【技术实现步骤摘要】
一种基于奇异补偿的五轴数控机床通用后置处理方法
[0001]本专利技术属于计算机数控加工领域，更具体地，涉及一种基于奇异补偿的五轴数控机床通用后置处理方法。
技术介绍
[0002]目前，五轴铣削加工已经广泛应用于航空航天、汽车和船舶工业中的复杂工件生产，其加工要求也越来越高，通用后置处理是保证多种数控机床智能化生产的核心技术之一，而奇异问题也是影响五轴加工精度的关键问题之一。
[0003]针对五轴数控机床自主后置处理，一般都是基于机床运动链构建运动学正逆解模型。CN102269984B通过分析刀位数据语句，结合旋转量最小法进行合适的多解筛选。CN103592888B针对五轴龙门式双摆头机床通过齐次变换矩阵构建机床逆解模型，结合C轴最小量进行多解筛选以实现后置处理。CN105204430B针对机床实体模型提出后置处理流程方案，并针对刀具干涉进行优化。CN105302070B针对非正交摆头转台类五轴机床，基于各轴参数形成约束，利用齐次变换实现机床逆解。CN108549319B针对五轴双转台类数控机床，建立机床运动链，采用...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于奇异补偿的五轴数控机床通用后置处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采用五轴旋量建立五轴数控机床通用运动学模型，所述运动学模型包括正向运动学模型与逆向运动学模型；输入机床结构类型参数，获取运动学逆解模型；S2、基于五轴数控机床运动学通用多解规划，结合APT数据，计算初步数控数据；S3、遍历计算初步数控数据的扫掠误差面积，判定当前数据是否需要进行奇异插补；S4、对需要奇异插补的数控数据进行奇异分析，判定当前数据对应的奇异类型；以及S5、对不同的奇异类型的待插补数据确定对应的插补对象与插补方式，对需要的旋转轴取值进行三次B样条插补，获得最终的数控数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S1中：采用五轴旋量建立五轴数控机床通用运动学模型包括：利用刀具坐标系相对于工件坐标系的齐次变换矩阵建立五轴通用的正向运动学模型。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述刀具坐标系相对于工件坐标系的齐次变换矩阵为：式中，P＝[P
x P
y P
z
]
T
为APT数据中刀具相对于工件坐标系的刀尖坐标，O＝[O
i O
j O
k
]
T
为APT数据中刀具相对工件坐标系的刀轴单位矢量，[g
wt
(θ
w1
，θ
w2
，θ
x
，θ
y
，θ
z
，θ
t2
，θ
t1
)]为刀具坐标系到工件坐标系的总齐次变换矩阵，其中(θ
w1
，θ
w2
，θ
x
，θ
y
，θ
z
，θ
t2
，θ
t1
)分别为总齐次变换矩阵中的传递矩阵对应的运动变量，分别代表距离工件最近的旋转轴w1，距离工件第2近的w2，平动轴x，平动轴y，平动轴z，距离刀具第2近的旋转轴t2，距离刀具最近的旋转轴t1。r
pt
为刀具相对刀具坐标系的初始刀轴矢量，r
ot
为刀具相对刀具坐标系的初始刀尖点坐标；[g
bt
(0)]指刀具坐标系相对于基础坐标系的初始齐次变换矩阵，[g
bw
(0)]指工件坐标系相对于基础坐标系的初始齐次变换矩阵；此处预设4个旋转轴，分别对应距离工件最近的旋转轴w1，距离工件第2近的旋转轴w2和距离刀具最近的旋转轴t1和距离刀具第2近的旋转轴t2相对基础坐标系的齐次变换矩阵，其中五轴机床只有2个旋转轴，故和中有2个是单位矩阵I4×4；分别代表平动轴X、Y、Z相对基础坐标系的齐次变换矩阵，其中S
x
、S
y
、S
z
的取值为1或
‑
1，如果对应平动轴在刀具
‑
机床运动链中则为1，如果对应平动轴在工件
‑
机床运动链中则为
‑
1；对于关节i为旋转轴，其旋量与指数计算如下：
式中，ω
i
为关节i的转动轴单位方向矢量，q
i
为该转动轴上的任意一点坐标；对于关节i为平动轴，其旋量与指数计算如下：式中，v
i
为平动轴的单位方向矢量，θ
i
为平动轴的运动变量，为X或Y或Z。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述获取运动学逆解模型包括：对旋转轴进行逆解：式中，为整体运动链中距离工件最近旋转轴对应的齐次变换矩阵，为距离刀具最近的旋转轴对应的齐次变换矩阵；最后旋转轴的取值为：θ
β
＝
‑
S
β
arctan2(ω
βT
(G1×
O1)，G
1T
O1)，G1＝G
‑
ω
β
(ω
pT
G)，O1＝O
‑
ω
β
(ω
pT
O)
ꢀꢀꢀ
(6)θ
α
＝
‑
S
α
arctan2(ω
αT
(r
ot_1
×
G2)，r
ot_1T
G2)，G2＝G
‑
ω
技术研发人员：杨文安，徐世昌，杨雪峰，杨银飞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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