五轴加工奇异区域内的刀具路径优化.pdfVIP

学兔兔 第47卷第 l9期 机 械 工 程 学 报 V_01．47 NO．19 2011年 10月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING 0ct． 2O1l DoI：10．3901，JM ．2011．19．174 五轴加工奇异区域内的刀具路径优化水 王 峰 ，2 林 浒2 刘 峰2 郑飓默1,2 郭晓鹤 1,2 (1．中国科学院研究生院 北京 100039； 2．中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心 沈阳 110168) 摘要：针对五轴加工在奇异区域内由于旋转轴运动的剧烈变化导致非线性误差过大并对工件、刀具和机床部件造成损害等问 题，给出一种奇异区域内加工路径的优化方法。以AC双转台五轴联动数控机床为研究对象，在反向运动学变化中根据正弦、 余弦三角函数的周期性对C轴转角进行初次优化；按照加工是否通过奇异点两种情况，采用设定奇异点处的C角值或者修改 奇异点附近的刀轴方向两种方法，进一步降低 C轴过大转角：以当前加工区间的非线性误差是否超过允许值为判断条件，对 仍然不满足精度要求的区间进行递归插值处理。仿真试验和实际加工结果表明，与单纯采用线性插值方法相比，该方法在提 高奇异区域内加工精度的同时，有效减少新插入点的数量，从而尽量降低加工速度的损失。 关键词：五轴加工 奇异区域 刀具路径优化 运动控制 中图分类号：TP391 ToolPathOptimizationofFive-axisM achininginSingularArea WANGFeng， LIN Hu2 LIUFeng2 ZHENGLiaomo， GUO Xiaohe’ (1．GraduateUniversity,ChineseAcademyofSciences，Beijing100039； 2．NationalHigh—endCNCEngineeringCenter,ShenyangInstituteofComputing Technology,ChineseAcademyofSciences，Shenyang110168) Abstract： Tosolveproblemsoftoolargenon-linera erroranddamagestotheworkpiece，htecutterna dthemachinetoolcausedby drasticmotionoftherotationalaxisinsnigulraraea，analgorithm thatoptimizeshtetoolpaht offive-xa ismachininginsingulraraea isproposed．Consideratable—tiltnigtypemachinetoolwiht tworotationalaxesA na dC．TheinitialoptimizationforCna glebasedon hteperiodicityofsinefunctionandcosinefunctionproceeds．Basedonjudgingwhetherhtetoolpassesthesingulrapoint，thereare wt owaystodecreasetoolargerotationofC axisfurther．TheoneissettinghtevalueofC nagleatthesinug lra point．Theohteris modifyingthedirectionoftoolxaisnerahtesinug lra poim．Th enitervalswhosenon—linera errorsstillexceedtheallowedrnagerae niterpolatedr