一种基于五轴加工刀触点轨迹优化的非线性误差补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于五轴加工刀触点轨迹优化的非线性误差补偿方法，用以解决五轴线性插补时实际刀触点轨迹偏离理想轨迹产生较大非线性误差的问题。首先建立机床运动变换数学模型，基于数据采样插补原理分别对五轴线性插补过程中的实际刀心点和实际刀触点进行位置求解。并基于最小二乘法对刀触点平面进行补偿拟合获得实际刀触点轨迹，建立刀触点平面坐标系，并实现二维、三维实际插补刀触点的转换。在刀触点平面坐标系上进行二次多项式拟合，并建立非线性误差模型，计算实际刀触点非线性误差并在误差较大的加工程序段实施轨迹非线性误差的补偿，通过改变刀心点的位置降低刀触点处的非线性误差，从而达到提高五轴数控系统位置控制精度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机数字控制(cnc)，特别涉及该领域中五轴加工线性插补时刀触点轨迹非线性误差的补偿技术。

技术介绍

1、五轴数控加工技术是cnc技术的基础和核心，基于该技术五轴数控机床可实现对刀具在五个方向上的协调运动控制，完成各种复杂曲线曲面零件的高效精密加工。但在加工过程中，由于五轴数控机床是在三轴数控机床基础上增加了两个旋转坐标轴，这将给刀具切削点(刀触点)运动轨迹的精密控制带来不确定性，使得理论刀触点轨迹偏离实际刀触点轨迹，产生加工轨迹的非线性位置误差，进而会降低复杂曲线曲面零件的加工精度和加工质量，所以在五轴加工时如何减小刀触点处的非线性误差已逐渐成为一个关键的难点问题。

2、五轴cnc机床由于旋转轴的引入，理论刀触点轨迹和实际刀触点轨迹仍有偏差，加工轨迹非线性误差不可避免和消除，但可以对其进行补偿降低，目前有关补偿降低加工轨迹非线性误差的方法主要有：1)一种基于角空间均匀分布的插补算法，通过在角度变化较大的刀触点周围构建均匀网格来提高加工精度，但仍未从非线性误差补偿的角度进行刀触点轨迹的补偿加工，对角度变化较小的轨迹插补可能并不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于五轴加工刀触点轨迹优化的非线性误差补偿方法，其特征在于五轴线性插补过程中，补偿由于实际刀触点轨迹偏离理论轨迹产生的非线性误差使其处于机床加工要求允许的误差范围内，首先，以A-C双转台型五轴数控机床为例，建立该类型数控机床的正向运动变换和逆向运动变换数学模型，并通过在工件坐标系下刀轴点与实际刀心点的关系(其中L为刀具摆动长度，Ti刀轴单位矢量)求出实际刀心点坐标通过实际刀心点和实际刀触点C′i之前的空间关系得到的几何关系(其中R为刀具半径求出实际刀触点坐标C′i，使用最小二乘法对求得的插补刀触点所在平面进行最优方程的求解，建立刀触点平面坐标系，并实现三维实际插补刀触点C′i＝(...

【技术特征摘要】

1.一种基于五轴加工刀触点轨迹优化的非线性误差补偿方法，其特征在于五轴线性插补过程中，补偿由于实际刀触点轨迹偏离理论轨迹产生的非线性误差使其处于机床加工要求允许的误差范围内，首先，以a-c双转台型五轴数控机床为例，建立该类型数控机床的正向运动变换和逆向运动变换数学模型，并通过在工件坐标系下刀轴点与实际刀心点的关系(其中l为刀具摆动长度，ti刀轴单位矢量)求出实际刀心点坐标通过实际刀心点和实际刀触点c′i之前的空间关系得到的几何关系(其中r为刀具半径求出实际刀触点坐标c′i，使用最小二乘法对求得的插补刀触点所在平面进行最优方程的求解，建立刀触点平面坐标系，并实现三维实际插补刀触点c′i＝(u′i，v′i，w′i)和二维实际插补刀触点的转换，在刀触点平面坐标系上进行二次多项式拟合，拟合后的二次多项式曲线c(uii)的函数表达式为(其中根据最小二乘原理可得关于a1和a2的矩阵形式的方程组)非线性误差δ表现为实际插补刀触点轨迹c(uii)与理论刀触点轨迹r(uii...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良骥，徐浩浩，李慧莹，高寒松，黄强，王鹏程，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：