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2017年5月19日

五軸數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性測(cè)定和調(diào)整方法： - 加工中心

五軸精工機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性測(cè)定和調(diào)整方法：五軸機(jī)床對(duì)機(jī)床裝備制造業(yè)意義非凡，RTCP功能是衡量五軸機(jī)床性能的重要指標(biāo)。在執(zhí)行RTCP過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)軸的加入，需要對(duì)直線軸進(jìn)行非線性補(bǔ)償，因此旋轉(zhuǎn)軸和直線軸的伺服動(dòng)態(tài)特性需要進(jìn)行測(cè)定和調(diào)整，才能保證加工動(dòng)態(tài)精度。本文對(duì)RTCP原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，設(shè)計(jì)了一種五軸動(dòng)態(tài)精度測(cè)定算法，通過(guò)該算法對(duì)五軸機(jī)床的5個(gè)伺服軸特性進(jìn)行了強(qiáng)弱排序，從而對(duì)伺服參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。以五軸葉輪加工為例，將伺服參數(shù)調(diào)整前后所加工的葉輪的加工質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，證明該方法取得了較好的效果。關(guān)鍵字：RTCP；五軸動(dòng)態(tài)精度；伺服不匹配度 Abstract: Five-axis machine is significant for tool equipment manufacturing industry, and the function of RTCP is a very important reference to evaluate the performance of a five-axis machine tool. During the process with the RTCP function turning on, it needs a nonlinear position compensation for the linear axes because of the rotary axes, so the ability of servo following of the linear axes and rotary axes is required to guarantee the processing dynamic precision. In this paper, the principle of RTCP is introduced and a kind of five-axis dynamic precision measurement algorithm is designed. According to the algorithm ,the five axes are ordered, which helps to optimize and adjust the servo parameters . Taking five axis impeller machining as an example, the machining quality of the impellersis compared before and after the adjustment of the servo parameters, and it shows that the better results are obtained. Keywords: RTCP; five-axis dynamic precision; servo dismatching degree 五軸精工機(jī)床比原有的三軸精工機(jī)床擁有更多優(yōu)點(diǎn)，如加工復(fù)雜曲面、減少加工工序從而提高加工效率。但是由于旋轉(zhuǎn)軸的存在，在執(zhí)行RTCP過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸和直線軸會(huì)進(jìn)行非線性運(yùn)動(dòng)，因此需要對(duì)五軸機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行控制，其動(dòng)態(tài)精度成為影響加工精度的主要原因之一。五軸精工機(jī)床動(dòng)態(tài)精度主要源于伺服系統(tǒng)加減速響應(yīng)性能、零件受力變形、刀具振動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速、機(jī)床進(jìn)給大小等] 1[。按照常規(guī)的伺服匹配測(cè)定方法無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)直線軸和旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)匹配，五軸動(dòng)態(tài)精度測(cè)定方法以RTCP功能特性為基礎(chǔ)，建立直線軸和旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)模型，通過(guò)測(cè)定后的結(jié)果為依據(jù)，來(lái)調(diào)整五軸精工機(jī)床的伺服參數(shù)，使伺服系統(tǒng)達(dá)到更好的狀態(tài)，從而提高五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度，提高機(jī)床的加工精度。 1. RTCP原理介紹 RTCP是Rotation Around Tool Center Point的英文縮寫(xiě)，即圖1中刀具中心點(diǎn)編程。啟用RTCP，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算并保持刀具中心始終在編程的XYZ位置上，刀具中心始終在編程坐標(biāo)系中，轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)每個(gè)運(yùn)動(dòng)都會(huì)被編程坐標(biāo)系XYZ的直線位移所補(bǔ)償] 2[。使用RTCP，可以直接編程刀具中心的軌跡，而不用考慮五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)，大大簡(jiǎn)化了五軸工藝編程和提高了加精度。 2. RTCP動(dòng)態(tài)精度測(cè)定原理在三坐標(biāo)機(jī)床中，經(jīng)常采用圓度測(cè)試來(lái)檢測(cè)任意直線軸間的動(dòng)態(tài)特性是否匹配，但在五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)軸的加入，必須在每個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)而帶來(lái)的直線軸偏差進(jìn)行非線性補(bǔ)償，因此也必須對(duì)旋轉(zhuǎn)軸和直線軸間的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行伺服匹配。由于旋轉(zhuǎn)軸和直線軸的控制單位不一樣，不能像直線軸那樣直接采用圓度測(cè)試，采用本方法，可以對(duì)五個(gè)軸的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試和排序，從而為伺服參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。