五軸聯(lián)動加工技術

1、1R2Rxyzmrrmnprzrmin)90(1R2Rpxya五坐標曲面加工原理(a)(b)(c)(d)(e)(f)工件工件坐標系局部坐標系nwYwZvawX工件坐標系與局部坐標系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相對于表面的刀軸控制DVN/1000przrmin)90(1R2Rpxya五軸加工刀位計算 mmpmRRRininnrrvnaicos/ )cos()(+= )sin(sincossin1212/122 為切削點位矢、則刀位點 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軌跡偏置面零件面刀位點軌跡偏置面零件面刀位規(guī)劃刀位點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動面零件面AAA-A旋轉(zhuǎn)導動面零件面導動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) 軸向移動法 (b) 軸線擺動法刀頭干涉避免軸線擺動法避免刀桿干涉軸線平移法避免刀桿干涉軸向移動法避免刀頭干涉開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)可能干涉坐標旋轉(zhuǎn)變換干涉詳細判斷(與4.3.6中的算法相同)干涉調(diào)整刀位數(shù)據(jù)，使刀具與當前三角片的頂點、邊或面相切接觸多面體曲面模型結(jié)束YYYYNNNN五坐標加工干涉檢測與處理流程開始讀刀位文件文件結(jié)束結(jié)束YN機床軸運動求解非線性誤差校核與處理進給速度校核與修正格式轉(zhuǎn)換刀位文件機床特性數(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軸工作臺機床床身Z軸工作臺X軸工作臺A擺動工作臺C回轉(zhuǎn)工作臺工件刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOprmrmXmYmZmOAC工作臺回轉(zhuǎn)/擺動型(A-C)結(jié)構(gòu)圖 工作臺回轉(zhuǎn)/擺動型結(jié)構(gòu)的運動鏈工作臺回轉(zhuǎn)/擺動型

6、 結(jié)構(gòu)的坐標系)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)/擺動型(B-A)結(jié)構(gòu)圖刀具回轉(zhuǎn)/擺動型結(jié)構(gòu)的坐標系)arcsin(yAu2/2/A)/arctan(zxBuu2/2/BBAxxLpssincosAyyLpssinLLpsBAzz

7、coscos刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOpr2mX2mY2mZABL2mO2mr1mX1mY1mZ1mO1mrA-B配置的五坐標機床結(jié)構(gòu)圖 刀具與工件回轉(zhuǎn)/擺動型的坐標系)arcsin(xBu2/2/BAzyAkuu)/arctan( ; 1 , 0AkBxxLpssinyAzzAyyymmpmpssin)(cos)(zBAzzAyyzmLmpmps) 1(coscos)(sin)(1運動副主軸刀具工件工作臺N運動副1N運動副2運動副運動結(jié)構(gòu)通用模型YZXBA五軸五聯(lián)動雙轉(zhuǎn)臺機床ttttZYXOttttZYXO), 2 , 1( NiZYXOiiii1O2ONOtOwO),()(1

8、, 1jjjjjjsnr,MPQ 為由坐標系之間的初始位置關系決定的平移變換矩陣， 為坐標系 的原點在坐標系 中的位矢， 為坐標系隨其運動副動構(gòu)件沿或繞相對初始位置運動的變換矩陣 )(1 jj,rP)(1111jjjjjjjj,z,yx,r),(jjsnMjO1 jO坐標體系tj ,r112jj ,r1MMjj ,rMjw,rOtOBOwOA雙轉(zhuǎn)臺機床初始位置關系運 動 鏈 自 動 分 析 運動結(jié)構(gòu)建模運動鏈構(gòu)成,運動軸屬性運動軸方向.運動學模型輸入必要的運動結(jié)構(gòu)參數(shù)任意運動結(jié)構(gòu)的建模過程)( twLp)(twp0 wp1 wp0wu1wu00000,BAZYX軸位置線性插補11111,BAZYX軸位置max非線性運動誤差描述輪廓線刀具軌跡編程進給速度有效進給速度xxyF有效進給速度曲線概念 ./ ,/ ,/ ,/,/ wkkkBkwkkkAkwkkkZkwkkkYkwkkkXkBFFAFFZFFYFFXFFppppp 為刀位點位移增量， 為機床各軸的位移增量， 為記該程序段的指令進給速度， 為機床各軸的運動速度 wk p),(kkkkkBAZYXkF),(BkAkZkYkXkFFFFF刀具軌跡實例 有效進給速度曲線 機床特性開始 機床設置(選擇或構(gòu)建)數(shù)控系統(tǒng)設置(選擇或構(gòu)建)機床特