RTCP算法中无碰刀轴矢量的确定

针对五轴数控加工中主轴头中心角速度超限和非线性误差的问题,提出了基于旋转轴线性插补的RTCP算法,分析了插补过程中的全局干涉现象,推导了刀杆偏差系数公式,得到了RTCP模式下的无碰干涉区域,避免了干涉现象的发生。算法减小了非线性误差,保证了插补过程中机床旋转轴的运动平稳性,当刀具长度变化时无需重新通过后置处理生成数控程序,提高了加工效率。仿真结果证实了算法的可行性。

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.

五轴加工中心RTCP误差检测及补偿方法

RTCP是五轴加工中心提供的空间五轴联动加工零件的一种先进功能,维护RTCP精度对提高机床加工精度有重要意义。针对机床不具备球杆仪等专用测量装置情况下,探索一种简单可行的RTCP误差检测与补偿的问题,改进了机床制造商提供的经验计算公式,对比了改进后与改进前机床的精度数据,说明了改进可行性。

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。

立式双摆角铣头RTCP运动学研究

立式双摆角铣头是中、大规格五轴联动加工中心的核心功能部件。配置立式双摆角铣头的龙门式五轴加工中心在RTCP功能打开时,2个旋转坐标会引起机床的附加运动。通过研究机床的附加运动,揭示三轴机床与2个旋转坐标之间的运动学匹配关系。通过建立RTCP运动学数学模型,分别计算2个旋转坐标引起的机床附加位移、速度、加速度,并分析机床附加运动与立式双摆角铣头的B轴轴线与刀尖点之间的距离、B轴与C轴的转速和角加速度之间的关系。研究结果为五轴联动加工中心的研发提供了参考。

华中8系统基于RTCP刀轴矢量控制的五轴编程及应用

刀轴矢量编程因方便在不同结构五轴机床上迁移使用而优势日渐突显。针对华中8系统在五轴加工旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point,RTCP)中刀轴矢量插补编程的指令特点,以矩形槽锥壁加工为例介绍了其编程控制方法,并在VERICUT多轴环境及华中8系统机床上进行了仿真验证。

MasterCAM下HNC8系统五轴RTCP程序输出的后置处理定制

旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point,RTCP)是现代五轴机床必备的功能之一,在充分了解和分析自用机床结构及RTCP功能要求的基础上,以简单易判的基本RTCP编程为参照,探究了获得五轴联动和定向加工RTCP主体数据的MasterCAM正确后置设置,进行了适应HNC8系统RTCP程序头尾格式输出的后置定制,并通过实际案例应用实施了数控程序输出的仿真测试和实际加工验证,可为不同机床系统实施五轴RTCP程序输出提供参考。

面向航空领域RTCP功能的研究与应用

针对于航空领域对五轴数控机床精度的要求,对RTCP技术进行深入研究.精度达标贯穿始终,是机械、插补和控制等一系列环节准确执行的结果.因此,从系统的整体效能出发,阐述数控系统软硬件平台、高性能设计、算法研究这三级逻辑结构.为实现高精度、高效率的RTCP算法,综合考虑运动队列的设计、补偿向量的计算、插补算法的选取、速度控制的方法,构建完整的算法功能模块.设计检测方案,选取源自航空领域的"S"形检测试件进行模块功能的检测,分析加工工艺及程序执行流程,采用GJ-400数控系统进行实验验证,实际加工效果表明算法的可靠性.

一种基于最小二乘法的RTCP自动测量循环

五轴机床的RTCP功能正常工作,需要对机床的相关几何参数进行正确的标定。标定的精度直接影响到机床的RTCP动作精度。通过测头实现机床的RTCP相关参数自动标定,可以有效提高机床的RTCP参数标定效率,并保证机床的精度稳定性。提出一种基于最小二乘拟合的方法来实现机床的RTCP参数自动高精度标定,具有标定精度高,标定速度快,全程无需人工干涉等优点。该功能在配备GNC60数控系统的机床上实现。最终通过检验运行自动标定循环后的机床的RTCP精度和S型试件加工的精度,证明了该方法的有效性。

激光测量标定机器人坐标系位姿变换的正交化解算

针对大型装备智能制造中的机器人在线位姿激光跟踪测量与实时引导需求,提出了一种机器人坐标系与激光测量坐标系标定转换和解算方法。设计了基于距离原则的机器人末端光学工具中心点TCP(Tool Center Point)位置标定算法。通过运用空间点坐标重心化配置算法和基于罗德里格矩阵变换的最小二乘优化算法解算出了具有单位正交性的位姿变换旋转矩阵。进行了机器人坐标系位姿变换激光测量标定和优化对比实验,旋转矩阵初值和正交优化值进行点坐标转换后的综合RMSE分别为0.579 0mm和0.501 5mm。结果表明该方法能够有效改进姿态旋转矩阵正交性,并提高位姿变换解算精度。

转头测量系统在某数控机床调试中的应用

介绍某转头测量系统HMS的硬件、软件及其调试方法,分析测试过程中的常见故障及解决方法。实践证明:采用HMS测量系统测量并补偿转头的角度误差及相关的旋转刀具中心(RTCP)参数,不仅能提高某五轴数控机床的精度,而且可以大幅提升工作效率。

五轴联动数控系统非线性误差的研究与控制

五轴联动数控机床由于两个旋转轴的存在使得插补后获得的刀具轨迹与理论编程轨迹不相等,存在非常大的非线性误差。通过对运动学坐标变换、双摆头五轴联动机床刀具运动原理和插补原理进行分析得出引起非线性误差的原因。介绍一种基于时间分割法的插补算法,通过MATLAB进行仿真实验及参数分析,其结果表明了该算法的有效性。

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。

数字化铸造砂型五轴联动成形控制技术研究

数字化无模铸造具有污染少、周期短、成本低等优势,越来越多的复杂薄壁铸件铸造砂型采用五轴联动高速成形。推导了B-C双摆头结构五轴联动旋转刀具中心(RTCP)砂型成形运动学模型。分析了五轴联动矢量速度计算方法及速度波动机理,根据各轴速度与位置变化率比值的约束关系,提出了通过单轴速度前瞻控制实现五轴联动高速加工整体速度控制方法,并给出了前瞻阈值的计算方法。基于开放式控制系统,开发了五轴联动旋转刀具中心正逆解程序,并进行了叶轮砂型五轴加工及Z轴前瞻控制实验。结果表明,所设计的旋转刀具中心正逆解及提出的单轴前瞻控制策略是砂型五轴联动高速成形的有效控制方法。

优化五轴联动非线性误差的刀具姿态控制方法

五轴数控机床运动轴的非线性运动导致五轴联动产生非线性误差。为了减小运动轴速度和加减速突跳,分析认为五轴联动线性插补不足以控制非线性误差,在此基础上提出刀具姿态控制的刀轴矢量实时插补方法。首先建立刀轴矢量局部旋转坐标系,构建刀具长度补偿矢量平面,确保已插补的刀轴矢量夹角与刀具长度补偿矢量呈线性关系,然后实现具备刀具姿态控制的旋转刀具中心点(Rotation Tool Center Point,RTCP)功能,计算非线性误差。仿真验证未开启RTCP、采用线性插补RTCP和刀具姿态控制的RTCP三种算法的插补轨迹,并将RTCP算法集成进数控系统里。以典型叶轮零件在AC双转台的五轴联动数控机床上进行加工,检测并对比3种插补算法在同一段工件曲面的加工误差值。相比未开启RTCP功能的插补算法,采用刀具姿态控制优化的RTCP算法加工误差减低了59%,加工精度提升效果显著。加工表面振纹、过切或欠切刀痕明显减少,刀纹光顺平滑,提高了表面光洁度。仿真和实际加工结果验证了刀具姿态控制的RTCP算法的有效性,可以工程化应用在产品中。

基于3P(4R)S主轴头的五轴混联机床的参数辨识算法

旋转刀轴中心控制(rotational tool center point,RTCP)精度是评价五轴混联机床的重要考核指标。该文以一台基于3P(4R)S主轴头的五轴混联机床为研究对象,对该机床终端的位置和角度精度进行标定,以提高混联机床的RTCP精度;提出了一种参数辨识算法,与最小二乘法、岭估计法相比,该算法缩短了辨识运算的时间。标定实验结果表明:该算法辨识得到的参数能有效提高机床的精度,验证了该算法的有效性,为五轴混联机床的铣削加工奠定了基础。