带RTCP功能的五轴机床后处理程序开发

为解决带旋转刀具中心点(RTCP)功能五轴机床的后处理问题,以国产桌面式双回转工作台型五轴机床结构为研究对象,对其运动链进行了分析和建模,建立了其正向运动学方程;对旋转轴和平动轴分别进行了反向运动学求解,分析了旋转轴双解问题的求解策略;同时结合五轴机床的RTCP功能,开发了一套通用性较强的后置处理程序。最后对后处理程序进行了五轴加工实验,验证了该程序在实际应用中的正确性和有效性。

五轴联动刀轴矢量平面插补算法

大多数数控系统仍默认以旋转轴角度线性插补插补方式进行铣削加工,实际刀轴矢量偏离理论刀轴矢量位置,产生极大的非线性误差。在五轴联动数控加工中心圆周铣削倾斜面时,表现为实际刀轴矢量偏离待加工平面,造成过切或欠切误差。而且,机床类型不同,铣削的误差表现形式也不同。经研究表明,此非线性误差完全来源于旋转轴角度的线性插补方式。从研究分析运动学坐标转换开始,从理论上研究旋转轴角度线性插补的原理和产生非线性加工误差的根源,提出刀轴矢量平面插补具体算法,并针对CA型双摆头类型机床进行仿真验证,新算法从根本上解决了该问题。

基于多体理论的双摆头五轴数控机床RTCP误差研究

为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP(rotation tool center point)模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具矢量误差进行了深入分析,推导出了刀具中心点误差和刀具矢量误差公式,并利用实验室开发的刀具轨迹仿真软件,对理想轨迹和实际轨迹进行了对比分析,验证了理论和方法的正确性.

满足非线性误差要求的五轴进给速度控制方法

由于旋转轴的运动,五轴加工中会产生非线性运动误差,这种非线性误差和进给速度及机床结构等多种因素有关,很难用通用的解析解进行求解。使用五轴功能时,CNC必须实时的计算出非线性误差,并且约束进给速度来控制非线性误差。考虑CNC软件实现中对通用性和计算简洁性的要求,在计算刀路的百线性误闰时,不采用求解析解的方法而是用路径中点处的非线性误差近似计算,求解速度约束时则根据速度和非线性误差的近似关系,采用一次试探法根据误差设定来约束进给速度,这两种工程化方法的合理性采用典型加工程序的仿真进行验证。

五轴联动加工速度前瞻时变周期规划

五轴联动加工过程中,由于运动学正逆解的存在,实际运动位置与时间不匹配,导致线性轴速度和加速度超过最大限定值,影响机床加工稳定性和加工精度。推导了B-C摆头转台五轴联动旋转刀具中心点(rotational tool conter point,RTCP)加工运动学逆解模型,并提出了五轴联动矢量速度、加速度的计算方法。根据弓高误差速度约束和向心加速度约束,计算了速度的最大限定值,以最大限定值为判定依据,提出了时变进给周期的理论方法,并建立了前瞻时变周期的理论模型。仿真实验结果表明,所设计的时变进给周期模型是限制加工过程中加速度超限的有效方法。