五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度優(yōu)化與插補(bǔ)算法的研究.pdf

1、五軸數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代裝備制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如航空航天、軍事國防、模具制造等。為了滿足高速高精度的數(shù)控加工要求，五軸數(shù)控系統(tǒng)中刀路生成、進(jìn)給速度規(guī)劃、路徑插補(bǔ)、后置處理、伺服控制以及機(jī)械裝配等方面的研究都是至關(guān)重要的。其中，針對(duì)進(jìn)給速度規(guī)劃和插補(bǔ)算法的研究尤為重要。
　　本文首先分析了五軸機(jī)床的主要形式，推導(dǎo)出TRT型結(jié)構(gòu)的前向與逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。五軸數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中存在諸多問題，比如軌跡規(guī)劃存在非線性誤差、各個(gè)軸上運(yùn)動(dòng)學(xué)物理限制

2、呈現(xiàn)非線性、傳統(tǒng)的零起零落速度控制對(duì)連續(xù)軌跡加工來說效率太低，等等。為了解決這些問題，本文提出了一套適用于小線段連續(xù)軌跡加工的五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度優(yōu)化方法和插補(bǔ)算法。在進(jìn)給速度優(yōu)化方面，根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)了工件坐標(biāo)系下進(jìn)給能力限制。針對(duì)小線段連續(xù)軌跡加工，基于線性加減速方法，導(dǎo)出了路徑點(diǎn)上進(jìn)給速度的各種約束條件。綜合考慮這些約束條件，以進(jìn)給速度最大為目標(biāo)，提出了一種基于關(guān)鍵點(diǎn)的進(jìn)給速度近似最優(yōu)求解方法。在軌跡插補(bǔ)方面，基于最小誤

3、差原理，本文提出了段間銜接的兩種過渡方式并建立了其誤差模型?；谠撜`差模型和進(jìn)給要求，導(dǎo)出了段間銜接的過渡方法。綜合考慮段內(nèi)插補(bǔ)和段間銜接，本文最后給出了一種完備的小線段連續(xù)軌跡插補(bǔ)方法。通過仿真與測試，對(duì)所提出的各種算法的性能進(jìn)行了相應(yīng)的分析。
　　最后，本文所有提出的算法都在 TRT型結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床上進(jìn)行了驗(yàn)證與應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些算法能夠有效的改善加工運(yùn)動(dòng)性能、提高加工質(zhì)量與效率。由于算法的靈活性和高效性，可以很好的應(yīng)用