并联运动机床数控加工后置处理

AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理摘要：数控加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分，它可以高效地完成各种零部件的加工任务，并且具有高精度、高效率的特点。

AC双转台五轴联动数控加工中心可以完成更加复杂的加工任务，在加工完成后还需要进行后置处理，以保证加工零件的质量和精度。

文章以AC双转台五轴联动数控加工中心为研究对象，研究其后置处理的可行性，以期为多轴设备提供有效保障。

关键字：双转台；五轴联动；后置处理前言在数控编程过程中，前置处理指的是刀位的轨迹计算过程。

基于相对运动这一原理，一般在工件坐标系当中来计算刀位的轨迹，无需将机床结构、指令的格式考虑进去，以使前置处理通用化，保证前后置处理能够各自负责相应的任务。

为了读取最终加工程序，就需要对前置处理得到的刀位数据进行转换，形成机床程序代码，这一过程就是后置处理。

在航空领域，AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理起着重要保障作用，本文主要以AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理展开探究。

1后置处理的概述1.1 概念后置处理属于数控加工和CAM系统间的桥梁，其主要任务就是对CAM软件生成的刀位轨迹进行转化，使其成为符合特定数控系统、机床结构的加工程序。

1.2 主要任务五轴联动数控加工中心的后置处理有着重要的任务，主要是结合机床的控制指令格式、运动结构等要求，对于前置处理所生成的刀位数据文件进行转变，使其成为机床各轴的运动数据，然后，依据控制指令的具体格式，将其进行转换，形成数控加工中心的加工程序。

具体而言，可以将后置处理的任务分为几下几点：①机床运动学转换五轴联动数控编程所生成的刀位数据，通常指的是刀具与工件坐标系相对的刀心具体位置、刀轴矢量数据。

在机床的运动转变下，其主要是依据实际运动结构，对刀位文件当中的数据信息进行转换，使其成为不同运动轴上的数据信息。

②非线性运动误差的校验非线性运动误差的校验是在CAM系统计算刀位数据时进行的，这个系统使用离散直线来近似工件轮廓。

D01:10.19344/ki.iw n l671-5276.2017.03.0293-(2SPS)并联机床数控编程后置处理李开华，李开明(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：并联机床在进行运动控制时，必须通过位置反解模型，将刀具位姿及速度信息变换为伺服系统各杆杆长的控制指令，所以传统的数控代码不能直接应用在并联机床上。

并联机床后置处理器的功能是根据刀位数据文件和机床特性文件，得到机床数控系统能够接受的程序代码。

介绍了 一种三平动并联机构-3-(2SPS)并联铣床，基于此机构阐述其后置处理，并研究其后置处理过程的一些关键算法。

关键词：并联机床;数控编程;后置处理中图分类号:TG549 文献标志码：B文章编号：1671-5276 (2017) 03-0103-03Post Processing for 3- (2SPS) Parallel Machine ToolLI Kaihua,LI Kaiming(School of M echanical E ngineering,Nanjing University of Science &T echnology,Nanjing 210094, C hina)A bstract：In the motion control of parallel machine tool,the position inverse model must be used to transform the position and speed information of the tool into the rod length control instruction of the servo system,so the traditional NC code can not be directly applied in parallel machine tool.The program code accepted by the CNC system of the machine tool can be got by the post processor of the parallel machine tool according to the cutter location data file and the machine tool characteristic file.This paper introduces a3-DOF parallel mechanism-3 - (2SPS)parallel milling machine and discusses the post processing and some key algorithms. Keywords：parallel machine tool；numerical control programming；post processing0引言并联机床数控加工编程与传统机床有很大的不同，应 用CAD/C A M软件进行编程将事半功倍。

数控加工的后置处理技术数控加工是现代制造技术中的重要部分，可以精确地加工出复杂形状的零件，但是加工完成之后还需要进行后置处理技术，才能得到更好的加工效果和使用效果。

本文主要介绍数控加工的后置处理技术。

一、去毛刺加工完成的零件表面通常会存在一些毛刺，影响着零件的质量和外观，因此需要进行去毛刺处理。

目前比较普遍的方法是使用化学方法或者机械方法去除毛刺。

化学方法主要使用化学溶剂和电解液进行腐蚀去除，但是容易污染环境；机械方法包括打磨、抛光、喷砂等，效果好但是耗时和成本高。

因此，要根据具体情况选择适合的方法进行去毛刺。

二、打磨、抛光零件加工完成后，表面还会存在一些凹坑、毛刺和瑕疵，这时需要对其进行打磨或抛光。

打磨一般使用研磨机和砂带机，可以平整表面并去除粗糙度；抛光则是对打磨后的表面进行更进一步的处理，通常使用磨盘和磨料等工具，可以让表面变得更光滑。

打磨和抛光处理可以提高零件的质量，使其更加光滑和美观。

三、喷漆一些零件需要表面进行涂漆处理，为了美观以及保护表面。

常用的喷涂方法有手动喷涂和自动喷涂两种方式。

手动喷漆需要涂漆技术要求较高，操作难度也比较大，自动喷漆则是速度更快、效率更高，但是成本相对更高，需要根据具体情况选择。

四、氧化处理氧化处理是一种表面处理技术，可以在表面形成一层氧化膜，具有防腐、防污、抗磨、美观等优点。

常见的氧化处理有硫酸氧化和硬质阳极氧化两种方式。

硫酸氧化工艺简单，可以获得均匀的氧化膜，并且氧化层较薄。

硬质阳极氧化能够形成较厚的氧化层，具有较好的耐磨性和耐蚀性，但是工艺较为复杂，成本更高。

五、热处理热处理是一种改变零件物理和化学性质的表面处理技术，可以增强零件的强度、硬度和抗腐蚀性。

热处理的方式有淬火、回火、退火等多种方法。

不同的热处理方式对零件的性质和效果不同，需要根据实际情况进行选择。

六、镀层处理镀层处理是一种表面处理技术，是在零件表面进行涂覆金属、非金属或合金材料的一种方式，常用的镀层有镀铬、镀锌、镀镍等。

并联运动机床数控加工后置处理
陈建政;曹萃文
【期刊名称】《组合机床与自动化加工技术》
【年(卷),期】2003(000)006
【摘要】在分析研究了并联机床的结构和坐标转换关系的基础上, 针对清华大学研制的6-PSS型并联机床,提出了刀位后处理计算方法,包括刀轴矢量与机床坐标夹角的计算和NC数据的计算;为编制并联机床数控后处理程序提供一条捷径.
【总页数】2页(P47-48)
【作者】陈建政;曹萃文
【作者单位】清华大学,精密仪器与机械学系,北京,100084;清华大学,计算机科学与技术系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TP273:TG659
【相关文献】
1.新型并联机床曲面加工的运动控制与后置处理算法 [J], 张立新;黄玉美;韩旭炤;乔雁龙;王磊
2.斜摆头五坐标数控加工机床的后置处理算法研究 [J], 田荣鑫;任军学;孟晓贤;单晨伟
3.虚拟轴机床数控加工后置处理 [J], 陈建政;曹萃文
4.新型并联机床曲面加工的运动控制与后置处理算法 [J], 张立新;黄玉美;韩旭炤;
乔雁龙;王磊
5.七轴并联机床数控加工后置处理技术研究 [J], 陈辉;王知行;卓桂荣
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《并联运动机床数控加工后置处理》（陈建政、曹萃文，组合机床与自动化加工技术，2003年第6期）传统机床的工作轴线一般与三维直角坐标轴相对应，而并联机床的工作主轴轴线突破了传统的概念。

这种机床在运动过程中看不到普通机床所固有的三维坐标，传统意义的x、y、z轴是虚拟地存在于控制系统之中。

工件装在工作台上，刀具与工作主轴受六根可改变工作长度的杆控制工作位置，六根变长杆装在框架上，通过电机控制杆长的变化，刀具与工作主轴可以作六个自由度的运动。

这种机床没有传统机床的床身、立柱等支撑结构，也没有任何导轨和滑板，因而也被称为“虚拟轴机床”。

虚拟轴机床的运动学主要涉及机床工作装置和机床固定参数坐标系之间的运动几何学关系的分析研究。

由实轴空间到虚轴空间的变换，按并联机器人理论，是运动学的正解问题，对并联结构来说是没有唯一解。

由虚轴空间到实轴空间的变换是运动学逆解问题，对并联运动机构而言具有唯一解。

对并联运动机床的加工控制而言，涉及由虚轴空间到实轴空间的变换和实轴空间到伺服驱动机构空间的变换。

《虚拟轴机床——21世纪数控加工设备》（荣烈润，机电一体化Mechatronics，2005年第3期）在人们所熟悉的传统机床中，机床的工作轴线是与三维直角坐标轴相对应的，而虚拟轴机床突破了传统机床的工作轴线的概念。

这类机床通常由并联杆系构成，其典型结构是通过可以伸缩的6条“腿”连接定平台和动平台，每条“腿”各自单独驱动。

控制6条“腿”的长度就可以控制装有主轴头的动平台在空间中的位置及姿态，以满足刀具运动轨迹的要求，实现具有6个自由度运动的复杂曲面的加工。

虚拟轴机床中没有传统机床那样固定的三维坐标轴，传统意义的x、y、z轴是自由地、虚拟地设定于机床控制系统之中。

虚拟轴机床的名称即由此得来。

虚拟轴机床的特点：1.机床结构简单2.机床结构稳定、刚度高3.机床动态性能好在传统机床中，工作台、滑板等运动部件的质量较大，电机、导轨及传统系统往往也不得不放在运动着的部件上，这就增加了系统的惯性力，使动态性能恶化，在高速加工时尤为突出。

数控加工后置处理技术随着工业技术的不断发展，数控加工已成为现代工业中不可或缺的一部分。

目前，数控加工技术已经广泛应用于航空、航天、汽车、电子、仪器仪表等领域。

数控加工技术的高效、高精度、高自动化等优点使得传统的机械加工逐步被替代。

然而，数控加工虽然能够高效地加工出产品，但需要进行后处理才能够满足产品的要求。

本文将对数控加工后置处理技术进行探讨。

一、数控加工后置处理技术的作用数控加工后置处理技术是指对数控加工加工出的产品进行后处理，使其满足规格要求。

数控加工后置处理技术的主要作用包括以下几点：1、改善表面光洁度：数控加工是通过高速运转的刀具去除原材料来制造零件的加工方法。

在加工过程中，会产生毛刺、螺纹等表面缺陷。

数控加工后置处理技术可以去除这些缺陷，改善表面的光洁度。

2、提高尺寸精度：数控加工中，加工尺寸会受到工具磨损、刀具尺寸、机床精度等因素的影响，导致加工出来的产品尺寸存在差异。

数控加工后置处理技术可以通过刮光、打磨等方法去除加工时的误差，提高加工尺寸的精度。

3、增强零件强度：数控加工中产生的毛刺、螺纹等表面缺陷会对零件的强度产生影响。

数控加工后置处理技术可以去除这些缺陷，增强零件的强度，提高其耐用性。

4、改善零件性质：数控加工后置处理技术可以通过表面处理、热处理、化学处理等方法改变零件的性质，提高其特殊性能和使用寿命。

二、数控加工后置处理技术的种类数控加工后置处理技术主要包括以下几种：1、磨光处理：磨光处理是通过磨光刀具对加工出来的产品进行表面处理的方法。

该方法可以消除表面毛刺、磨痕等加工缺陷，提高表面光洁度。

2、抛光处理：抛光处理是通过研磨、刷洗、喷砂等方法去除零件表面缺陷的一种方法，可以提高零件表面的光洁度和平滑度。

3、化学处理：化学处理是通过在零件表面涂覆化学药品，产生化学反应来改变零件表面的性质的一种处理方法。

该方法能够提高零件的硬度、耐腐蚀性和润滑性。

4、热处理：热处理是改变材料性能和结构的一种方法。

数控加工后置处理技术本文分析了数控加工后置处理技术的特征、面临的问题和当前的发展趋势，介绍了应用通用后置处理器开发定制专用后置处理器的实践。

数控编程是CAM 的重要组成部分。

它包括加工刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成。

加工刀具路径文件可利用CAD/CAM 软件，根据加工对象的结构特征、加工环境特征(其中包括机床-夹具-刀具-工件所组成的具体工序加工系统的特征)以及加工工艺设计的具体特征来生成描述加工过程的刀具路径文件。

通过后置处理器读取由CAM 系统生成的刀具路径文件，从中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及NC 程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能直接识别的NC 程序，就是数控加工的后置处理数控加工后置处理是CAD/CAM 集成系统非常重要的组成部分，它直接影响CAD/CAM 软件的使用效果及零件的加工质量。

目前国内许多CAD/CAM 软件用户对软件的应用只停留在CAD 模块上，对CAM 模块的应用效率不高，其中一个非常关键的原因就是没有配备专用的后置处理器，或只配备了通用后置处理器而没有根据数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需人工做大量的修改，严重影响了CAM 模块的应用效果。

目前，从技术上讲，由于CAD/CAM 系统硬件和软件的发展，对加工对象、加工系统建立三维模型、运用图形交互的方法实现刀具路径的生成、加工过程仿真和干涉碰撞检查已经是可行的。

北京市机电研究院在工程实践中已付诸实施，并取得了良好效果。

而要使生成的刀具路径文件转换成数控NC 程序，驱动和控制机床实施加工，还必须以相应的后置处理器开发为条件。

对于使用多种CAD/CAM 系统，配备多种机床各种类型数控系统的情况就更为复杂，这是因为后置处理面临如下纷繁的情况：一、刀具路径文件格式的多样性刀具路径文件采用APT 语言格式，这种语言接近于英语自然语言，它描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹。

五轴数控加工3D刀具补偿及其后置处理方法五轴数控加工是一种高精度、高效率的加工方式，广泛应用于航空航天、汽车零部件、模具制造等行业。

而在五轴数控加工中，刀具补偿及其后置处理方法是非常重要的环节，对加工效率和加工精度有着直接的影响。

本文将探讨五轴数控加工中的3D刀具补偿及其后置处理方法。

一、刀具补偿的作用刀具补偿是指在数控加工中，由于刀具磨损或者刀具尺寸偏差而引起的加工误差，需要通过软件或者控制系统来对刀具轨迹进行偏移补偿，以保证工件的加工精度和质量。

在五轴数控加工中，刀具沿着多个轴线同时运动，因此刀具补偿显得尤为重要。

1. 轨迹偏移法2. 刀具半径矢量法刀具半径矢量法是对轨迹偏移法的一种改进，它通过指定刀尖位置和刀具半径矢量的方向来实现刀具补偿。

这种方法在五轴数控加工中更为灵活，能够更好地适应复杂曲面的加工需求。

3. 刀具头部中心法刀具头部中心法是一种基于刀具头部中心坐标系的刀具补偿方法，通过设置刀具头部中心相对于工件坐标系的偏移量来实现刀具补偿。

这种方法在五轴数控加工中应用较少，但在某些特定情况下可以发挥重要作用。

三、刀具补偿的后置处理方法在完成刀具补偿后，需要对加工程序进行相应的后置处理，以确保刀具补偿的有效性和加工质量。

刀具在使用过程中会发生磨损，造成刀具半径发生变化，因此需要定期对刀具进行半径校准。

通过专门的设备和软件，对刀具进行精确的测量和校正，以确保刀具半径的准确性。

2. 轨迹优化在进行刀具补偿后，需要对加工轨迹进行优化，以适应刀具偏移后的加工需求。

通过对轨迹进行优化，可以提高加工效率和加工质量，减少加工误差。

3. 加工参数调整在进行刀具补偿后，需要对加工参数进行调整，以确保刀具补偿的有效性。

包括切削速度、进给速度、切削深度等加工参数的优化调整，以适应刀具补偿后的加工需求。

2-UPS/2-UPR混联机床数控后置处理系统研究随着社会的发展,智能化生产已成为必然趋势。

基于2-UPS/2-UPR并联机构的五自由度新型混联机床,兼具了并联机床加工精度高、响应速度快和串联机床工作空间大的优点,具有很好的产业化前景。

本文基于轮毂抛光这一加工工艺,从实际加工应用的角度出发,对
2-UPS/2-UPR混联机床的后置处理系统进行开发,解决了混联机床空间复杂曲面的编程问题,提高了编程效率。

本文首先建立了机床的运动学模型,基于模型对机床进行了运动学分析。

介绍了刀具及动平台位姿描述方法。

采用拟Netown法及几何法对混联机构进行了位置的正反解分析,并采用矢量分析及求导法求解了混联机构的雅克比矩阵。

接下来,对混联机床的运动控制系统进行了总体的框架设计,确定了主要硬件电路的连接方案。

并且对混联运动控制系统进行了功能分析,明确了后置处理系统的功能,分析了后置处理系统的数据流程。

然后,对混联机床后置处理系统的算法进行了分析研究。

根据串并混联机床特性,提出了刀具数据变换、刀具空间轨迹插补、由刀具数据计算杆长数据及干涉检验等后置处理算法。

最后,利用Visual Basic语言对2-UPS/2-UPR混联机床后置处理系统进行了系统性开发。

基于实际轮毂零件,利用CREO软件对其实际加工过程进行轨迹规划,生成刀位信息原文件。

使用后置处理软件对刀位原文件进行后置处理,并运用Solidworks三维软件对后置处理结果进行仿真,以验证其正确性。

后置处理后置处理就是结合特定的机床把系统生成的刀具轨迹转化成机床能够识别的G代码指令，生成的G指令可以直接输入数控机床用于加工。

考虑到生成程序的通用性，CAXA制造工程师软件针对不同的机床，可以设置不同的机床参数和特定的数控代码程序格式，同时还可以对生成的机床代码的正确性进行校验。

后置处理分成三部分，分别是后置设置、生成G代码和校核G代码。

§1机床信息机床信息提供了不同机床的参数设置和速度设置，针对不同的机床、不同的数控系统，设置特定的数控代码、数控程序格式及参数，并生成配置文件。

生成数控程序时，系统根据该配置文件的定义生成用户所需要的特定代码格式的加工指令。

机床配置给用户提供了一种灵活、方便的设置系统配置的方法。

对不同的机床进行适当的配置，具有重要的实际意义、通过设置系统配置参数，后置处理所生成的数控程序可以直接输人数控机床或加工中心进行加工而无须进行修改。

“机床信息”选项卡共分为四个部分．分别是机床选定、机床参数没紧、程序格式设置和机床速度设置，如下图所示。

一、机床选定选择合适的机床，并且对当前机床进行操作。

（1）当前机床：系统提供五种机床以供选择，分别是802S、FUNAC、DECKEL、SIMENS和test.（2）增加机床：针对不同的机床，不同的数控系统，设置特定的数控代码、数控程序格式及参数，并生成配置文件。

生成数控程序时，系统根据该配置文件的定义生成用户所需要的特定代码格式的加工指令。

点击“增加机床”，可以输入新的机床名称，进行信息配置。

（3）删除当前机床：删除当前设置机床。

二、机床参数设置在“机床名”一栏输入新的机床名或选择一个已存在的机床进行修改，从而对机床的各种指令进行设置。

（1）行号地址＜Nxxxx＞一个完整的数控程序由许多的程序段组成，每一个程序段前有一个程序段号，即行号地址。

系统可以根据行号识别程序段。

如果程序过长，还可以利用调用行号很方便地把光标移到所需的程序段。

通用后置处理系统，主要是指在数控设备中，后置处理程序功能的通用化。

要求能针对不同类型的数控系统刀位文件进行后置处理，输出数控程序。

在数控设备后置处理中，数控机床通用后置处理系统实现都有哪些途径呢？下面我们就来具体介绍一下。

（一）通用后置处理系统设计的前提条件尽管不同类型的数控机床指令和程序段格式不尽相同，彼此之间有一定的差异，但仍然可以找出它们之间的共同性，主要体现在一下几个方面。

1、数控程序都是由字符组成。

2、地址字符意义基本相同。

3、准备功能代码和辅助功能代码的标准化。

4、文字地址加数字的指令结合方式基本相同。

5、数控机床坐标轴的运动方式种类有限。

（二）通用后置处理系统程序结构设计通用后置处理系统的基本要求是系统功能的通用化。

为了达到这一目标，必须保证刀位文件和数控系统特性文件格式的规范化（或标准化）以及程序结构的木块化。

1、输入文件格式的规范化输入文件包括刀位文件和数控系统特性文件。

目前国际上流行的数控编程系统输出的刀位文件一般都符合IGES标准，其后置处理系统所要求的数控系统特性文件的内容与刀位文件的IGES标准所包含的内容相对应，其作用是告诉后置处理系统的控制程序如何把刀位文件的响应数据转换层适用于数控系统特性文件所表示的数控机床的数控加工程序。

如果刀位文件是非标准的，数控编程系统也应对到位文件的格式指定一个规范，然后以此规范为约束，指定数控系统特性文件所包含的内容及其格式，就是说刀位文件的规范与数控系统特性文件的内容必须相对应。

2、通用后置处理系统的程序结构输入部分包括到位文件和数控系统特性文件借口。

算法上处理包括坐标变换、跨象限处理、进给速度处理等功能模块。

格式转换包括数据类型转换与圆整、字符串处理等功能模块，输出的是数控程序。

整个系统的运行在主控模块的控制下进行。

为了保证系统的通用性和可靠性，要求各基本功能模块做到规范化或者标准化，并且具有较好的通用性。