五轴联动轨迹运动控制

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1、五轴联动轨迹运动控制一、五轴联动数控加工概述二、五轴联动的坐标变换及线性插补三、五轴联动的线性插补四、五轴联动的高速插补五、五轴联动的刀具补偿2008-12-28一、五轴联动数控加工概述1、五轴联动加工（1）刀具路径生成（2）走刀行距的确定（3）刀具干涉检测与避免五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述1、五轴联动加工五轴联动加工的一般流程五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述1、五轴联动加工五轴联动加工的一般流程工件的CAD模型刀轴控制方法的指定刀具路径的生成五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一

2、、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构(1)双摆头结构•进给坐标轴:直线轴：X,Y,Z；旋转轴：A、C或者B、C。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构(1)双摆头结构•特点：工件可以完全不动的放置在工作台上，适合加工零件体积和重量较大的工件，如大型的模具，•不足之处：主轴采用双摆头结构，刚性较低，主轴功率较小，只适合进行精加工。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构(2)双转台结构•双转台机床的旋转坐标行程范围大，工艺性能好，双转台机床转台的刚

3、性大大高于摆头的刚性，从而机床的总体刚性也较高。DMU70V机床，配HEIDENHAIN系统。两旋转轴配B、C两转台的结构。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构(3)摆头+转台结构•摆头＋转台结构的性能介于上述两种结构之间。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28一、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构•五轴联动数控机床结构形式很多，结构复杂，并且旋转轴的刚性（悬臂刚性和回转刚性）很难保证。•轨迹运动控制算法会根据机械结构不同而不同。•轨迹运动产生非线性误差。五轴联动轨迹运动控制2008-12

4、-28一、五轴联动数控加工概述2、五轴联动数控机床结构另类结构五轴联动轨迹运动控制2008-12-28专题七五轴联动轨迹运动控制一、五轴联动数控加工概述二、五轴联动的坐标变换三、五轴联动的插补四、五轴联动的速度平滑五、五轴联动的刀具补偿2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补1、五轴联动加工路径的非线性化误差•对给定的刀位数据源文件进行处理，生成针对指定机床的NC代码。对刀位数据源文件中描述的刀轨，按照指定的线性化误差，生成相应的G代码。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补1、五轴联动加工路径的非线性化误

5、差•由刀位数据点x，y，z，i，j，k，到机床各轴相应的运动X，Y，Z，B，C的变换，由于两个旋转轴的关系，不再是简单的线性变换或坐标偏置，而是存在着三角函数关系。因此，在刀位数据文件中的一条直线的运动，对应的机床三个平移轴的运动不再是直线，而是一条曲线。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补1、五轴联动加工路径的非线性化误差•后处理采用线性化的方法，即根据指定的线性化误差，把机床三个平移轴的运动采用小直线段来逼近。可以根据给定的机床运动变量参数（两个旋转轴的相对位置，刀具安装点的相对位置，刀具长度，工件坐标系的偏置等

6、）和线性化误差，生成NC代码。如下图所示，直线AB为刀位数据文件中定义的一段直线刀轨，那么它对应的机床三个平移轴的运动则为一段曲线，A’C’与C’B’则为线性化后的两个直线段，它们将是输出到NC的加工线段。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补2、五轴联动机床结构与加工路径的关系•坐标变换的目标是：给定刀具参考点坐标x，y，z及刀轴方向i，j，k，求取相应机床三个平动轴的坐标X，Y，Z及两个旋转轴的坐标B，C。五轴联动轨迹运动控制2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补2、五轴联动机床结构与加工路径的关系•

7、坐标变换的目标是：给定刀具参考点坐标x，y，z及刀轴方向i，j，k，求取相应机床三个平动轴的坐标X，Y，Z及两个旋转轴的坐标B，C。X＝f（x，y，z，i，j，k）；XY＝f（x，y，z，i，j，k）；YX，Y，ZZ＝f（x，y，z，i，j，k）；ZB＝f（x，y，z，i，j，k）；BC＝f（x，y，z，i，j，k）；Cx，y，z，i，j，k五轴联动轨迹运动控制2008-12-28二、五轴联动的坐标变换及线性插补2、五轴联动机床结构与加工路径的关系•两个旋转轴的坐标比较容易理解，也就是使得刀具平行于给定的刀轴方向i，j，k，两个旋转轴相应的坐标。•三个

8、平动轴的坐标，由于两个旋转轴的存在，变得比较复杂。假设机床的三个平动轴X、Y、Z分别产生平移运