激光五轴联动.ppt

第一页，共三十页，2022年，8月28日 飞行光束导光柔性加工系统 第二页，共三十页，2022年，8月28日 焦点漂移对加工质量的影响 第三页，共三十页，2022年，8月28日 第四页，共三十页，2022年，8月28日 五轴加工头的几种形式 在五轴机床中，3个移动轴和2个旋转轴分别控制刀具相对加工表面的位移和指向 该布局具体分为两种:①两旋转轴共同驱动工件，即双转盘结构;②两旋转轴共同驱动刀具，其结构类似机械臂。前者的刀轴安装简单、刚性好，多用于机加工；而后者可获得更高的转角速度、更灵便，多用于激光切割等领域而被称为导向头 第五页，共三十页，2022年，8月28日 ，轴C按常规布置，另一旋转轴φ与轴C成45°角相交，刀轴T绕轴φ 旋转并与之保持45°。其光路与字符三形似，∑结构 夹角角度、尺寸共同决定俯仰角 第六页，共三十页，2022年，8月28日 在∑结构中，轴C、轴φ和刀轴T相交于一点，并且在安装时保证刀尖(或激光焦点)精确位于该几何交点处。这就使得轴C和轴φ进行任意旋转时，刀尖位置不会被改变，因而在五轴联动过程中，加工轨迹的位置精度仅取决于三移动轴，而与两旋转轴元关。 第七页，共三十页，2022年，8月28日 通过与传统的Ω结构进行优点主要体现在: ① 由于三系统的位置控制独立于转角控制，其位置精度的可靠性更高，这一点对于激光切割等加工尤其重要。 ② ∑结构中各导轨行程得以完全利用，而Ω结构中移动轴的加工范围通常小于其导轨行程。 ③传统的Ω导向头与∑结构相比，对于同样的加工对象，耗时和耗能更多，而且移动轴被迫以更高的速度运行，这对于半径很小的圆弧(包括整圆)的加工尤为不利，通常V≈15mm/s(薄板的对应速度更高)。在图4中，设R=10mm, Lr=295mm，由几何关系可知，Ω导向头加工该半圆时，移动轴合成线速度为: VΩ=(Lr + R)V/R=450 mm/s ④该结构应用于机床的示教编程时特别方便。在曲面的任意点位上，∑系统均可直接获取移动轴坐标，而Ω结构则必须进行刀具半径补偿的逆运算。而在两旋转轴方面，情况却相反。∑结构需要额外地对水平转角进行补偿。这是因为轴φ在改变刀轴的俯仰角α时，也同时改变了刀轴的水平转角θ，产生的附加水平转角偏移为△c(见图4)，轴C必须对此偏移进行补偿。 第八页，共三十页，2022年，8月28日 在点II处，现已知曲面法矢为IIM，其角度坐标为(θ，α)，需求解轴C和轴φ的转角位置(c，φ) 。 ??????? 由图中几何关系可得， 转角φ对水平转角θ产生的附加偏移为△c，图中对△c有如下关系： ? 在水平面SIIQ内可得轴C位置为 ：C=θ+(-△c)， 其中， 第九页，共三十页，2022年，8月28日 三维激光头 RCP（Rotation Center Point）与TCP（Tool Center Point）编程 第十页，共三十页，2022年，8月28日 第十一页，共三十页，2022年，8月28日 RCP旋转轴单轴B角度 TCP下X、Z轴圆弧插补两个轴 C角度 X, Y轴圆弧插补 X Y C 第十二页，共三十页，2022年，8月28日 在同一平面内 旋转轴B、X,Z轴直线插补联动 旋转轴B，X,Z轴圆弧插补联动 第十三页，共三十页，2022年，8月28日 直线和圆弧的逐点比较法插补 逐点比较法是通过逐点地比较刀具与所需插补曲线之间的相对位置，确定刀具的进给方向，进而加工出工件轮廓的插补方法。刀具从加工起点开始，按照“靠近曲线，指向终点”的进给方向确定原则，控制刀具依次进给，直至到插补曲线终点，从而获得一个近似于数控加工程序规定的轮廓轨迹。 逐点比较法插补过程中每进给一步都要经过以下四个节拍： (1) 偏差判别。 判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏离情况， 并以此决定刀具进给方向。(2) 坐标进给。根据偏差判别结果，控制刀具沿工件轮廓向减少偏差的方向进给一步。 (3) 偏差计算。计算出进给后的新偏差值，作为下一步偏差判别的依据。 (4) 终点判别。 刀具每进给一步均要判别刀具是否到达被加工轮廓的终点， 若到达则结束，否则继续循环，直至终点。  逐点比较法即可实现平面直线插补，也可实现圆弧插补。其特点是运算简单，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲速度变化不大，调节方便。 第十四页，共三十页，2022年，8月28日 G01的实现（采用比较算法) 第十五页，共三十页，2022年，8月28日 第十六页，共三