基于实时插补的五轴加工非线性误差控制

五轴联动加工线性插补运动时,因旋转轴的影响,机床控制点的运动将使刀具中心偏离编程轨迹,产生非线性误差.以刀具工作台混合型五轴机床为例,在分析该类型五轴加工中非线性误差形成理论基础上,提出一种基于实时插补的非线性误差控制方法,在基于进给速度规划的轨迹插补之后,对插补中相邻插补点之间的非线性误差进行控制.最后通过仿真分析对该方法进行了验证.     

通用RTCP算法的研究与设计

由于旋转运动的影响,五轴加工时会产生非线性运动误差.RTCP(旋转刀具中心点)功能可使数控系统自动对控制轴进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上.在深入分析五轴机床运动结构的基础上,设计一种集成了RTCP功能的插补算法,并给出了算法的理论误差分析以及仿真实验结果.实验结果表明该算法可以有效减小非线性误差,且简单易行,还能充分满足实时性要求,可广泛应用于现代CNC系统中.     

四元数球面Bézier样条插补算法的研究

为了简化五轴CNC数控系统中的刀具定向运动的编程工作,提出一种基于四元数球面Bézier样条插补算法.该算法根据建立的刀具运动的空间数学模型,实时插补计算出刀具路径点和刀具定向矢量.实验结果表明,该算法不仅保证了刀具平移运动和旋转运动的同步协调性,而且有效的提高了加工精度,满足了五轴高速高精的加工要求.     

数控加工中螺旋插补功能的使用

螺旋插补功能是各类加工中心的数控系统所具有的一个基本功能，在加工编程中灵活使用此功能可以给编程者提供解决某些加工需要的特殊手段。这里结合笔者在工作中的实际经验，介绍几种螺旋插补功能的使用方法。一、利用螺旋插补功能加工螺纹螺旋插补功能实际上是由X-Y平面内的圆弧插补运动（G02和G03）和Z轴的直线插补合成的运动，因此，具有圆弧插补功能的机床都是可以3轴以上联动的设备。利用螺旋插补实现螺纹加工实际上就是使用成型的螺纹铣刀沿螺旋插补轨迹进行铣削加工的过程。图1所示的是铣螺纹加工示意图。图2为刀具运动轨迹轴向投…     

一种开放式数控系统刀具运动轨迹验证方法

为了更准确的仿真五轴数控机床各运动轴的运动情况,提出一种开放式数控系统刀具运动轨迹验证方法.本方法从运动控制组件中采集运动控制数据,利用五轴机床机构运动学模型,将运动控制数据转换为工件坐标系下刀具的运动轨迹,并以三维线框方式显示.通过CNC系统与CAD系统STL模型数据的交换,实现了刀具运动轨迹与CAD设计模型的分析比较,并设计了轨迹误差计算模型,可以定量分析仿真的刀具运动轨迹.最后通过实验验证了方法的正确性.     

面向高质量加工的NURBS曲线插补算法

通过分析数控系统加工时常用的插补算法的特点,提出一种基于NURBS曲线的插补算法.该算法包括速度规划和实时插补两部分:速度规划部分考虑了工件加工时允许的最大轮廓误差,以保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击;实时插补部分应用弦截法计算插补参数,能将实时插补产生的速度波动控制到理想水平,进一步减小了机床震颤.仿真实验结果表明,文中算法能够减小机床振动,实现高质量加工.     

五轴联动数控加工中的微小程序段插补方法

针对五轴联动数控系统在加工微小程序段时频繁启动/停止导致机床产生剧烈振动的问题,提出一种五坐标微小程序段插补方法.该方法能够对多个微小程序段进行统一加减速处理,在保证加工精度的同时,实现对微小程序段的连续加工.五轴联动数控系统上的仿真实验结果表明该方法减少了加工微小程序段时的加减速频率,提高了加工速度.     

五轴机床通用运动学模型的设计

在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型进行分析,得到五轴NC数据完整的表达式,实现了各种类型的五轴机床NC数据的通用表达,不仅可以将任意坐标系下的刀位数据转换为NC数据,同时实现了任意结构五轴机床之间NC数据的相互转换.该模型的建立不仅使数控系统具备了空间坐标变换的能力,还为开发具有五轴加工功能的高档数控系统打下了统一的空间运动学基础.     

五轴数控31/21/2轴倾斜面加工算法

针对五轴机床对带倾斜面类零件加工时编程难度大且精度较低的问题,采用31/21/2轴加工方法,通过定义可以简化加工编程的空间特性坐标系建立了任意结构五轴机床31/21/2轴加工的运动学模型.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法详细论述了基于特性坐标系的适合三种典型五轴机床的31/21/2轴加工算法.此算法把31/21/2轴加工的空间编程问题转化为倾斜面平面编程问题,不仅简化编程而且可提高机床加工能力和生产效率.通过仿真实验验证了该算法的可靠性和高效性.     

四元数五轴联动插补算法的研究

在深入分析五轴数控系统的运动机构配置的基础上,针对传统的基于矩阵或欧拉角的插补算法在旋转空间难以解决线性插值和加工要求等问题, 设计一种基于四元数五轴联动的插补算法,不仅简化了插补计算量,同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点,而且插补的轨迹更光滑连续.文章引入四元数理论,重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用,并在Matlab中成功的进行了仿真.实验结果表明了该算法的可行性和可靠性.