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摘 要：本文简要论述了五轴设备后置处理的开发要点，以DMG340P设备为例详细介绍了五轴设备旋转轴角度的求解方法。同时对后置处理器进行了模块化设计，将后置处理器划分为后置处理模块、程序头尾文件管理模块、刀具表输出模块、机床限位检查模块，并使用面向对象的开发语言C#完成整个五轴后置处理器的软件开发，提升了后置处理的整体智能化水平，使工艺人员的操作更为便利。
1.后置处理的概念及原理
后置处理的主要作用是将由CAM软件计算获得的刀位文件转化为可共机床读取的NC代码，之所以CAM软件不直接计算生成NC代码主要有以下两点原因：
（1）机床的运动结构不同。五轴机床的运动结构多种多样，大致可分为双转台结构、双摆头结构以及摆头加转台结构，同时由于旋转轴分布、以及坐标系设定的不同又可以进一步的进行细化。不同结构的设备不可以通用NC代码。
（2）机床控制系统的不同。五轴机床常用的控制系统主要有西门子、海德汉等，每种控制系统具有完全独立的数控编程语言，不同控制系统间NC代码无法通用。
也正是由于上述两点原因，CAM软件不会直接计算生成NC代码，而是生成描述刀具运動情况的刀位文件，再通过后置处理器对刀位文件进行转换，将其变为可供执行的NC代码。因此后置处理器必须根据机床的运动结构以及控制系统进行定制化开发，后置处理技术是数控技术中不可缺少的一个重要组成部分，也是数控加工领域研究的重点。
2.机床运动学变换求解
沈鼓集团目前具有五轴加工设备共十余台，包括BC轴双转台结构、AC轴双转台结构、AB轴摆头加转台结构、BC轴非正交结构等。不同结构的机床在进行后置处理时所进行的坐标变化求解是不同的。刀位文件在描述刀具运动姿态时一般采用两组参数，分别是刀尖的坐标点（x，y，z）以及刀轴的矢量。对于带有RTCP功能的机床来说，当编程坐标系与实际机床坐标系一致时就无需再对刀尖坐标点（x，y，z）进行变换求解，只需要将刀位文件中的刀轴矢量转换为各旋转轴的角度即可。以DMG 340P机床为例，其结构为C转台B摆头的非正交机床，其机床运动坐标系以及角度计算示意图如下图所示：
图2中ON为刀轴的矢量，将其首先绕Z轴旋转，再将旋转后的ON0单位矢量绕OP旋转，其中，N点和N0两点旋转过程分别形成的两个圆有交点M。那么，刀轴矢量ON旋转到与Z轴方向一致时，需要经过以下两次旋转：（1）绕Z轴旋转到OM;（2）绕OP轴（B旋转轴）旋转B角度与Z轴重合。根据图2中的向量关系，则有：
由上两式向量关系得到：
同时根据向量关系，有：
因此，DMG340P运动角度为：
其余结构设备旋转轴角度的求解可以参照DMG 340P求解过程。本文不进行一一列举。
3.后置处理集成平台的开发
基于模块化设计思想，将整个后置处理器拆分成4个独立运行的模块，分别是后置处理模块、程序头尾文件管理模块、刀具表输出模块、机床限位检查模块。
其中后置处理模块是整个后置处理器的核心，用于对刀位文件进行坐标转换及代码转换处理;程序头尾文件管理模块用于管理和修改不同设备的程序头及程序尾文件;刀具表输出模块用于刀具及程序清单的输出;机床限位检查模块用于检查机床限位情况并对限位发出报警。采用面向对象的C#语言对后置处理器进行开发，人机交互界面如下图所示。
4.结论
后置处理器开发的关键是机床运动变换的求解以及数控代码的转换，本文针对特定设备，利用C#语言完成了后置处理器的开发，实现了从刀位文件向NC代码的转换。同时为后置处理器设计了多种模块和功能，提升了后置处理的整体智能化水平，使工艺人员的操作更为便利。
参考文献：
[1]冯显英，葛荣雨.五坐标数控机床后置处理算法的研究[J].工具技术，006，39（4）： 44-46.
1.后置处理的概念及原理
后置处理的主要作用是将由CAM软件计算获得的刀位文件转化为可共机床读取的NC代码，之所以CAM软件不直接计算生成NC代码主要有以下两点原因：
（1）机床的运动结构不同。五轴机床的运动结构多种多样，大致可分为双转台结构、双摆头结构以及摆头加转台结构，同时由于旋转轴分布、以及坐标系设定的不同又可以进一步的进行细化。不同结构的设备不可以通用NC代码。
（2）机床控制系统的不同。五轴机床常用的控制系统主要有西门子、海德汉等，每种控制系统具有完全独立的数控编程语言，不同控制系统间NC代码无法通用。
也正是由于上述两点原因，CAM软件不会直接计算生成NC代码，而是生成描述刀具运動情况的刀位文件，再通过后置处理器对刀位文件进行转换，将其变为可供执行的NC代码。因此后置处理器必须根据机床的运动结构以及控制系统进行定制化开发，后置处理技术是数控技术中不可缺少的一个重要组成部分，也是数控加工领域研究的重点。
2.机床运动学变换求解
沈鼓集团目前具有五轴加工设备共十余台，包括BC轴双转台结构、AC轴双转台结构、AB轴摆头加转台结构、BC轴非正交结构等。不同结构的机床在进行后置处理时所进行的坐标变化求解是不同的。刀位文件在描述刀具运动姿态时一般采用两组参数，分别是刀尖的坐标点（x，y，z）以及刀轴的矢量。对于带有RTCP功能的机床来说，当编程坐标系与实际机床坐标系一致时就无需再对刀尖坐标点（x，y，z）进行变换求解，只需要将刀位文件中的刀轴矢量转换为各旋转轴的角度即可。以DMG 340P机床为例，其结构为C转台B摆头的非正交机床，其机床运动坐标系以及角度计算示意图如下图所示：
图2中ON为刀轴的矢量，将其首先绕Z轴旋转，再将旋转后的ON0单位矢量绕OP旋转，其中，N点和N0两点旋转过程分别形成的两个圆有交点M。那么，刀轴矢量ON旋转到与Z轴方向一致时，需要经过以下两次旋转：（1）绕Z轴旋转到OM;（2）绕OP轴（B旋转轴）旋转B角度与Z轴重合。根据图2中的向量关系，则有：
由上两式向量关系得到：
同时根据向量关系，有：
因此，DMG340P运动角度为：
其余结构设备旋转轴角度的求解可以参照DMG 340P求解过程。本文不进行一一列举。
3.后置处理集成平台的开发
基于模块化设计思想，将整个后置处理器拆分成4个独立运行的模块，分别是后置处理模块、程序头尾文件管理模块、刀具表输出模块、机床限位检查模块。
其中后置处理模块是整个后置处理器的核心，用于对刀位文件进行坐标转换及代码转换处理;程序头尾文件管理模块用于管理和修改不同设备的程序头及程序尾文件;刀具表输出模块用于刀具及程序清单的输出;机床限位检查模块用于检查机床限位情况并对限位发出报警。采用面向对象的C#语言对后置处理器进行开发，人机交互界面如下图所示。
4.结论
后置处理器开发的关键是机床运动变换的求解以及数控代码的转换，本文针对特定设备，利用C#语言完成了后置处理器的开发，实现了从刀位文件向NC代码的转换。同时为后置处理器设计了多种模块和功能，提升了后置处理的整体智能化水平，使工艺人员的操作更为便利。
参考文献：
[1]冯显英，葛荣雨.五坐标数控机床后置处理算法的研究[J].工具技术，006，39（4）： 44-46.