五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)

1、1R2Rxyzmrrmnprzrmin)90(1R2Rpxya五坐標(biāo)曲面加工原理(a)(b)(c)(d)(e)(f)工件工件坐標(biāo)系局部坐標(biāo)系nwYwZvawX工件坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系2R1RR1R2RRRR(a) (b) 端銑刀 (c) 球頭刀 (d) 環(huán)形刀 (e) 鼓形刀 (f) 錐形刀銑削加工常用刀具5 ,512RR8 ,512RR0 ,512RR2 ,512RR 0 .02 2 .54 5 .06 7 .59 0 .00 .00 .10 .20 .40 .50 .30 .6行 距( m m )zn= 0 .8 1zn= 0 .6 1zn= 0 .4 1zn= 0 .2 10 .60 .5

2、0 .40 .30 .20 .0行 距( m m )4 5 .06 7 .59 0 .02 2 .5zn= 0 .8 1zn= 0 .6 1zn= 0 .4 1zn= 0 .2 10 .60 .50 .40 .30 .20 .0行 距 ( m m )4 5 .06 7 .59 0 .02 2 .5zn= 0 .2 1zn= 0 .6 1zn= 0 .4 10 .60 .50 .40 .30 .20 .0行 距( m m )2 2 .54 5 .06 7 .59 0 .0zn= 0 .8 1 ,0 .6 1 ,0 .4 1 ,0 .2 1xxxyyyzzz)(a)(b)(cxxxyyyzzz)(

3、a)(b)(cxxxyyyzzz)(a)(b)(cnavi相對(duì)于表面的刀軸控制DVN/1000przrmin)90(1R2Rpxya五軸加工刀位計(jì)算 mmpmRRRininnrrvnaicos/ )cos()(+= )sin(sincossin1212/122 為切削點(diǎn)位矢、則刀位點(diǎn) 的位矢 和刀軸單位矢量 為：rprpimanrrni)(= 121RRRpm += )sin1 (sin22/12nrrvaiRpm)(trit1 it1 it)(1itr)(1itr)(itr1iitlll等參數(shù)離散逼近法等步長(zhǎng)離散逼近2kr0rkr1krmr1mrnr參數(shù)篩選法vu1v0v2v3vCC路徑4v

4、參數(shù)線法生成刀具軌跡 約束面CC路徑零件面投影方向零件面(a)(b)CC路徑曲面邊界在XOY上的投影CC路徑截面線法生成刀具軌跡示例約束面刀位點(diǎn)軌跡偏置面零件面刀位點(diǎn)軌跡偏置面零件面刀位規(guī)劃刀位點(diǎn)軌跡零件面投影方向(a)(b)(c)CL路徑截面線法生成刀具軌跡示例導(dǎo)動(dòng)面零件面AAA-A旋轉(zhuǎn)導(dǎo)動(dòng)面零件面導(dǎo)動(dòng)面法生成刀具軌跡干涉干涉干涉1 曲面2 曲面干涉刀頭部位干涉刀頭部位干涉刀桿干涉112200220011干涉干涉刀桿干涉刀頭干涉 (a) 軸向移動(dòng)法 (b) 軸線擺動(dòng)法刀頭干涉避免軸線擺動(dòng)法避免刀桿干涉軸線平移法避免刀桿干涉軸向移動(dòng)法避免刀頭干涉開(kāi)始取三角平面片全部處理完屬于可能干涉區(qū)域(式4

5、-73)可能干涉初判斷式(4-75)、(4-76)可能干涉坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換干涉詳細(xì)判斷(與4.3.6中的算法相同)干涉調(diào)整刀位數(shù)據(jù)，使刀具與當(dāng)前三角片的頂點(diǎn)、邊或面相切接觸多面體曲面模型結(jié)束YYYYNNNN五坐標(biāo)加工干涉檢測(cè)與處理流程開(kāi)始讀刀位文件文件結(jié)束結(jié)束YN機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)求解非線性誤差校核與處理進(jìn)給速度校核與修正格式轉(zhuǎn)換刀位文件機(jī)床特性數(shù)控系統(tǒng)特性數(shù)控加工程序后置處理流程框圖 刀具Y軸工作臺(tái)機(jī)床床身Z軸工作臺(tái)X軸工作臺(tái)A擺動(dòng)工作臺(tái)C回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOprmrmXmYmZmOAC工作臺(tái)回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型(A-C)結(jié)構(gòu)圖 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈工作臺(tái)回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型

6、 結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系)arccos(zAAuk ; 1, 1 AkCyxCkuu)/arctan( ; 1 , 0CkxCyyCxxxmmpmpssin)(cos)(yAzzCAyyCAxxymmpmpmpssin)-(coscos)-(sincos)-(zAzzCAyyCAxxzmmpmpmpscos)-(cossin)-(sinsin)-(刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOprLmrmXmYmZABmO刀具回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型(B-A)結(jié)構(gòu)圖刀具回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系)arcsin(yAu2/2/A)/arctan(zxBuu2/2/BBAxxLpssincosAyyLpssinLLpsBAzz

7、coscos刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOpr2mX2mY2mZABL2mO2mr1mX1mY1mZ1mO1mrA-B配置的五坐標(biāo)機(jī)床結(jié)構(gòu)圖 刀具與工件回轉(zhuǎn)/擺動(dòng)型的坐標(biāo)系)arcsin(xBu2/2/BAzyAkuu)/arctan( ; 1 , 0AkBxxLpssinyAzzAyyymmpmpssin)(cos)(zBAzzAyyzmLmpmps) 1(coscos)(sin)(1運(yùn)動(dòng)副主軸刀具工件工作臺(tái)N運(yùn)動(dòng)副1N運(yùn)動(dòng)副2運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)通用模型YZXBA五軸五聯(lián)動(dòng)雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床ttttZYXOttttZYXO), 2 , 1( NiZYXOiiii1O2ONOtOwO),()(1

8、, 1jjjjjjsnr,MPQ 為由坐標(biāo)系之間的初始位置關(guān)系決定的平移變換矩陣， 為坐標(biāo)系 的原點(diǎn)在坐標(biāo)系 中的位矢， 為坐標(biāo)系隨其運(yùn)動(dòng)副動(dòng)構(gòu)件沿或繞相對(duì)初始位置運(yùn)動(dòng)的變換矩陣 )(1 jj,rP)(1111jjjjjjjj,z,yx,r),(jjsnMjO1 jO坐標(biāo)體系tj ,r112jj ,r1MMjj ,rMjw,rOtOBOwOA雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床初始位置關(guān)系運(yùn) 動(dòng) 鏈 自 動(dòng) 分 析 運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)建模運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)成,運(yùn)動(dòng)軸屬性運(yùn)動(dòng)軸方向.運(yùn)動(dòng)學(xué)模型輸入必要的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)參數(shù)任意運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程)( twLp)(twp0 wp1 wp0wu1wu00000,BAZYX軸位置線性插補(bǔ)11111,BAZYX軸位置max非線性運(yùn)動(dòng)誤差描述輪廓線刀具軌跡編程進(jìn)給速度有效進(jìn)給速度xxyF有效進(jìn)給速度曲線概念 ./ ,/ ,/ ,/,/ wkkkBkwkkkAkwkkkZkwkkkYkwkkkXkBFFAFFZFFYFFXFFppppp 為刀位點(diǎn)位移增量， 為機(jī)床各軸的位移增量， 為記該程序段的指令進(jìn)給速度， 為機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)速度 wk p),(kkkkkBAZYXkF),(BkAkZkYkXkFFFFF刀具軌跡實(shí)例 有效進(jìn)給速度曲線 機(jī)床特性開(kāi)始 機(jī)床設(shè)置(選擇或構(gòu)建)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置(選擇或構(gòu)建)機(jī)床特