五轴联动加工技术教材

1、1R2Rxyzmrrmnprzrmin)90(1R2Rpxya五坐标曲面加工原理(a)(b)(c)(d)(e)(f)工件工件坐标系局部坐标系nwYwZvawX工件坐标系与局部坐标系2R1RR1R2RRRR(a) (b) 端铣刀 (c) 球头刀 (d) 环形刀 (e) 鼓形刀 (f) 锥形刀铣削加工常用刀具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 1xxxyz)(axxxyyyz)(bxyyyzzz)(a)

3、(b)(cnavi相对于表面的刀轴控制DVN/1000przrmin)90(1R2Rpxya五轴加工刀位计算 mmpmRRRininnrrvnaicos/ )cos()(+= )sin(sincossin1212/122 为切削点位矢、则刀位点 的位矢 和刀轴单位矢量 为：rprpimanrrni)(= 121RRRpm += )sin1 (sin22/12nrrvaiRpm)(trit1it1it)(1itr)(1itr)(itr1iitlll等参数离散逼近法等步长离散逼近2kr0rkr1krmr1mrnr参数筛选法vu1v0v2v3vCC路径4v参数线法生成刀具轨迹 约束面CC路径零件面投

4、影方向零件面(a)(b)CC路径曲面边界在XOY上的投影CC路径截面线法生成刀具轨迹示例约束面刀位点轨迹偏置面零件面刀位点轨迹偏置面零件面刀位规划刀位点轨迹零件面投影方向(a)(b)(c)CL路径截面线法生成刀具轨迹示例导动面零件面AAA-A旋转导动面零件面导动面法生成刀具轨迹干涉干涉干涉1 曲面2 曲面干涉刀头部位干涉刀头部位干涉刀杆干涉112200220011干涉干涉刀杆干涉刀头干涉 (a) 轴向移动法 (b) 轴线摆动法刀头干涉避免轴线摆动法避免刀杆干涉轴线平移法避免刀杆干涉轴向移动法避免刀头干涉开始取三角平面片全部处理完属于可能干涉区域(式4-73)可能干涉初判断式(4-75)、(4-

5、76)可能干涉坐标旋转变换干涉详细判断(与4.3.6中的算法相同)干涉调整刀位数据，使刀具与当前三角片的顶点、边或面相切接触多面体曲面模型结束YYYYNNNN五坐标加工干涉检测与处理流程开始读刀位文件文件结束结束YN机床轴运动求解非线性误差校核与处理进给速度校核与修正格式转换刀位文件机床特性数控系统特性数控加工程序后置处理流程框图 刀具Y轴工作台机床床身Z轴工作台X轴工作台A摆动工作台C回转工作台工件刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOprmrmXmYmZmOAC工作台回转/摆动型(A-C)结构图 工作台回转/摆动型结构的运动链工作台回转/摆动型 结构的坐标系)arccos(zAAuk ;

6、 1, 1AkCyxCkuu)/arctan( ; 1 , 0CkxCyyCxxxmmpmpssin)(cos)(yAzzCAyyCAxxymmpmpmpssin)-(coscos)-(sincos)-(zAzzCAyyCAxxzmmpmpmpscos)-(cossin)-(sinsin)-(刀具tXtZtYtO工件wXwYwZwOprLmrmXmYmZABmO刀具回转/摆动型(B-A)结构图刀具回转/摆动型结构的坐标系)arcsin(yAu2/2/A)/arctan(zxBuu2/2/BBAxxLpssincosAyyLpssinLLpsBAzzcoscos刀具tXtZtYtO工件wXwYw

7、ZwOpr2mX2mY2mZABL2mO2mr1mX1mY1mZ1mO1mrA-B配置的五坐标机床结构图 刀具与工件回转/摆动型的坐标系)arcsin(xBu2/2/BAzyAkuu)/arctan( ; 1 , 0AkBxxLpssinyAzzAyyymmpmpssin)(cos)(zBAzzAyyzmLmpmps) 1(coscos)(sin)(1运动副主轴刀具工件工作台N运动副1N运动副2运动副运动结构通用模型YZXBA五轴五联动双转台机床ttttZYXOttttZYXO), 2 , 1( NiZYXOiiii1O2ONOtOwO),()(1, 1jjjjjjsnr,MPQ 为由坐标系之

8、间的初始位置关系决定的平移变换矩阵， 为坐标系 的原点在坐标系 中的位矢， 为坐标系随其运动副动构件沿或绕相对初始位置运动的变换矩阵 )(1 jj,rP)(1111jjjjjjjj,z,yx,r),(jjsnMjO1 jO坐标体系tj ,r112jj ,r1MMjj ,rMjw,rOtOBOwOA双转台机床初始位置关系运 动 链 自 动 分 析 运动结构建模运动链构成,运动轴属性运动轴方向.运动学模型输入必要的运动结构参数任意运动结构的建模过程)( twLp)(twp0 wp1 wp0wu1wu00000,BAZYX轴位置线性插补11111,BAZYX轴位置max非线性运动误差描述轮廓线刀具轨迹编程进给速度有效进给速度xxyF有效进给速度曲线概念 ./ ,/ ,/ ,/,/ wkkkBkwkkkAkwkkkZkwkkkYkwkkkXkBFFAFFZFFYFFXFFppppp 为刀位点位移增量， 为机床各轴的位移增量， 为记该程序段的指令进给速度， 为机床各轴的运动速度 wk p),(kkkkkBAZYXkF),(BkAkZkYkXkFFFFF刀具轨迹实例 有效进给速度曲线 机床特性开始 机床设置(选择或构建)数控系统设置(选择或构建)机床特性