5轴联动数值计算及后处理开发

高 原 ，张晓峰

（1.天津大学机械学院，天津 300354；2.天津汽车模具股份有限公司，天津 300308）

1 引言

5 轴联动设备应用范围及其广泛，设备种类通常是由摆头和转台组合而成的。常见的5 轴数控机床是有3个相互垂直的直线轴，外加两个旋转轴。其中旋转轴可以是转头和转台的随机组合，因此机床机构也就不一样。多自由度并联机器人执行末端也有很大一部分是5轴联动的，其末端点位及姿态的数值计算和5 轴联动机床是相似的，即在直角坐标系下，计算空间某一点的X、Y、Z坐标值，以及机器人姿态A、B角度值。这些数值可以通过计算获得，也可以利用三维软件产生刀位源文件（CLSF），再把刀位数据文件按照指定机床的程序格式要求转换成机床或机器人能直接执行的数控程序[1]。在UG 中这个过程可以构造后置处理器完成程序的后处理[2]，也可以使用UG API 函数进行二次开发，做出满足各种需求的插件进行后处理。

2 5轴联动数值计算

5 轴联动是指在笛卡尔坐标系下，设备具备3 个移动轴：X轴、Y轴和Z轴，和两个旋转轴（A轴和B轴，或者A轴和C轴，或者B轴和C轴）。其中A轴是指绕着X轴旋转的驱动轴，B轴是指绕着Y轴旋转的驱动轴，C轴是指绕着Z轴旋转的驱动轴。通常轴数的计算不考虑沿着X、Y、Z轴的平移辅助轴U、V、W轴。

常见5轴联动设备绝大部分是使用球形刀具对工件进行点接触式加工。球形表面法矢指向全空间，对复杂曲面法矢具有自适应能力，只要球半径小于曲面最小曲率半径就能有效避免干涉。……