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摘要：近几年来，据我国有关调查研究报告显示，五坐标机床数控加工程序已然成为处理复杂结构零件的新型有效措施。根据机床结构的不同，建立不同的机床坐标系对应关系；针对机床数控加工程序的逆后置和后置处理的方法，提出了在机床之间应用数控加工程序互换的算法；通过控制单步距的走刀时间不变，得出了加工进给速度互换算法，达到了对工艺参数的延续继承。本文就针对直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序互换求解算法进行解析，旨在发现此算法在实际加工生产中的优势和意义。
关键词：直摆头；斜摆头；五坐标机床；互换求解算法
航空航天领域中，有很多的复杂零件如发动机的机匣、叶轮、叶盘等，在进行数控加工处理时，所有过程均需在五坐标机床上施工完成，其各种程序，繁多复杂。在日常加工生产的过程当中，由于某些突发的事件，加工设备常需要发生很多临时的变更，又因为机床的结构都不相同，旋转轴、机床的坐标系也不同，所以就导致了不能在其他的机床上继续原来的加工。如需继续进行加工程序，则必须要重新设置程序，在经过后处理后才能使用。这样不仅费时费力，还容易出现错误导致零件损坏报废。那么迅速的将原程序经过优化调整转换为其他设备可直接使用的现程序，对保证工作的正确率和高效率是非常必要的。
一、转换过程的分析
主轴转速、进给速度、坐标位置是数控加工程序中的要测定的关键数据，两机床互相转换时，第一步要做的是将原来机床上的数控加工程序信息复制到新机床上，但此转换的前提是新机床一定要能完成原来机床所要完成的任务。
下面就针对直摆头、斜摆头转台式五坐标机床研究两者之间相互转换任务的算法
图1，为直摆头-转台式机床，坐标轴为As、Bs、Xs、Ys、Zs，Bs轴绕Ys旋转，As绕Xs摆动。其中Bs可旋转360度，As受机器结构的控制，摆动角度为-90度～0度。
图2为斜摆头-转台式机床，坐标轴是Bd、Cd、Zd、Yd、Xd，Cd绕Zd旋转，Bd绕P摆动。其中Cd可旋转360度，Bd在0度到180度内摆动，但由于P是回转轴线，所以刀轴矢量绕Xd摆动的范围是0度到90度。
新的要完成任务的机床，要先检查直线轴的匹配性，如果是五坐标机床，那么其4轴是都可以360度不停旋转的，这就是满足匹配性要求的。因为5轴的旋转角度是要受结构控制的，所以不同的区域要进行不同的匹配性分析。如果设直摆头的第5轴旋转角度为as，则它的摆动区间可分3个范围[As1，-90°）、[-90°，0°]、（0°，As2]，各范围中五坐标机床匹配性分别为：
as∈[As1，-90°）时，斜摆头机床要受到结构因素限制，不能实现直摆头机床刀具的空间状态，所以此范围内直摆头不能转换成斜摆头机床。
as∈[-90°，0°]时，直摆头和斜摆头机床的加工程序可匹配，两者可无差互换。
as∈（0°，As2]时，斜摆头机床的加工刀具由于结构因素影响无法直接实现直摆头机床刀具的空间姿态。所以此范围内直摆头和斜摆头机床的加工程序转换的匹配性受限。
（一）五坐标机床的工作模式
在直摆头和斜摆头机床的加工过程中，工件和刀具都是分别随着4、5轴旋转、摆动的。目前，大部分五坐标机床的控制系统都是采用的先进自动跟踪控制模式，具体的说就是当4、5轴摆动时，机床的矩阵也会变化，用以解决4、5轴摆动时带来的差异，来确保机床其它部件的正确运行。这时五坐标机床加工程序现文件和各项的坐标值是相同的，所以直线轴坐标无需再进行后置处理。
二、转换算法
（一）直摆头、斜摆头机床之间的转换算法
在了解了直摆头、斜摆头机床的刀轴矢量与旋转坐标之间的转换算法后，再进行直摆头与斜摆头机床之间的转换。
分别设直摆头、斜摆头机床的指令坐标为（xs，ys，zs，bs，as）和（xd，yd，zd，cd，bd），对应刀轴矢量分别为（is，js，ks）和（id，jd，kd）。直摆头、斜摆头机床两者均处于自动跟踪模式中，经前期运算和后置、逆后置处理后，得到两者之间相互转换的公式：
斜摆头转换为直摆头机床时，公式为：
直摆头转换为斜摆头机床时：公式为：
（二）工艺参数转换算法
工艺参数中的主轴转速和进给速度是参数中的主要内容。由于各机床结构的不同，在数控加工程序互相转换的时候，必然会引起实际操作时坐标轴的移动困难，时间和距离都会发生改变。但为了保证转换前后的刀削速度不变，一定要对刀削的速度进行改变。经多重计算后，得出在切削次数和走刀时间不变的情况下，数控加工程序内的主轴转速也不变，那么直接采用原来的主轴转速就可达到目标机床对原机床工艺参数继承的目的。
三、算例
直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序互换算法已在实际的航空航天零件生产中得到了成功应用，使机匣、叶轮、叶盘等航空航天零件的生产在机床变动时加工程序得到了既快速又有效的转换。根据有关记录，在使用此算法后，加工出的零件均符合设计要求，显示出了直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序互换算法的正确性和有效性。
四、结论
1.在不同的五坐标机床相互转换任务时，一定要先进性两者是否匹配的分析，首先就是要判定新机床是否能完成原来机床所要完成的任务。
2.判定可以转换后，应明确摆动平面和旋转平面的摆动、旋转方式，进而来确定机床的坐标轴。
3.直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序的互换求解算法，在实际的程序中其进给的速度进行直接的转换，确保切削进给速度在转换前后的一致性。
4.直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序的互换求解算法，可以借助虚拟的中间机床对多个五坐标机床之间的程序进行任意相互转换，提高了机床使用的高效性、灵活性和数控加工工作的效率。
五、结语
很多文章都对加工程序的程序格式和逆后置处理的转换进行了研究，但研究数控加工工艺参数处理的却很少，下面本文就应用多空间的立体坐标求解方法，来解决数控加工程序之间的的叙诉互换问题，以保证零件在规定的时间内制造出来，保证整体工程的顺利进行。希望通过本文的研究可以给相关技术人员提供参考。
参考文献：
[1]刘峻，朱敏红.数控加工的数学处理——基点计算[J].机械制造与自动化，2011（02）.
[2]李艳华，王军.数控铣削程序校验中几种常见报警现象排查[J].中国水运（下半月刊），2010（11）.
[3]路晓东.数控铣加工中工艺参数的合理选择[J].机电技术，2011（01）.
[4]梁文财，韩艳华.数控车削加工仿真的实现[J].黑龙江科技信息，2010（18）.
作者简介：
王秋鹏（1980——），男，硕士研究生，西安铁路职业技术学院，讲师。
关键词：直摆头；斜摆头；五坐标机床；互换求解算法
航空航天领域中，有很多的复杂零件如发动机的机匣、叶轮、叶盘等，在进行数控加工处理时，所有过程均需在五坐标机床上施工完成，其各种程序，繁多复杂。在日常加工生产的过程当中，由于某些突发的事件，加工设备常需要发生很多临时的变更，又因为机床的结构都不相同，旋转轴、机床的坐标系也不同，所以就导致了不能在其他的机床上继续原来的加工。如需继续进行加工程序，则必须要重新设置程序，在经过后处理后才能使用。这样不仅费时费力，还容易出现错误导致零件损坏报废。那么迅速的将原程序经过优化调整转换为其他设备可直接使用的现程序，对保证工作的正确率和高效率是非常必要的。
一、转换过程的分析
主轴转速、进给速度、坐标位置是数控加工程序中的要测定的关键数据，两机床互相转换时，第一步要做的是将原来机床上的数控加工程序信息复制到新机床上，但此转换的前提是新机床一定要能完成原来机床所要完成的任务。
下面就针对直摆头、斜摆头转台式五坐标机床研究两者之间相互转换任务的算法
图1，为直摆头-转台式机床，坐标轴为As、Bs、Xs、Ys、Zs，Bs轴绕Ys旋转，As绕Xs摆动。其中Bs可旋转360度，As受机器结构的控制，摆动角度为-90度～0度。
图2为斜摆头-转台式机床，坐标轴是Bd、Cd、Zd、Yd、Xd，Cd绕Zd旋转，Bd绕P摆动。其中Cd可旋转360度，Bd在0度到180度内摆动，但由于P是回转轴线，所以刀轴矢量绕Xd摆动的范围是0度到90度。
新的要完成任务的机床，要先检查直线轴的匹配性，如果是五坐标机床，那么其4轴是都可以360度不停旋转的，这就是满足匹配性要求的。因为5轴的旋转角度是要受结构控制的，所以不同的区域要进行不同的匹配性分析。如果设直摆头的第5轴旋转角度为as，则它的摆动区间可分3个范围[As1，-90°）、[-90°，0°]、（0°，As2]，各范围中五坐标机床匹配性分别为：
as∈[As1，-90°）时，斜摆头机床要受到结构因素限制，不能实现直摆头机床刀具的空间状态，所以此范围内直摆头不能转换成斜摆头机床。
as∈[-90°，0°]时，直摆头和斜摆头机床的加工程序可匹配，两者可无差互换。
as∈（0°，As2]时，斜摆头机床的加工刀具由于结构因素影响无法直接实现直摆头机床刀具的空间姿态。所以此范围内直摆头和斜摆头机床的加工程序转换的匹配性受限。
（一）五坐标机床的工作模式
在直摆头和斜摆头机床的加工过程中，工件和刀具都是分别随着4、5轴旋转、摆动的。目前，大部分五坐标机床的控制系统都是采用的先进自动跟踪控制模式，具体的说就是当4、5轴摆动时，机床的矩阵也会变化，用以解决4、5轴摆动时带来的差异，来确保机床其它部件的正确运行。这时五坐标机床加工程序现文件和各项的坐标值是相同的，所以直线轴坐标无需再进行后置处理。
二、转换算法
（一）直摆头、斜摆头机床之间的转换算法
在了解了直摆头、斜摆头机床的刀轴矢量与旋转坐标之间的转换算法后，再进行直摆头与斜摆头机床之间的转换。
分别设直摆头、斜摆头机床的指令坐标为（xs，ys，zs，bs，as）和（xd，yd，zd，cd，bd），对应刀轴矢量分别为（is，js，ks）和（id，jd，kd）。直摆头、斜摆头机床两者均处于自动跟踪模式中，经前期运算和后置、逆后置处理后，得到两者之间相互转换的公式：
斜摆头转换为直摆头机床时，公式为：
直摆头转换为斜摆头机床时：公式为：
（二）工艺参数转换算法
工艺参数中的主轴转速和进给速度是参数中的主要内容。由于各机床结构的不同，在数控加工程序互相转换的时候，必然会引起实际操作时坐标轴的移动困难，时间和距离都会发生改变。但为了保证转换前后的刀削速度不变，一定要对刀削的速度进行改变。经多重计算后，得出在切削次数和走刀时间不变的情况下，数控加工程序内的主轴转速也不变，那么直接采用原来的主轴转速就可达到目标机床对原机床工艺参数继承的目的。
三、算例
直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序互换算法已在实际的航空航天零件生产中得到了成功应用，使机匣、叶轮、叶盘等航空航天零件的生产在机床变动时加工程序得到了既快速又有效的转换。根据有关记录，在使用此算法后，加工出的零件均符合设计要求，显示出了直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序互换算法的正确性和有效性。
四、结论
1.在不同的五坐标机床相互转换任务时，一定要先进性两者是否匹配的分析，首先就是要判定新机床是否能完成原来机床所要完成的任务。
2.判定可以转换后，应明确摆动平面和旋转平面的摆动、旋转方式，进而来确定机床的坐标轴。
3.直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序的互换求解算法，在实际的程序中其进给的速度进行直接的转换，确保切削进给速度在转换前后的一致性。
4.直摆头与斜摆头五坐标机床数控加工程序的互换求解算法，可以借助虚拟的中间机床对多个五坐标机床之间的程序进行任意相互转换，提高了机床使用的高效性、灵活性和数控加工工作的效率。
五、结语
很多文章都对加工程序的程序格式和逆后置处理的转换进行了研究，但研究数控加工工艺参数处理的却很少，下面本文就应用多空间的立体坐标求解方法，来解决数控加工程序之间的的叙诉互换问题，以保证零件在规定的时间内制造出来，保证整体工程的顺利进行。希望通过本文的研究可以给相关技术人员提供参考。
参考文献：
[1]刘峻，朱敏红.数控加工的数学处理——基点计算[J].机械制造与自动化，2011（02）.
[2]李艳华，王军.数控铣削程序校验中几种常见报警现象排查[J].中国水运（下半月刊），2010（11）.
[3]路晓东.数控铣加工中工艺参数的合理选择[J].机电技术，2011（01）.
[4]梁文财，韩艳华.数控车削加工仿真的实现[J].黑龙江科技信息，2010（18）.
作者简介：
王秋鹏（1980——），男，硕士研究生，西安铁路职业技术学院，讲师。