一种基于软件寻位的数控加工技术

　　通过上述寻位过程获取工件实际状态信息后，如何利用这一信息对加工过程进行实时控制，实现适应工件现实的位姿自适应加工，是软件寻位加工中所要解决的另一关键问题。下面以铣削加工为例，针3种具体情况给出其实现过程。

　　3.1 基于三坐标机床的加工控制

　　在采用三坐标数控铣床进行软件寻位加工时，可采用基于寻位信息的实时轨迹生成方法对加工过程进行控制。其基本思想是，用寻位过程求得的T-1矩阵将被加工零件的几何信息变换到加工坐标系下，然后据此实时生成刀具运动轨迹，控制机床运动来完成零件的加工。下面，以加工自由曲面为例来讨论这一方法。

　　3.2 基于五坐标机床的加工控制

　　五坐标数控机床是最有利于实现软件寻位加工的设备。这是因为，五坐标机床可提供两自由度旋转功能，使得在许多情况下可以采用普通铣刀代替球头铣刀进行加工，因而可大幅度提高加工效率。此外，采用五坐标机床后，刀具可沿任意方向进给，非常有利于加工斜孔和斜面，因此有效提高了软件寻位加工的适应范围。

　　当被加工表面为曲面时，基于五坐标机床的软件寻位加工控制与三坐标机床相类似，只不过此时可以利用刀具的姿态控制功能，使刀具轴线与被加工表面法线方向保持最佳关系，从而提高加工质量和效率，并避免加工过程中的干涉。

　　使用五坐标机床除有利于加工复杂曲面外，所带来的更大好处是可以方便地实现复杂孔系零件的软件寻位加工。下面以常见的双转台五坐标数控机床为例，介绍这类零件的软件寻位加工控制过程。首先，用通用紧固夹持元件或装置将工件固定于数控转台上（无须精确定位）；然后，启动传感装置获取工件表面信息，求解工件实际状态，得到变换矩阵T；进一步，根据变换矩阵T提供的工件实际状态信息，对工件安装时产生的姿态偏差进行校正，即通过控制转台运动使工件被加工表面与机床主轴垂直，或使被加工孔的轴线与机床主轴平行；最后，按三坐标加工方法控制机床运行，即可加工出该表面及其上的孔（或孔系）。

　　重复上述过程，对工件其他表面和其上的孔也按同样方法加工，即可加工出整个零件。

　　3.3 基于六坐标虚拟轴机床的加工控制

　　新型六坐标虚拟轴机床的基本结构如图1所示。该机床采用由6根驱动杆加动静平台等组成的并联闭链结构，可在工件固定的情况下，对机床主轴进行六自由度控制。利用该机床的这一特点，可以方便地实现软件寻位加工控制，其实现过程如下。

图1 六坐标虚拟轴机床结构示意图