本发明专利技术公开一种五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹的精度测试方法，通过采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法，得到五轴联动运动轨迹，并通过记录运动过程中传感器检测的位移偏移情况，从而得到测量结果，根据测量结果判定数控机床的五轴联动运动误差，达到全面检测机床多轴联动精度，解决ISO测试标准轨迹测试中曲率缺少变化，结果难以反映复杂曲面加工要求的问题，通过测试结果可以指导机床的调整工作，从而达到提高机床联动精度和加工质量的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数控机床
，尤其涉及数控机床的多运动轴联动精度的检测技 术领域。
技术介绍
五轴联动数控机床主要应用于模具、航空航天等复杂型面零件的加工制造。随着 零件的精度和物理性能要求的不断提高，对数控机床多轴联动精度提出了更高的要求。数 控机床的误差因素可以划分为静态因素和动态因素两大类，其中静态精度是在没有切削载 荷下且机床不运动或运动速度很低的工况下检测的，由于高档数控机床制造装备技术的提 升，静态精度只能在有限层面上反映出高档机床的加工精度，运动过程中的联动精度才是 影响高档数控机床加工精度的主要因素。 目前常用的数控机床联动精度测试仪器主要有球杆仪、R-Test测试仪，球杆仪只 能用于两轴或三轴联动，R-Test可以检测五轴数控机床多轴联动精度，在ISO 10791-6公 布的测试标准中，仅通过确定旋转轴行程来定义球面圆弧检测轨迹。如针对BC双摆头五轴 数控机床的精度检测轨迹为：① B轴从0°运动到90°同时C轴从0°运动到180°，②B 轴从90°运动到0°同时C轴从180°运动到360°。其运动轨迹如图1所示，轨迹的曲率 如图2所示。由图2可见，ISO标准轨迹的曲率在第一阶段和第二阶段相接出存在曲率突 变，其余位置曲率均为均匀变化，数控机床在该轨迹运行时较为平稳，无法反应复杂型面加 工时机床快速的响应，所以无法准确检测五轴联动数控机床的加工能力。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹 的精度测试方法。 本专利技术的技术方案为：五轴联动运动轨迹生成方法，包括以下步骤： Sl :确定五轴联动数控机床结构类型以及两个旋转轴行程范围； S2 :采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹； 基于生成的五轴联动运动轨迹的精度测试方法，包括以下步骤： S1' ：根据数控机床后置指令格式，生成五轴数控机床数控指令； S2' ：在主轴处安装球头测试芯棒，在球心处布置X、Y、Z三个正交方向的位移传感 器； S3' ：开启五轴联动机床RTCP功能，输入由步骤S1'生成的数控指令，设定进给速 度，记录运动过程中传感器检测的球心位置偏移情况，依据测量结果判定数控机床的五轴 联动运动误差。 进一步地，所述步骤S2采用三重节点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动 轨迹；具体包含以下分步骤： S21 :根据旋转轴行程范围确定控制顶点； S22 :采用三重顶点方法，生成新的控制顶点； S23 :根据步骤S22生成的新的控制顶点构造三次均匀B样条曲线运动轨迹。 更进一步地，所述步骤S21具体为：根据步骤Sl中确定的两个旋转轴行程范围，获 得两个旋转轴行程的取值集；根据获得的两个旋转轴行程的取值集得到控制点坐标。 进一步地，所述步骤S23具体为：根据公式得到三次均匀B样条曲线运动轨迹； 其中，P为由步骤S22得到的新的控制顶点，t为三次均匀B样条曲线参数，Q(t) =(A(t)，B(t))为求得的三次均匀B样条曲线型值点坐标。 本专利技术的有益效果：本专利技术的一种五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹的精 度测试方法，通过采用三重定点三次均匀B样条曲线方法，得到五轴联动运动轨迹，并通过 记录运动过程中传感器检测的位移偏移情况，依据测量结果判定数控机床的五轴联动运动 误差，达到全面检测机床多轴联动精度，解决ISO测试标准轨迹测试中曲率缺少变化，结果 难以反映复杂曲面加工要求的问题，通过测试结果可以指导机床的调整工作，从而达到提 高机床联动精度和加工质量的目的。【附图说明】 图1是BC双摆头五轴数控机床ISO标准精度测试轨迹。 图2是ISO标准测试轨迹曲率特性。 图3是本专利技术的方案流程图。 图4是五轴数控机床精度测试示意图。 图5是基于RTCP功能的五轴数控机床测试轨迹。 图6是测试轨迹率特性。 图7是后置指令图。 图8是刀尖点误差轨迹图； 其中，a图为刀尖点误差在XOZ平面投影图；b图为刀尖点误差在YOZ平面投影图； c图为刀尖点误差在XOY平面投影图；d图为空间坐标系下刀尖点误差图；e图为刀尖点误 差在X方向上的误差；f图为刀尖点误差在Y方向上的误差；g图为刀尖点误差在Z方向上 的误差；h图为空间坐标系下刀尖点误差图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。 如图3所示为本专利技术的方案流程图，五轴联动运动轨迹生成方法，包含以下步骤： Sl :确定机床旋转轴行程范围。以如图4所示的某五轴数控机床为例，该机床为AB 型双摆头五轴联动数控机床，机床A轴、B轴的运动范围均为±20°。 S2 :利用三重节点三次均匀B样条曲线方法定义五轴联动运动轨迹。具体包括以 下分步骤： S21 :根据旋转轴行程范围确定控制点。 本实施方式中设定B轴由下极限位置-20°，以5°的步长运动到上极限位置 20。。 则 B轴取值集如下：B= ; A轴则在其运动范围内做往复运动，则轴的取值集为： A = [-20。，0。，20。，0。，-20。，0。，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
五轴联动运动轨迹生成方法，其特征在于，包括：S1：确定五轴联动数控机床结构类型以及两个旋转轴行程范围；S2：采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜忠，王伟，陶文坚，庄文浩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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