五轴复合激光加工机床后置处理方法的研究

　　^oT_r为机床坐标系到旋转工作台坐标系的位姿变换矩阵，其表达式为：

　　式中，X-X轴坐标原点在机床坐标系中的绝对坐标位置；

　　H₂——机床坐标系原点到旋转工作台坐标系原点在Z轴方向上的距离；

　　H₃——机床坐标系原点到旋转工作台坐标系原点在Z轴方向上的距离；

　　S_A、C_A、S_C、C_C——sinA、cosA、sinC、cosC的缩写（下文采用相同的表示方法）。

　　^tT_w为旋转工作台坐标系到工件坐标系的位姿变换矩阵。

　　式中，X_w，Y_w，Z_w——旋转工作台坐标系到工件坐标系平移变换在三坐标轴上的分量。

　　^wT_p——为工件坐标系到刀具参考点的位姿变换矩阵，这个矩阵包含了工件坐标系下激光头位姿的相关信息。对于自动编程而言，刀位文件中给出了刀具参考点在工件坐标系下的坐标值(X_p，Y_p，Z_p)以及激光头轴线在X_w，Y_w，Z_w三坐标轴上的方向余弦(Cα₁，Cα₂，Cα₃)。对激光头轴线方向采用了绕Z-X两次旋转变换来描述，分别为绕Z轴转φ角和绕X轴转α₃角，从而得到的^wT_p表达式为：

　　^pT_t为刀具参考点（加工点）坐标系到激光头坐标系的位姿变换矩阵。

　　式中，d——工件加工点坐标系原点到激光头坐标系原点的距离。

　　通过求解方程^oT_t=^oT_r·^rT_w·^wT_p·^pT_t，可以得到：

　　通过以上运动学解析，得到五个坐标轴各自的驱动量X，Y，Z、A、C的数学表达式，在此基础上进行专用后置处理程序的开发。

2 程序开发

　　刀位文件是相对CAM的加工坐标系生成的刀位轨迹文件，因此要对刀位文件进行后置处理首先要建立CAM加工坐标系。一般来说，CAM加工坐标系的原点就是程序零点（机床对刀点），CAM加工坐标系的3个直线轴的方向就是机床导轨的方向。同时，在确定CAM加工坐标系的方向和原点位置时，还应当考虑现场加工的实际需要，以保证毛坯在机床上的位置便于装夹、找正和加工。

　　5LC复合激光加工机是配置了PMAC控制系统的双转台五轴数控加工机床。在编写该机床的后置处理程序时，首先根据用户阅读要求（满足习惯NC代码编程的用户的阅读要求）进行刀位文件解释部分程序设计；其次，根据解释执行的原则，采用公式(4)进行坐标转换部分程序设计，最后，根据机床控制系统要求进行代码转换部分程序设计。

3 结语

    本文对运动形式复杂的双转台五轴数控机床运动学求解进行了较为详细的论述，推导出该类机床后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。并且开发了5LC复合激光加工机专用后置处理程序。在该设备上对复杂曲面零件的切割实验表明，本文开发的专用后置处理程序生成的数控程序可以满足5LC复合激光加工机的需要。