基于五轴数控磨床的坐标变换及其简单应用研究.docx

基于五轴数控磨床的坐标变换及其简单应用研究
作为一种先进的数控加工设备，五轴数控磨床在工业领域的应用越来越广泛。在加工复杂零件、曲面、凸轮等方面具有独特的优势，然而，如何正确使用五轴数控磨床进行加工，需要对其坐标变换进行深入研究。
一、五轴数控磨床机床坐标系
五轴数控磨床采用的是右手伸出来的坐标系，该坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。
1、机床坐标系
五轴数控磨床的机床坐标系分为三个坐标系：XYZ坐标系、AB坐标系、C坐标系。其物理意义如下图所示。
XYZ坐标系表示的是磨床主轴的空间方向，X方向是左右方向，Y方向是前后方向，Z方向是竖直方向。工件的坐标原点一般是磨头变轴心所在地方，即工件零点，可以通过点极的方式来确定。
AB坐标系表示磨头角度运动的方向。工件坐标系以ABC轴通过的点作为工件坐标系的原点。
C坐标系表示的是工件在旋转前处在的位置角度。
2、工件坐标系
五轴磨床的工件坐标系是以所加工零件上的某一点（通常为工件上设计的工装或零件上的凸轮坐标）为基准点建立的坐标系。工件坐标系可以通过在加工路径中的基准点上安装感应棒或其他感应元件，来实现自动校正，从而保证加工精度。
二、五轴数字化磨床的坐标变换
五轴数控磨床的坐标变换主要包含以下几种情况：
1、工件坐标系到机床坐标系的变换
若工件坐标系ABC坐标轴与机床坐标系XYZ坐标轴不一致，则需要进行坐标转换。转换公式为：
(X，Y，Z，1)在机床坐标系=ABC*XYZ*(X，Y，Z，1)在工件坐标系
其中，ABC表示旋转矩阵，XYZ表示移动矩阵。
2、磨头旋转轴到加工工件上的变换
在进行加工时，需要将磨头旋转轴转移到加工工件所在位置。此时需要进行坐标转换。转换公式为：
(X，Y，Z，1)在工件坐标系=矩阵*(X，Y，Z，1)在磨头旋转轴坐标系
3、工件在加工路径上的变换
对于复杂曲面的加工，需要在加工路径上加工。此时，由于工件是在不同的位置（刀具相对工件在不同位置下的工件磨削），所以需要进行工件坐标的变化。转换公式为：
(X，Y，Z，1)在工件坐标系=（T）*（X，Y，Z，1）在加工路径上的点
其中，T表示偏移矩阵。
三、五轴数字化磨床坐标变换的应用
1、加工曲面
五轴数控磨床可以加工各种复杂曲面，如汽车发动机缸盖、曲轴等等。坐标变换的技术应用在加工大型曲面时尤为重要。采用基于坐标变换的自适应轮廓磨削技术，能够利用磨头的旋转轴，在复杂曲面上进行高效、精确的加工。
2、加工刻度
五轴数控磨床配备合适的探针，可以很容易地达到高精度的刻度。通过坐标变换，控制磨头准确地移动到预先定义的刻度标记位置，对刻度进行加工。
3、加工凸轮
凸轮是机器中比较难加工的部件。采用五轴数控磨床进行加工时，需要根据凸轮的具体形状进行坐标变换，以保证加工精度和效率。
四、结论
坐标变换是五轴数控磨床进行加工必不可少的重要技术之一。正确的坐标变换可以保证加工精度和效率。在实际应用中，需要根据零件加工特点和要求，充分发挥五轴数控磨床的性能，实现高效、精确的加工。