專利名稱：考慮機床結(jié)構(gòu)誤差的多軸數(shù)控加工后置處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多軸數(shù)控加工領(lǐng)域，具體是一種多軸數(shù)控加工后置處理方法。
背景技術(shù)：
隨著國防、運載、能源等行業(yè)的發(fā)展，對關(guān)鍵功能零件如艦船用螺旋槳、飛機進氣道、風(fēng)電葉片等加工制造提出了更高需求。這類零件外形及工作型面形狀復(fù)雜，用三軸數(shù)控加工機床加工很難達到理想的精度，甚至無法實現(xiàn)加工，必須采用多軸數(shù)控機床才能完成加工。在五軸數(shù)控加工中，后置處理的主要任務(wù)是將CAM軟件生成的加工刀位軌跡源文件轉(zhuǎn)換成為特定機床可接受的數(shù)控NC代碼，目前通常的后置處理算法中通常假設(shè)機床各運動部件處在理想的幾何位置上，沒有考慮機床運動部件之間存在的位置和姿態(tài)偏差，后置得到的G代碼文件輸入到機床后，加工得到的零件形狀與設(shè)計存在一定的偏差，影響零件加工質(zhì)量，嚴重時會使加工零件報廢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前存在的問題，提供一種考慮機床結(jié)構(gòu)誤差的多軸數(shù)控加工后置處理方法，通過考慮機床運動部件之間存在的位置和姿態(tài)偏差，對后置處理得到的G代碼中的各軸運動坐標進行補償，消除機床運動部件之間的位置和姿態(tài)偏差給刀具運動軌跡帶來的誤差，提高機床刀具運動精度，滿足零件加工質(zhì)量要求。實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的具體技術(shù)方案如下一種考慮機床結(jié)構(gòu)誤差的多軸數(shù)控加工后置處理方法，包含如下步驟(一 )建立不含結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，機床運動鏈包括刀具到機床運動鏈 Qmt和工件到機床運動鏈Twm,刀具刀位點方向矢量和位置經(jīng)運動變換得到工件上加工點的方向矢量Pw和位置矢量…，關(guān)系如下面方程組所示
權(quán)利要求
1. 一種考慮機床結(jié)構(gòu)誤差的多軸數(shù)控加工后置處理方法，包括如下步驟(1)建立機床運動變換鏈，該機床運動鏈包括刀具到機床運動鏈Q(jìng)mt和工件到機床運動鏈Twm,刀具刀位點方向矢量和位置經(jīng)運動變換得到的工件上加工點的方向矢量Pw和位置矢量Uw,關(guān)系如下面方程組所示rTMW[uw Of =QMT[0 O 1 OfJMW[Pw ^T =QmAo ο ο if(2)根據(jù)機床運動變換鏈求解刀具運動的各運動軸理想運動坐標根據(jù)步驟(1)中獲得的機床運動變換鏈，求解刀位點源文件中兩個相鄰刀位點即起始刀位點CLtl和下一刀位點CLd之間運動的理想軸運動坐標Lq ；(3)根據(jù)機床各個運動部分存在的沿X，Y，Z軸的微小平動ΔΧ、ΔΥ、ΔΖ，以及沿X，Y， Z軸的微小轉(zhuǎn)動Δ Α、Δ B、Δ C，求得機床任意第j個運動部件到第i個運動部件誤差變換陣誤差變換陣Αβ.’，=則步驟(1)中得到的機床運動變換鏈則轉(zhuǎn)換為含有結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，如下面方程組所示JLwiPw ΙΓ = 0μγ[ο Ο Ο 其中，Q' 是含有結(jié)構(gòu)誤差的刀具到機床運動鏈的變換矩陣，T' _是含有結(jié)構(gòu)誤差的工件到機床運動鏈的變換矩陣。(4)根據(jù)上述含有結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈計算上述理想運動坐標的補償量，然后根據(jù)所得補償量補償該理想運動坐標，使得機床的實際運動軌跡與設(shè)定運動軌跡之間的偏差在允許范圍之內(nèi)；(5)輸出起始刀位點CLtl和目標刀位點CLd之間運動的最終軸運動坐標為Δ = A0+dAk經(jīng)過上述步驟即可獲得包含機床結(jié)構(gòu)誤差的機床后置處理結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸數(shù)控加工后置處理方法，其特征在于，所述的步驟(4)具體過程為(4. 1)將理想軸運動坐標Δ^代入步驟C3)中含有機床結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，求出機床各軸運動后實際到達的位置，即實際刀位點CLd, k，第一次進入該步驟(4. 1)時k = 1 ；(4. 2)根據(jù)步驟(1)獲得的機床運動變換鏈，求解起始刀位點CLtl和實際刀位點CLd, k 之間運動的理想軸運動坐標Ak;(4. 3)計算初始刀位點CLtl和實際刀位點CLd,k+1之間的理想運動軸坐標Ak+1 ；(4.4)如果I Ak+1-Ak| < δ，則轉(zhuǎn)到步驟(5)，否則k值增1后跳轉(zhuǎn)到步驟(1)重復(fù)計算，其中δ為設(shè)定的軸運動坐標允許誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多軸數(shù)控加工后置處理方法，其特征在于，所述的步驟(4. 3) 的具體過程如下(4. 3. 1)在理想軸運動坐標上補償軸運動坐標增量d Δ k，，以補償實際刀位點CLd,k與目標刀位點CLd之間的偏差 dAk = A0-Ak將dAk補償?shù)紸ci上，則補償后的軸運動坐標Ad,k如下 Ad,k = A0+dAk(4. 3. 2)將補償后的軸運動坐標Ad,k帶入步驟C3)中含有機床結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，求出機床各軸運動后實際到達的位置，即實際刀位點CLd,k+1 ；(4. 3. 3)根據(jù)步驟(1)得到的中獲得的不含結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，求得起始刀位點CLtl和實際刀位點CL。,k+1之間運動的理想軸運動坐標Δ w。
全文摘要
一種考慮機床幾何結(jié)構(gòu)誤差的多軸數(shù)控加工后置處理方法，根據(jù)機床結(jié)構(gòu)分別建立不含結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈和含有結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈，采用不含結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈求解刀具運動的各運動軸理想運動坐標，該理想運動坐標中不考慮機床結(jié)構(gòu)誤差。之后采用含有結(jié)構(gòu)誤差的機床運動變換鏈計算運動計算上述理想運動坐標的補償量，通過補償該理想運動坐標，使得機床的實際運動軌跡與設(shè)定運動軌跡之間的偏差在允許范圍之內(nèi)，保證刀具實際軌跡與設(shè)定軌跡的一致性。本發(fā)明彌補了傳統(tǒng)后置處理方法的不足，可以實現(xiàn)包含機床幾何結(jié)構(gòu)誤差的多軸后置處理，有助于提高機床加工過程中的運動精度，提高零件加工質(zhì)量。
文檔編號G05B19/19GK102426436SQ201110324390
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者彭芳瑜, 李斌, 楊建中, 王偉, 閆蓉, 馬吉陽 申請人:華中科技大學(xué)