五軸機床運動學通用建模理論研究及應用.pdf

1、針對復雜異型零件的加工，五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術憑借其高效、高精的特點得到了廣泛應用和推廣。國內(nèi)外高校和企業(yè)對五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術及其載體——五軸機床進行了深入的研究和開發(fā)，形成了較為完善的技術和工業(yè)體系。但是實際存在的五軸機床結構多樣，同時考慮到五軸機床的運動學建模是對其開展其他研究的重要基礎工作之一，因此本文針對五軸機床運動學通用模型的建立及其應用展開研究。
　　 目前針對具體結構五軸機床的運動學建模方法具有一定的通用性，但并未

2、建立起五軸機床運動學通用模型。本文選擇工件為參考體，基于多體系統(tǒng)對五軸機床的結構進行描述，利用參數(shù)組合統(tǒng)一確定相鄰兩體的齊次坐標變換矩陣，建立了五軸機床運動學通用模型。
　　 現(xiàn)有后置轉角求解方法的局限使得C轉工作臺求解范圍不能擴展到無限角度，制約了機床性能的發(fā)揮。本文在利用運動學通用模型推導五軸機床運動學通用方程的基礎上，針對四類含C轉工作臺正交結構的五軸機床，通過定義“最小運動圓周”改進了五軸機床轉角的計算方法，對后置轉角求

3、解區(qū)域進行了擴展，并給出了具體的求解流程。該求解算法可以有效提高C轉工作臺的轉動連續(xù)性，避免干涉。本文利用VC6.0開發(fā)了集成新的方法的專用后置處理程序。
　　 工作空間是機器入學中用于評價機器人性能的指標之一，本文將其應用到五軸機床中:刀具位置和姿態(tài)的集合。給出了蒙特卡洛法進行機床工作空間分析的流程。利用運動學通用模型推導了兩種五軸機床的運動學等式，利用MATLAB仿真得到了反映兩種機床工作空間的“云圖”。并分析了影響五軸機床

4、工作空間形狀和位置的因素。
　　 在定性分析了聯(lián)動加工超程原因的基礎上，本文使用機床運動學通用模型給出了聯(lián)動加工超程判斷與計算的方法。驗證了每行數(shù)控代碼對應的刀具位置和姿態(tài)均在機床的工作空間不是加工可以進行的充分必要條件的論斷。
　　 實際加工過程中存在著各種類型的誤差，其中機床的幾何誤差是重要的組成部分。本文在運動學通用模型的基礎上，考慮機床的幾何誤差，建立了五軸機床幾何誤差模型。采用軟件補償?shù)姆绞綄C床幾何誤差進行補