五軸機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用建模理論研究及應(yīng)用.pdf

1、針對復(fù)雜異型零件的加工，五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)憑借其高效、高精的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用和推廣。國內(nèi)外高校和企業(yè)對五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)及其載體——五軸機(jī)床進(jìn)行了深入的研究和開發(fā)，形成了較為完善的技術(shù)和工業(yè)體系。但是實(shí)際存在的五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)多樣，同時(shí)考慮到五軸機(jī)床的運(yùn)動學(xué)建模是對其開展其他研究的重要基礎(chǔ)工作之一，因此本文針對五軸機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用模型的建立及其應(yīng)用展開研究。
　　 目前針對具體結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床的運(yùn)動學(xué)建模方法具有一定的通用性，但并未

2、建立起五軸機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用模型。本文選擇工件為參考體，基于多體系統(tǒng)對五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，利用參數(shù)組合統(tǒng)一確定相鄰兩體的齊次坐標(biāo)變換矩陣，建立了五軸機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用模型。
　　 現(xiàn)有后置轉(zhuǎn)角求解方法的局限使得C轉(zhuǎn)工作臺求解范圍不能擴(kuò)展到無限角度，制約了機(jī)床性能的發(fā)揮。本文在利用運(yùn)動學(xué)通用模型推導(dǎo)五軸機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用方程的基礎(chǔ)上，針對四類含C轉(zhuǎn)工作臺正交結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床，通過定義“最小運(yùn)動圓周”改進(jìn)了五軸機(jī)床轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法，對后置轉(zhuǎn)角求

3、解區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)展，并給出了具體的求解流程。該求解算法可以有效提高C轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動連續(xù)性，避免干涉。本文利用VC6.0開發(fā)了集成新的方法的專用后置處理程序。
　　 工作空間是機(jī)器入學(xué)中用于評價(jià)機(jī)器人性能的指標(biāo)之一，本文將其應(yīng)用到五軸機(jī)床中:刀具位置和姿態(tài)的集合。給出了蒙特卡洛法進(jìn)行機(jī)床工作空間分析的流程。利用運(yùn)動學(xué)通用模型推導(dǎo)了兩種五軸機(jī)床的運(yùn)動學(xué)等式，利用MATLAB仿真得到了反映兩種機(jī)床工作空間的“云圖”。并分析了影響五軸機(jī)床

4、工作空間形狀和位置的因素。
　　 在定性分析了聯(lián)動加工超程原因的基礎(chǔ)上，本文使用機(jī)床運(yùn)動學(xué)通用模型給出了聯(lián)動加工超程判斷與計(jì)算的方法。驗(yàn)證了每行數(shù)控代碼對應(yīng)的刀具位置和姿態(tài)均在機(jī)床的工作空間不是加工可以進(jìn)行的充分必要條件的論斷。
　　 實(shí)際加工過程中存在著各種類型的誤差，其中機(jī)床的幾何誤差是重要的組成部分。本文在運(yùn)動學(xué)通用模型的基礎(chǔ)上，考慮機(jī)床的幾何誤差，建立了五軸機(jī)床幾何誤差模型。采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞綄C(jī)床幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)