数控机床动态轨迹误差仿真与优化研究.pdf

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1、2014年4月机床与液压Apr．2014第42卷第7期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．42No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．07．028数控机床动态轨迹误差仿真与优化研究李连玉(成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂，四川成都610091)摘要：在介绍数控机床加工轨迹运动控制原理的基础上，对数控机床动态轨迹误差进行了仿真研究，得出数控机床动态轨迹误差与拟加工曲线的曲率和机床进给速度相关的结论。在待加工的工件几何曲线曲率已定情况下，提出了变进给速度的数控机床动态轨迹误差优化策略，仿真结果表明：该控制策略能够有效地减少机

2、床动态轨迹误差量，提高相关轨迹曲线的加工精度。关键词：数控机床；动态轨迹误差；仿真；优化中图分类号：TH161+．5文献标识码：A文章编号：1001—3881【2014)7—103—4ResearchonSimulationandOptimizationofDynamicContouringErrorofNCMachineToolsLILianyu(NCMachiningWorkshop，ChengduAircraftIndustrial(Group)Co．，Ltd．，ChengduSichuan610091，China)Abstract：Basedontheintroductio

3、nofcontrolprincipleaboutmachiningcontourofNumeficMControl(NC)machinetool，themachiningcontouringerrorwasinvestigatedwithsimulation，andaconclusionwasgottenthatthecontouringerrorwasrelatedtothecontouringcurvatureinplannedmachiningandthefeedspeedofmachinetoo1．Inthecasethatthegeometriccontouringcur

4、vatureofworkpiecewaitingformachiningsetalready，avariablefeedspeedstrategytooptimizethedynamiccontouringerrorofNCmachinetoolwasproposed．ThesimulationresultshowsthatthiscontrolstrategyCanreducetheamountofcontouringerror，andpromotethemachi—ningaccuracyofthecontoureffectively．Keywords：NCmachinetoo

5、ls；Dynamiccontouringerror；Simulation；Optimization目前数控机床加工运动普遍采用插补运算方式产方式相比，能够有效地提高高速加工环境下加工曲线生控制指令，由各轴随动控制系统配合产生机床进给的整体精度。运动。在多轴联动数控机床处于加工状态时，在不同1数控机床加工轨迹运动控制理论基础轴随动控制系统中跟随误差的综合影响下，必然导致根据五坐标多轴联动数控机床的运动配置和结构刀具运动产生的轨迹与指令轨迹之间的偏差⋯，即文形式，文中选取两个旋转轴均作用于主轴上的中所说的动态轨迹误差。针对如何减小数控机床加工RRr1w型B—A式五轴数控机床进行研究。时

6、的动态轨迹误差，国内外相关学者做了大量的研究数控机床加工轨迹运动控制原理如下：插补器工作。和位置控制器共同作用控制数控机床的加工轨迹，数首先选取数控加工中的典型椭圆弧加工曲线进行控加工指令定义了加工对象的轮廓形状，在理想状况参数化描述，并将其作为指令模型，据此对机床加工下为刀具的运动轨迹。设F(，l，，z)为工件轮廓时的动态轨迹误差进行了仿真分析，分析结果表明：形状方程式，轮廓起点为，轮廓终点为P，设定数控机床加工动态轨迹误差与所加工曲线的曲率和刀的进给速度为F。机床插补器根据上述指令，对插补具的进给速度有关；在实际加工对象几何特性已定的过程中各轮廓控制点的位置P(X，yf，Z)进

7、行实前提下，提出了根据所加工曲线的特性和机床控制系时计算，X，，Z为时间序列函数，i=0，1，统的具体情况，对进给速度进行调整的动态轨迹误差2⋯，置，，z是位置控制器的指令值，分别控制优化策略，该策略能够根据当前加工曲线的曲率合理机床对应轴的运动，X，，Z指令值经位置控制器地改变机床进给速度，与传统的进给速度固定的控制转化为机床各对应轴的实际进给运动()，收稿日期：2013—03—14基金项目：国家科技重大专项(2012ZX04001—012)作者简介：李连玉(198