双摆头五轴联动数控加工步长计算.pdf

2011年4月 机床与液压 Apr．2011 第39卷 第 7期 MACHINE TOOL HYDRAULICS V0I．39No．7 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．07．011 双摆头五轴联动数控加工步长的计算 钟建琳 ，杨庆东 (北京信息科技大学机 电学院现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192) 摘要：在分析双摆头五轴联动数控机床的特点及弧弦逼近方法的基础上，较严格地推导出了保证加工误差在给定的误 差范围内的走刀步长的计算方法。该计算方法考虑了加工所用机床的特点，能有效地保证加工精度。 关键词：五轴数控加工；双摆头；步长 中图分类号：TP391．72；TG659 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3881 (2011)7—035—3 CalculationofStepLengthforSpindle·tiltingType5-axisNumericalControlM achining zH0NGJianlin．YANGQingdong (KeyLaboratoryofModem MeasurementandControlTechnology，MinistryofEducation， BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China) Abstract：Thecharacteristicsofspindle—tiltingtype5-axisNCmachinetoolsandthemethodinwhichcontinuoustoolpathwas印一 proximatedwithdiscretelinearsegmentswereanalyzed．Analgorithm fordeterminingrationalsteplengthsbasedonassignedaccuracy wasderived．Thisme~odCna effectivelyguaranteethemachiningprecisionbecausetheNetom oftheusedmachinetoolsareconsidered． Keywords：5-axisnumerical controlmachining；Spindle—tiltingtype；Step length 五轴联动数控加工是加工异型复杂零件的重要手 段 ，但在五轴数控加工中两个旋转 自由度的增加使得 刀具方向不断变化，刀具和曲面的过切干涉和碰撞干 涉时有发生，且干涉问题也比传统三轴加工方法复杂 得多。因此空间自由曲面的五轴联动数控加工多年来 (a)刀具旋转 (b)工作台旋转 (c)混合旋转 一 直是一个研究热点。 由于 目前的五轴联动数控系统一般都采用线性插 图l 五轴联动数控机床的运动方式 补，加工曲面时，需将曲面按精度要求离散成许多直 类。当前最常见的则是三个平动轴加两个转动轴的组 线段，而离散时一般多采用对走刀轨迹进行弧弦逼近 合方式 ，这样的方式可以比较 自然地从三轴平动的传 的方法，由弦弓高误差来近似确定加工误差和走刀步 统机床过渡，也方便加工各种类型的工件，同时在加 长 。但是由于曲面各点的法矢是变化的，刀具轴 工程序编制方面也相对简便一些。三平动二转动的组 线矢量也是变化的。因此，在加工曲面时，刀具接触 合方式应用在机床结构设计上主要可以分为以下三 点 (CC点)的轨迹并不是象三轴联动加工时的离散 类： (1)双摆头机床，即两个旋转轴旋转，如图1 直线段 ，而是连接此直线段两端点的一段曲线。该曲 (a)所示；(2)双转台机