(X，a)*R(Z，c)*R(Y，b)*R2、
[0028]A2＝A1'*R1*R(Y，b)*R(X，a)*R(Z，c)*R2、
[0029]A2＝A1'*R1*R(Y，b)*R(Z，c)*R(X，a)*R2、
[0030]A2＝A1'*R1*R(Z，c)*R(X，a)*R(Y，b)*R2或
[0031]A2＝A1'*R1*R(Z，c)*R(Y，b)*R(X，a)*R2；
[0032]其中，A1'为上一次坐标跟踪得到的目标坐标系。
[0033]优选的，所述R(X，a)、R(Y，b)、R(Z，c)的计算公式分别为：
[0034][0035][0036][0037]优选的，所述步骤四中调用宏程序G65P_，并把所述H_M_S_X_Y_Z_A_B_C_U_V_W_参数输出。
[0038]优选的，所述M_取值0或1；其中，M0指进行首次坐标跟踪，M1指进行附加坐标跟踪。
[0039]优选的，S取值1～6，分别代表坐标系绕轴旋转的顺序是XYZ、XZY、YXZ、YZX、ZXY、ZYX六种顺序。
[0040]优选的，步骤一和步骤二的顺序互换。
[0041]有益效果在于：
[0042]1、宏程序的调用格式中的变量接口数值可以通过工件图纸直接得到，并人工输入即可，解决了现有技术中需要计算机后处理和画图法配合才能得到宏程序的调用格式中的变量接口数值的技术问题，极大的方便了手工数控编程过程，提高了编程、加工效率。
[0043]2、对于不同结构的五轴加工中心，当工件安装方法一致时，其调用格式也一致，提高了NC程序的通用性，避免了重复编程带来的浪费和偶发错误。
[0044]本专利技术的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本专利技术的具体实践可以了解到。
附图说明
[0045]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0046]图1是本专利技术中宏程序流程图；
[0047]图2是本专利技术工作原理图；
[0048]图3是AC轴五轴加工中心旋转工作台结构示意图。
具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五轴加工中心实现坐标跟踪的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：测量机床旋转工作台的回转中心坐标，备用；步骤二：根据机床旋转工作台的结构编写宏程序，将该宏程序存储于数控机床；步骤三：在机床旋转工作台的摆动轴处于0度，旋转工作台处于特定位置，并设为0度时，找正设置初始坐标系零点；步骤四：根据所加工的工件，在NC程序中调用该宏程序，实现坐标跟踪；所述宏程序的调用格式为：G65 P_H_M_S_X_Y_Z_A_B_C_U_V_W_；其中，上述变量接口含义为：P_指执行所述宏程序段号，H_指所选择的工件坐标系，M_指进行坐标跟踪，S_指坐标系绕轴旋转的顺序，X_Y_Z_分别指坐标系旋转前沿X、Y、Z方向的移动值，A_B_C_分别指坐标系绕X、Y、Z轴旋转的角度值，U_V_W_分别指坐标系旋转后沿X、Y、Z方向的移动值；所述宏程序中目标坐标系A1的计算公式为：A1＝A0*R1*R(X，a)*R(Y，b)*R(Z，c)*R2、A1＝A0*R1*R(X，a)*R(Z，c)*R(Y，b)*R2、A1＝A0*R1*R(Y，b)*R(X，a)*R(Z，c)*R2、A1＝A0*R1*R(Y，b)*R(Z，c)*R(X，a)*R2、A1＝A0*R1*R(Z，c)*R(X，a)*R(Y，b)*R2或A1＝A0*R1*R(Z，c)*R(Y，b)*R(X，a)*R2；其中，A0代表初始坐标系，R1代表初始坐标系A0在坐标系旋转前沿X、Y、Z方向平移的运动矩阵，R(X，a)、R(Y，b)、R(Z，c)分别代表坐标系绕X轴旋转a度、绕Y轴旋转b度、绕Z轴旋转c度的运动矩阵，R2代表坐标系旋转后沿X、Y、Z方向平移的运动矩阵；所述宏程序根据目标坐标系的姿态矩阵和机床的实际运动结构计算，使得目标坐标系的Z轴运动至与机床主轴同轴，机床回转工作台需要的回转轴角度c1及摆动轴角度a1由一个ATAN函数公式得到，同时计算出运动后目标坐标系的零点与机床回转中心坐标的相对距离
△
X、
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Y、
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Z，以及运动后目标坐标系的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫晓栋，周领燕，郭龙文，高建国，许锋宇，王旭，豆耀辉，刘磊，
申请(专利权)人：新乡航空工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：