五轴数控机床的后置处理算法与软件实现 该文以一种主轴复合摆动的五轴数控机床为对象，在分析了坐标系统之后，给出了联动时刀位轨迹的后置处理算法。文中采用面向对象编程技术得到了五轴后置处理系统。 一、引言 床的各种运动都是执行特定数控指令的结果，完成一次加工过程需要连续执行一连串的数控指令，即数控程序。在CAM，计算机辅助制造过程中，将 CAD设计的模型，通过 CAM软件模块计算产生刀位轨迹的整个过程称为前置处理。在前置处理中，按照相对运动原理，将刀位轨迹计算统一在工件坐标系中进行，而不考虑具体机床结构及指令格式，从而简化系统软件。即在CAM软件系统中进行刀位轨迹编程时，总假定工件是固定不动的，所以刀位文件（CLF）中给出的是在工件坐标系中刀具的位置数据，包括刀心点和刀轴矢量。前置处理产生的是刀位文件（Cutter Location File），而不是数控程序。因此，要获得数控机床加工程序，还需要将前置计算所得的刀位轨迹数据转换成具体机床的程序代码，该过程称为后置处理（Post-Processing）。 数控机床是加工复杂零件的现代化设备，多样化的结构是其发展的必然趋势。由于五轴数控加工的复杂性，后置处理程序是必不可少的。对于不同类型运动关系的数控机床，其后置处理又是不同的，因此有必要针对不同结构的机床建立其有效的后置处理程序。本文作者以德马吉（DMG）DMU200P数控加工中心为对象，分析了它的机床结构和后置处理方法，并采用面向对象编程方法实现了其后置处理程序。 二、机床的坐标系统 ISO的规定，数控机床采用右手直角坐标系，其中平行于主轴的坐标轴定义为z轴，绕 x、y、z轴的旋转坐标分别为A、B、C。上述各坐标轴的运动可由工作台，也可以由刀具的运动来实现，但方向均以刀具相对于工件的运动方向来定义。通常五轴联动是指 x、y、z、A、B、C中任意5 个坐标的线性插补运动。 图1 DMU200P机床运动坐标系 如图1 所示的是DMU200P机床的运动坐标系。该机床的五轴由x、y、z、B、C组成，其中B、C方向都为刀具相对于工件运动的方向，C轴旋转是由工作台旋转实现的，故C轴的实际运动方向相反；B轴为主轴复合摆动，主轴在摆动过程中同时实现两个方向的摆动运动。在图1 中，β =45°，B轴可以实现0°～180°摆动。在正常状态下，机床的刀轴指向与 z轴平行，B轴旋转180°后，刀轴方向与 y轴平行。 二、机床运动学求解 在多轴数控编程时，CAD/CAM软件生成的刀位文件由工件坐标系的X、Y、Z和刀轴...
