面向多體系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床運動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，而且也是實現(xiàn)數(shù)控機床幾何誤差軟件補償?shù)闹匾緩?。后置處理的關(guān)鍵是機床運動求解，即根據(jù)機床的運動結(jié)構(gòu)和各軸之間的運動關(guān)系把刀位文件中在工件坐標系中給出的的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機床坐標系中數(shù)控機床各坐標軸的運動坐標。目前，機床運動求解的一般方法都是采用基于機床結(jié)構(gòu)分類的無誤差處理方法，而一種理想的后置處理系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)?shù)控機床幾何誤差進行補償。 本文主要對五軸聯(lián)動數(shù)控機

2、床運動學建模，幾何誤差補償及誤差參數(shù)辨識等三個主要內(nèi)容進行了研究，最后對該系統(tǒng)進行了驗證，研究情況如下： (1)機床運動學建模研究了一種較為特殊的五軸聯(lián)動數(shù)控機床結(jié)構(gòu)，該機床刀具旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸成一定夾角。以此機床為例探索了基于多體系統(tǒng)的機床建模方法，建立了刀具旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸成任意夾角的數(shù)控機床運動學模型，為建立任意結(jié)構(gòu)的數(shù)控機床運動學模型提供參考價值。并通過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)控機床各運動軸上的運動

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

4、識研究了平動軸和轉(zhuǎn)動軸的誤差辨識方法。在此基礎(chǔ)上得到計算實際數(shù)控指令所需的誤差參數(shù)。 (4)系統(tǒng)驗證利用Visual C++6.0開發(fā)工具對五軸聯(lián)動數(shù)控機床后置處理系統(tǒng)進行了實現(xiàn)，最后采用VERICUT理想狀態(tài)下的后置處理進行了驗證，對比了幾何誤差補償前后的數(shù)控指令，并將幾何誤差補償后的仿真模型同設(shè)計模型進行了誤差對比。 本文在研究五軸聯(lián)動數(shù)控機床結(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)理論的機床運動建模方法。完善了