五轴联动石材水刀切割专用数控系统开发 - 水刀研究院

数控技术已经成为一个国家制造业发展水平的重要标志。随着制造技术和计算机技术的不断发展，五轴联动水切割数控机床已经应用于复合型材料、化学纤维、热敏感型材料、玻璃陶瓷及石材加工行业等。但是由于其编程比较繁杂，手工编程已经远远不能满足要求。大型的商业化的 CAD/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助制造）软件为现代水切割数控自动编程技术提供了很好的解决方案，但由于其成本高，技术要求高等特点限制了其在中小型企业的推广。因此，本文旨在在华中 8型数控系统上开发一套适合中小型企业的 CAD/CAM 一体化软件。
针对五轴联动水刀切割的工艺和控制需求，完成了 CAD/CAM 一体化的五轴联动石材水刀切割专用数控系统总体方案的设计。设计并实现了嵌入数控系统上位机的水刀切割路径自动编程软件，研究并实现了路径图形的排序和换向、五轴水切割工艺参数定义方法及数据序列化存储术。针对 AB 摆五轴联动水切割数控机床结构特点，基于机床运动链将刀具矢量和刀位点在刀具坐标系下的值变换到工件坐标系下表示，采用运动学逆解算出各伺服轴的移动量和转动量，实现了五轴联动水刀切割路径的后置处理，正确生成五轴数控 G代码。
基于以上研究，开发了 CAD/CAM 一体化的五轴联动石材水刀切割专用数控系统，并在实际石材加工中进行了应用。提高了水切割石材加工的效率，提升了自动化、集成化和智能化水平。