五轴联动机床运动轴位置信息高频率高精度实时采集

高频率高精度的机床运动轴位置信息可用于精确地拟合出机床的加工轨迹,是机床动态误差监测、动态加工精度评估的基础。针对加工过程中机床运动轴位置信息高频率、高精度采集的难题,提出一种五轴联动机床运动轴位置信息高频率高精度实时采集方法。基于机床伺服系统位置环信号采集与分析获取高频原始位置信息,将高频原始位置信息转换为坐标值后进行线性误差补偿和考虑回转误差的齐次运动学变换,最终得到工件坐标系下刀位点坐标形式的高频率、高精度的机床运动轴位置信息。在一台配置西门子840Dsl系统的DMU 80P五轴数控机床上对采集方法进行验证,试验结果表明五轴同步采集频率达到1kHz;相对于机床静态定位精度,线性轴采集精度达到±2μm,旋转轴采集精度达到±0.0025°。

五轴数控加工3D刀具补偿及其后置处理方法

为解决五轴数控加工过程中,由于刀轴矢量不断变化,刀具补偿方向无法确定引起刀具在三维空间中无法补偿的问题,提出一种基于前置与后置处理的五轴数控加工3D刀具补偿方法。针对具备3D刀具补偿功能的数控系统,推导出五轴数控加工3D刀具补偿的补偿矢量与补偿后刀位点坐标的矢量计算方程,并基于前置三维软件(UG)的前置处理,建立了控制刀位文件格式的函数,实现了UG前置处理在五轴数控加工模块下输出包含切触点在内的刀位文件。根据SIEMENS 840D数控系统实现3D刀具补偿的数字控制(NC)指令格式要求,以非正交摆头转台五轴数控机床为例,通过逆向运动学变换提出具体的后置处理方法。基于智能制造软件IMSpost(后处理程序编辑器)平台和所提出的后置处理方法开发了专用后置处理器,自动获取了具有3D刀具补偿矢量信息的NC程序,基于仿真软件VERICUT平台对不同工况下整体叶轮仿真加工的结果进行对比。结果表明:当刀具因磨损发生尺寸变化时,采用提出的方法和开发的具有3D刀具补偿功能的后置处理器所获取的NC程序,可以将加工表面的欠切误差控制在0.1mm以下,且无过切现象,有效地提高了五轴数控加工的精度和效率,避免了刀具磨损后发生刀具尺寸改变必须返回计算机辅助制造(CAM)系统重新生成刀位文件,以及再次进行后置处理的繁琐过程,验证了所提出的前置处理与后置处理方法的正确性和有效性。