現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)課件專(zhuān)題六--五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的理論和技術(shù)

1、2022/7/191專(zhuān)題六 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的理論和技術(shù)一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的分類(lèi)三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/192一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹通過(guò)X,Y,Z三個(gè)平動(dòng)正交軸，可以確定刀具在空間中的任意位置。通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的調(diào)整，可以確定刀軸的傾角。五個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)定位和定姿。2022/7/193一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn):改變刀具方向轉(zhuǎn)臺(tái)擺頭結(jié)構(gòu)雙擺頭結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)三個(gè)平動(dòng)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)2022/7/194一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹改變刀具方向帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)復(fù)雜工件刀具長(zhǎng)度加工效率工藝性能通過(guò)

2、改變刀具方向可以提高刀具可達(dá)性，實(shí)現(xiàn)葉輪、葉片和螺旋槳等復(fù)雜曲面工件的數(shù)控加工整體葉輪汽輪機(jī)葉片復(fù)雜螺旋槳2022/7/195一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹改變刀具方向帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)加工效率工藝性能復(fù)雜工件刀具長(zhǎng)度通過(guò)選擇合理刀具方向可以在避開(kāi)干涉的同時(shí)使用更短的刀具，提高銑削系統(tǒng)整體的剛度，改善加工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性三軸五軸用小半徑刀具加工時(shí)VS.2022/7/196一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹改變刀具方向帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)工藝性能復(fù)雜工件通過(guò)規(guī)劃刀具方向可以高效的刀具加工復(fù)雜曲面零件，減少裝夾次數(shù)，提高加工效率一次裝夾點(diǎn)銑加工側(cè)銑加工VS.刀具長(zhǎng)度加工效率2022/7/197一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹改變刀具方向帶

3、來(lái)的優(yōu)勢(shì)復(fù)雜工件刀具長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)整刀具方向可以使球頭銑刀用合理的區(qū)域參與切削，降低切削力和刀具磨損，提高加工表面質(zhì)量刀具方向影響切削力的大小控制切削區(qū)域加工效率工藝性能2022/7/198一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹長(zhǎng)征系列火箭發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪汽車(chē)（汽油機(jī)）渦輪增壓器葉輪船舶（柴油機(jī)）渦輪增壓器葉輪直11用Honeywell公司的航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)2022/7/199一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹模具激光水切割2022/7/1910縮短加工時(shí)間提高加工質(zhì)量降低加工成本加工復(fù)雜零件一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/1911 縮短加工時(shí)間減少工件裝卡次數(shù)提高材料的去除率 一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/191

4、2 提高加工質(zhì)量穩(wěn)定加工精度提高表面平滑縮短刀具長(zhǎng)度 五軸三軸一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/1913 降低成本延長(zhǎng)刀具壽命減少加工設(shè)備提高效率減少工裝和刀具 一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/1914 優(yōu)勢(shì)加工場(chǎng)合空間曲面（線）連續(xù)加工空間孔系高精度定位加工 一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/1915空間孔系高精度定位加工一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹2022/7/1916專(zhuān)題六 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)理論和技術(shù)一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的分類(lèi)三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/1917二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控

5、機(jī)床的分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心雙擺頭結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu) 刀具雙擺動(dòng) 刀具擺動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 工作臺(tái)雙轉(zhuǎn)動(dòng)2022/7/1918二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心雙擺頭結(jié)構(gòu)進(jìn)給坐標(biāo)軸: 直線軸：X,Y,Z；旋轉(zhuǎn)軸：A、C或者B、C。特點(diǎn)： 工件可以完全不動(dòng)的放置在工作臺(tái)上，適合加工零件體積和重量較大的工件，如大型的模具，不足之處：主軸采用雙擺頭結(jié)構(gòu)，剛性較低，只適合進(jìn)行精加工。 例如，F(xiàn)IDIA公司的KR211/214系統(tǒng)。2022/7/1919二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心雙擺頭結(jié)構(gòu)直線進(jìn)給軸： X、Y、Z旋轉(zhuǎn)軸：A(+95-110)、C(+200-200

6、)最大進(jìn)給速度：直線軸:24m/min；旋轉(zhuǎn)軸A/C:2000degrees/min定位精度：直線軸:0.012mm；旋轉(zhuǎn)軸: 2最大主軸轉(zhuǎn)速：24000rpmf刀庫(kù)容量：422022/7/1920二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1921二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1922二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu) 雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)行程范圍大，工藝性能好，雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)的剛性大大高于擺頭的剛性，從而機(jī)床的總體剛性也較高。例如：DECKEL MAHO DMU 70V機(jī)床。 2022/7/1923二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加

7、工中心擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的性能介于上述兩種結(jié)構(gòu)之間。下圖所示。例如：Felex 510 五軸臥式加工中心（A擺頭、B轉(zhuǎn)臺(tái)）NUM 760系統(tǒng)。 2022/7/1924 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)(A、C軸）2022/7/1925二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)五軸特種加工機(jī)床激光切割電火花加工離子束加工快速原型加工系統(tǒng)2022/7/1926專(zhuān)題六 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)理論和技術(shù)一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的分類(lèi)三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/1927三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分

8、析CADCAM后處理CNC控制器 五軸聯(lián)動(dòng)加工的一般處理流程：2022/7/1928刀具路徑的生成 刀軸控制方法的指定 工件的CAD模型 三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析2022/7/1929加工參數(shù)的選擇刀具路徑規(guī)劃數(shù)控加工的仿真后置處理五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析。三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換2022/7/1930簡(jiǎn)要介紹通用商業(yè)CAM功能：可以指定加工方法：粗加工，半精加工，精加工可以指定走刀路徑策略：如行切，等高線切削等可以指定波峰殘余誤差（scallop），內(nèi)外公差，從而自動(dòng)計(jì)算行距?？梢灾付ū茏寧缀危瑥亩苊獾毒吲c工件的碰撞可以進(jìn)行刀具路徑切削仿真，檢查是否

9、存在過(guò)切與碰撞可以選擇種類(lèi)繁多的刀具，可以通過(guò)指定參數(shù)，生成用戶自定義刀具?？梢酝瑫r(shí)考慮刀具及工件的裝夾，更全面的避免刀具碰撞。可以指定生成運(yùn)動(dòng)的類(lèi)型，直線、圓弧、NURBS樣條。三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析 生成的刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)采用六個(gè)參數(shù)表示：x，y，z，i，j，k；其中x，y，z表示刀具參考點(diǎn)的位置，i，j，k表示刀軸方向矢量。刀具參考點(diǎn)是刀具上的一點(diǎn)，相對(duì)位置固定， 2022/7/1931四、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控的關(guān)鍵技術(shù)五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析2022/7/1932工件的刀具路徑表示 ： 坐標(biāo)系OXYZ為工件坐標(biāo)系。S為工件的一個(gè)表面，L為其中的一條刀具路徑，P為刀具路

10、徑上的一點(diǎn)，D為對(duì)應(yīng)的刀軸方向。對(duì)于五軸加工，刀具路徑是由刀具上一個(gè)固定的參考點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的軌跡和刀具軸的方向確定的。這個(gè)固定的刀具參考點(diǎn)為刀具末端的中心，例如，對(duì)于球頭刀，固定點(diǎn)為刀具軸線與刀具球面的交點(diǎn)，對(duì)于平底刀，固定點(diǎn)則為刀具底部的中心。 三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析2022/7/1933后處理： 對(duì)給定的刀位數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行處理，生成針對(duì)指定機(jī)床的NC代碼。對(duì)刀位數(shù)據(jù)源文件中描述的刀軌，按照指定的線性化誤差，生成相應(yīng)的G代碼。由刀位數(shù)據(jù)點(diǎn)x，y，z，i，j，k，到機(jī)床各軸相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)X，Y，Z，B，C的變換，由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)系，不再是簡(jiǎn)單的線性變換或坐標(biāo)偏置，而

11、是存在復(fù)雜函數(shù)關(guān)系。 根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式，算法各不相同。 三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工的流程分析2022/7/1934后處理的目標(biāo)是： 給定刀具參考點(diǎn)坐標(biāo)x，y，z及刀軸方向i，j，k，求取相應(yīng)機(jī)床三個(gè)平動(dòng)軸的坐標(biāo)X，Y，Z及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)B，C。 XfX（x，y，z，i，j，k）；YfY（x，y，z，i，j，k）；ZfZ（x，y，z，i，j，k）；BfB（x，y，z，i，j，k）；CfC（x，y，z，i，j，k）； x，y，z，i，j，k五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換2022/7/1935 兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)比較容易理解，也就是使得刀具平行于給定的刀

12、軸方向i，j，k，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸相應(yīng)的坐標(biāo)。三個(gè)平動(dòng)軸的坐標(biāo)，由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的存在，變得比較復(fù)雜。假設(shè)機(jī)床的三個(gè)平動(dòng)軸X、Y、Z分別產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)X、Y、Z ，而兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，那么刀具參考點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生同樣的位移X、Y、Z ，但是，如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)過(guò)角度B、C，那么，刀具參考點(diǎn)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)就不再是X、Y、Z ，而是要綜合考慮三個(gè)平動(dòng)軸的平移運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B、C 。 上面所說(shuō)的坐標(biāo)變換則這里分析的過(guò)程正好相反，這里分析的是從機(jī)床三個(gè)平動(dòng)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)到刀具參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，而坐標(biāo)變換則是從刀具參考點(diǎn)坐標(biāo)和刀軸方向反求機(jī)床三個(gè)平動(dòng)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)。 坐標(biāo)變換表達(dá)式的求解，與機(jī)床具

13、體的結(jié)構(gòu)相關(guān)。三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換2022/7/1936三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換幾個(gè)重要概念： 第四軸：是一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，而且它的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立于另外一根旋轉(zhuǎn)軸，例如下圖中的C軸。 第五軸：另外的一根旋轉(zhuǎn)軸，它的運(yùn)動(dòng)受第四軸運(yùn)動(dòng)的影響。例如下面彩圖中的B軸，它的方向會(huì)隨C軸的運(yùn)動(dòng)改變。 擺動(dòng)中心P：如果第四軸與第五軸相交，則為兩旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，若不相交，則是過(guò)第五軸且垂直于第四軸的平面T與第四軸的交點(diǎn)。 擺動(dòng)中心是不受兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)影響的，它的運(yùn)動(dòng)只與三個(gè)平動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。因此，我們把擺動(dòng)中心的坐標(biāo)作為三個(gè)平動(dòng)軸的坐標(biāo)。于是，對(duì)于雙擺頭結(jié)構(gòu)，坐標(biāo)變換就是，在已知

14、刀具參考點(diǎn)坐標(biāo)及刀軸方向的條件下，求出兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)及擺動(dòng)中心的坐標(biāo)。從工件坐標(biāo)系向機(jī)床坐標(biāo)系的變換。 五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換2022/7/1937三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1938三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換工件刀具五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1939三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換假定B、C軸是相交的，刀具初始位置所示，與Z軸平行。圖中：為刀具旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，為刀具點(diǎn)，初始狀態(tài)時(shí)，動(dòng)軸B與Y軸平行，刀具軸線平行于Z軸，工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系方向一致，刀具坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置矢量為為工件上與刀具的接觸點(diǎn)。設(shè)回轉(zhuǎn)軸交

15、點(diǎn)到刀具坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，在刀具坐標(biāo)系中位置矢量為為要求的機(jī)床五個(gè)坐標(biāo)軸相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。刀軸方向矢量和刀位點(diǎn)矢量在工件坐標(biāo)系中的表達(dá)式分別為，和 設(shè)這兩個(gè)矢量可由刀具坐標(biāo)系相對(duì)與機(jī)床坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和機(jī)床坐標(biāo)系相當(dāng)于工件坐標(biāo)系的平移得到：五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1940三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1941由以上表達(dá)式計(jì)算得到：三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換由此可以得到：五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙擺頭結(jié)構(gòu)2022/7/1942三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)2022/7/1943=三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加

16、工流程和坐標(biāo)變換五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)2022/7/1944三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換 五軸聯(lián)動(dòng)加工坐標(biāo)變換雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)2022/7/1945專(zhuān)題六 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)理論和技術(shù)一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的分類(lèi)三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/1946四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)1、五軸聯(lián)動(dòng)加工路徑的非線性化誤差曲面加工的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡在理論上是由刀具與曲面的嚙合關(guān)系所確定的一個(gè)連續(xù)函數(shù),而在實(shí)際多軸數(shù)控加工中,刀具的運(yùn)動(dòng)方式為線性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),連續(xù)光滑軌跡只能用一系列的小直線段進(jìn)行離散逼近

17、,通過(guò)線性插補(bǔ)來(lái)近似包絡(luò)成型。這樣,刀具運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)面與加工表面之間就存在一定的逼近誤差,這種由離散線性運(yùn)動(dòng)代替理想刀具軌跡所引起的加工誤差是非線性誤差。2022/7/1947四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)1、五軸聯(lián)動(dòng)加工路徑的非線性化誤差 后處理采用線性化的方法，即根據(jù)指定的線性化誤差，把機(jī)床三個(gè)平移軸的運(yùn)動(dòng)采用小直線段來(lái)逼近。可以根據(jù)給定的機(jī)床運(yùn)動(dòng)變量參數(shù)（兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，刀具安裝點(diǎn)的相對(duì)位置，刀具長(zhǎng)度，工件坐標(biāo)系的偏置等）和線性化誤差，生成NC代碼。如下圖所示，直線AB為刀位數(shù)據(jù)文件中定義的一段直線刀軌，那么它對(duì)應(yīng)的機(jī)床三個(gè)平移軸的運(yùn)動(dòng)則為一段曲線，AC與CB則為線性化后的兩個(gè)

18、直線段，它們將是輸出到NC的加工線段。 2022/7/1948四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)如果采用后處理來(lái)對(duì)刀位數(shù)據(jù)文件進(jìn)行線性化，生成的數(shù)控代碼就是若干段需要線性插補(bǔ)的小直線段。如圖所示： 為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置，為刀軸方向，在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)為。對(duì)于給定起點(diǎn) ，終點(diǎn)；假設(shè)為其中的第j個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)，則有：(1)2、五軸聯(lián)動(dòng)加工路徑的線性插補(bǔ)2022/7/1949四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ) 三個(gè)平動(dòng)軸的合成速率為，加速度為 兩旋轉(zhuǎn)軸的角速度分別為， ，角加速度分別為， 。由(1)式可知：， 從而有：，（3）定義： ；（2）2022/7/1950四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ) 可見(jiàn)

19、，對(duì)于五坐標(biāo)的線性插補(bǔ)，三平動(dòng)坐標(biāo)的合成速率與兩旋轉(zhuǎn)軸的角速度并不是互相獨(dú)立的，對(duì)于加速度亦是如此。因此，五坐標(biāo)線性插補(bǔ)的進(jìn)給速度可以由三平動(dòng)坐標(biāo)的合成速率 來(lái)指定，則兩旋轉(zhuǎn)軸的角速度亦隨之確定。那么，五坐標(biāo)線性插補(bǔ)的方法如下： 對(duì)于直線段 ，首先根據(jù)指定的三平動(dòng)坐標(biāo)的合成速率 和加減速控制算法，計(jì)算出第j個(gè)插補(bǔ)周期的三平動(dòng)坐標(biāo)的合成速率 和加減速控制算法，計(jì)算出第j個(gè)插補(bǔ)周期的三平動(dòng)坐標(biāo)的合成速率，則三平動(dòng)坐標(biāo)在該插補(bǔ)周期內(nèi)的合成進(jìn)給量為 （T為插補(bǔ)周期），三平動(dòng)坐標(biāo)各自的進(jìn)給量分別為：，這與三坐標(biāo)的直線插補(bǔ)是相同的。而兩旋轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)的進(jìn)給量分別為：， 2022/7/1951專(zhuān)題六 五軸聯(lián)動(dòng)

20、數(shù)控系統(tǒng)理論和技術(shù)一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工介紹二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的分類(lèi)三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工流程和坐標(biāo)變換四、五軸聯(lián)動(dòng)的非線性化誤差和線性插補(bǔ)五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/19521、五軸聯(lián)動(dòng)加工數(shù)據(jù)流程五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2022/7/1953五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 2022/7/1954工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換在CAM/CNC過(guò)程中的順序問(wèn)題。x，y，z，i，j，k工藝參數(shù)與通常三軸控制不同 切削深度是變量 進(jìn)給量是變量 NC程序中的F代表了什么？五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 2022/7/1955五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法202

21、2/7/1956在五軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)的數(shù)控系統(tǒng)中，變成有以下四種高速插補(bǔ)方式，這是由五軸聯(lián)動(dòng)中的非線性誤差造成的。 機(jī)床坐標(biāo)系下的線性插補(bǔ)。CAM后置處理經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后輸出NC代碼。小線段用前看速度平滑。該種方法有非線性誤差。 工件坐標(biāo)系下離散刀位點(diǎn)直接插補(bǔ)。將CAM輸出的刀位點(diǎn)直接插補(bǔ)，插補(bǔ)后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。該種方法基本上無(wú)非線性誤差。 機(jī)床坐標(biāo)系下的樣條曲線插補(bǔ)。CAM后置處理經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后輸出NC代碼，再CNC中由樣條擬合后插補(bǔ)。該種方法有非線性誤差。 工件坐標(biāo)系下的雙樣條曲線插補(bǔ)。CAM直接輸出樣條曲線，CNC進(jìn)行樣條插補(bǔ)后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。該種方法基本上無(wú)非線性誤差。五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法2

22、、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 2022/7/1957五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法 2、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 x，y，z，i，j，k（1）機(jī)床坐標(biāo)系下的線性插補(bǔ)這是五軸加工中最為傳統(tǒng)、得到CAM軟件普遍支持，也是應(yīng)用最為廣泛的一種方式，所有的五軸數(shù)控系統(tǒng)都支持這種方式，因此對(duì)這種方式進(jìn)行研究仍有一定意義。2022/7/1958五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法 2、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 （1）機(jī)床坐標(biāo)系下的線性插補(bǔ)由于這種方式的加工代碼由大量微小程序段組成，而且程序段間一階不連續(xù)，采用傳統(tǒng)的在單個(gè)程序段進(jìn)行加減速的速度規(guī)劃方式，會(huì)使得進(jìn)給速度波動(dòng)嚴(yán)重，甚至根本達(dá)不到編程進(jìn)給速度，影響加工質(zhì)量和速度?！扒罢啊彼俣绕交椒ㄊ墙鉀Q這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。但這種方式不能對(duì)工件坐標(biāo)系下刀具參考點(diǎn)（刀尖點(diǎn)）的進(jìn)給速度進(jìn)行有效的控制。2022/7/1959五、五軸聯(lián)動(dòng)的幾種插補(bǔ)方法 2、五軸聯(lián)動(dòng)幾種插補(bǔ)方式 （2）工件坐標(biāo)系下離散刀位點(diǎn)直接插補(bǔ)這種方式可以對(duì)工件坐標(biāo)系下刀尖點(diǎn)的進(jìn)給速度進(jìn)行有效控制，一些高檔數(shù)控系統(tǒng)提供這種功能，如Siemens840D的TRAORI功能。但離散刀位點(diǎn)間的距離十分短且一階不連續(xù)，配合這種插補(bǔ)方式的前瞻控制是實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度平滑的關(guān)鍵。由于，五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的非線性，盡管刀尖點(diǎn)的速度