面向多體系統(tǒng)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)建模及幾何誤差分析研究.pdf

1、數(shù)控加工后置處理不僅是CAD/CAM技術(shù)和數(shù)控編程系統(tǒng)的重要組成部分，而且也是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床幾何誤差軟件補(bǔ)償?shù)闹匾緩?。后置處理的關(guān)鍵是機(jī)床運(yùn)動(dòng)求解，即根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和各軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系把刀位文件中在工件坐標(biāo)系中給出的的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機(jī)床坐標(biāo)系中數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。目前，機(jī)床運(yùn)動(dòng)求解的一般方法都是采用基于機(jī)床結(jié)構(gòu)分類的無(wú)誤差處理方法，而一種理想的后置處理系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)?shù)控機(jī)床幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 本文主要對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)

2、床運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，幾何誤差補(bǔ)償及誤差參數(shù)辨識(shí)等三個(gè)主要內(nèi)容進(jìn)行了研究，最后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，研究情況如下： (1)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)建模研究了一種較為特殊的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)，該機(jī)床刀具旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸成一定夾角。以此機(jī)床為例探索了基于多體系統(tǒng)的機(jī)床建模方法，建立了刀具旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸成任意夾角的數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，為建立任意結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型提供參考價(jià)值。并通過(guò)該模型將由前置刀位文件提供的刀軸矢量和刀位轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)

3、量。 (2)幾何誤差補(bǔ)償介紹了目前主流的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，按照兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸的配置情況，將五軸數(shù)控機(jī)床分為3類。按照多體系統(tǒng)理論，每類五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和低序體陣列相同，故3類機(jī)床分別以一種具體結(jié)構(gòu)的機(jī)床為例，在參考雙轉(zhuǎn)臺(tái)類型機(jī)床的幾何誤差建?；A(chǔ)上，完善基于多體系統(tǒng)的誤差理論，用于各類五軸機(jī)床的誤差建模。將運(yùn)動(dòng)學(xué)建模所得到的理想狀態(tài)下的數(shù)控指令作為初值進(jìn)行誤差補(bǔ)償后的數(shù)控指令的迭代求解。 (3)誤差參數(shù)辨

4、識(shí)研究了平動(dòng)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的誤差辨識(shí)方法。在此基礎(chǔ)上得到計(jì)算實(shí)際數(shù)控指令所需的誤差參數(shù)。 (4)系統(tǒng)驗(yàn)證利用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床后置處理系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，最后采用VERICUT理想狀態(tài)下的后置處理進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)比了幾何誤差補(bǔ)償前后的數(shù)控指令，并將幾何誤差補(bǔ)償后的仿真模型同設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了誤差對(duì)比。 本文在研究五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)和多體系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上探索了基于多體系統(tǒng)理論的機(jī)床運(yùn)動(dòng)建模方法。完善了