五轴工具磨床多工步加工后置求解方法

李乐，张潇然，江磊，丁国富

（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）

来稿日期：2018-05-06

基金项目：国家重大科技专项（2015ZX04001002）作者简介：李乐，（1991-），男，安徽蚌埠人，硕士研究生，主要研究方向：五轴数控机床后置处理及加工仿真；

丁国富，（1972-），男，四川乐至人，博士研究生，教授，主要研究方向：数字化设计制造，制造系统建模及加工仿真

1引言

随着复杂形状立铣刀等具有复杂截形的刀具在数控加工中的广泛应用，五轴数控工具磨床已经成为必不可少的数控产品。其后置处理过程需要将刀具设计软件生成的刀位文件根据磨床具体结构转化成相应数控代码，是刀具磨削加工中的重要的环节。在现有的研究当中，对五轴磨床后置处理的研究较少，而对五轴铣床后置处理的研究则较为成熟。国内外很多学者在五轴机床结构分类，运动数学模型，正交、非正交求解算法等方面进行了广泛的研究[1-10]

，但应用到五轴磨床后置处理上还需要解决以下几

个问题。

（1）加工一把刀具需要多个工步，不同工步可能使用不同的

砂轮。五轴磨床的主轴上一般安装着由多个砂轮组成砂轮组，加工过程中直接使用相应位置的砂轮进行加工而不是安装新砂轮，后置过程需要考虑多个砂轮位置的问题。

（

2）刀具设计软件在生成刀具加工刀轨时为了增加刀轨的适应性一般不考虑机床结构和砂轮安装情况。对于具有多个砂轮组的磨床，不同砂轮组上的砂轮安装方向一般不同，同一个砂轮组上的砂轮安装方向也可能不同，后置过程需要考虑不同砂轮安装方向的问题。

（3）五轴磨床的系统相对封闭，在运动轴运动正方向的定义上存在与铣床定义不相同的情况，后置过程需要考虑多种机床运动方向定义的问题。

针对上述三个问题，研究了五轴磨削加工特点，提出了一种

摘要：五轴工具磨床在多工步磨削后置处理过程中需要考虑砂轮安装位置与方向、机床运动方向定义不同等因素，难

以实现正确求解。针对该问题，定义了砂轮位置偏置、砂轮安转方向和磨床运动方向调整参数，提出了一种适用于多种正交结构五轴磨床的后置求解方法。该方法先采用一种默认运动正方向建立磨床逆运动学方程，然后求解方程并根据运动方向调整参数对解进行调整，得到满足实际需求的机床运动坐标，提高了方法的通用性。基于该方法，以C#语言编写了一套工具磨床后置处理软件，并对铣刀加工刀轨进行了后置处理、仿真和实物加工验证，结果证明了该方法的正确性和高效性。

关键词：五轴工具磨床；后置处理；多工步加工；砂轮安装方向中图分类号：TH16；TP391

文献标识码：A

文章编号：1001-3997（2018）09增-0103-04

A Method of Post-Processing for Multi-Step Machining with Five-Axis Tool Grinder

LI Le ，ZHANG Xiao-ran ，JIANG Lei ，DING Guo-fu

（School of Mechanical Engineering ，Southwest Jiaotong University ，Sichuan Chengdu 610031，China ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：In the post-processing of multi-step machining with five axis tool grinder ，it is necessary to consider many factors such as the position and direction of the grinding wheel ，the different definition of the machine movement direction ，otherwise it is difficult to find a correct solution.In order to solve this problem ，this paper defines the wheel installation position and direction ，the adjustment parameters of grinder movement direction and presents a post-processing method suitable for a variety of orthogonal structure five axis grinder.In this method ，the inverse kinematics equation of the grinder which improves the versatility of the method is established by defining the default of positive direction.And the machine tool movement coordinates satisfying the requirements can be obtained by solving the equation and adjusting the solution according to the movement direction adjustment parameters.Based on this method ，a set of post processing software for tool grinder is written in C#language ，with which the cutter location data is exchanged.And the simulation result shows that the method is correct and efficient.

Key Woｒdｓ：Five-ＡxiｓTool Gｒindeｒ；Poｓｔ-Pｒoｃeｓｓing ；Mulｔi-Sｔep Mａｃhining ；Diｒeｃｔion of Gｒinding Wheelｓ

Machinery Design ＆Manufacture

机械设计与制造

增刊

2018年9月

103

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