基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第l5期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．15．031基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法赵国勇，许云理，岳磊，李庆余(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：数控机床各联动轴实际动态性能不一致，会降低机床轮廓精度。针对空间复杂轮廓，提出一种基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法。根据实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点，基于矢量法计算轮廓误差；将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加以控制伺服电机。在

2、XYZ联动平台上进行了轮廓误差补偿控制实验，结果表明该方法能显著提高轮廓精度。关键词：直线插补；轮廓精度；逼近节点；刀心轨迹；跟随误差中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)15—123—2ControlApproachofMulti-axisLinkedContourErrorBasedonLinearInterpolationZHAOGuoyong，XUYunli，YUELei，LIQingyu(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversityofTechnology，ZiboShandong25504

3、9，China)Abstract：TheactualdynamicperformanceofeachaxisinCNCmachinetoolsisnotconsistent，whichwillreducethecontouraccuracyofmachine．Thecontrolapproachofmulti—axislinkedcontourerrorbasedonlinearinterpolationwasproposedbyaimingatthespacecomplexprofile．Thecontourerrorwascomputedbyvectormethodaccordingt

4、otheactualcutterlocationandapproximatingnodeswhenusingstraightlinesegmenttoapproximatecuttercentertrackinstructioncurve．Thecontourerorobtainedbycomputationwasaddedtothefollowingeroroncurrentsamplingperiodtocontrolservomotors．ThecontourerorcompensationcontrolexperimentsdoneinaXYZlinkedtableshowthat

5、thisapproachcaneffectivelyimprovecontouraccuracy．Keywords：Linearinterpolation；Contouraccuracy；Approximationnodes；Toolcenterpath；Followingeror在制造业中，许多零件的轮廓形状比较复杂。对迹，在轨迹法线方向上的偏差。太大的轮廓误差于这些复杂零件的加工，一般先用直线段逼近复杂的必定会降低机床加工精度。针对空间复杂轮廓，刀心轨迹指令曲线，再用直线插补加工⋯。数控机床提出的基于直线插补的轮廓误差控制方案如图1所复杂的伺服系统、机械系统、摩擦力以及不对称的负示。载

6、均会降低机床轮廓精度。用直线段逼近零件刀心轨迹指令曲线因此诸多学者对数控机床中轮廓误差控制方法展开了深入研究。耿丽荣和王宝仁等分别针对平面二二匕1和空间复杂零件轮廓，提出将当前采样周期中实际刀轮廓误差计算lI位点，到本采样周期和上个采样周期两指令刀位点间二]二—L直线段的距离，作为本采样周期的轮廓误差。赵希梅竺壁堡竺IlL簧爰穰等在三轴联动数控加工时，提出通过分别考虑XY位置控制IrI联动轴、YZ联动轴、XZ联动轴的平面耦合模型来实现XYZ三轴联动轮廓误差耦合控制。伺服执行机构本文作者针对空间复杂轮廓，提出一种基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法，主要包括轮廓误进给轴、工作台差计算和轮廓

7、误差补偿两部分。在XYZ联动数控运动平台上进行了轮廓误差补偿控制实验，结果表明所图1基于直线插补的轮廓误差控制方案研究方法能有效提高轮廓精度。用直线段按等误差法逼近加工零件刀心轨迹指令1基于直线插补的轮廓误差控制方案曲线后，在零件数控直线插补加工的每个采样周期，轮廓误差一般定义为实际刀位点距离理想刀具轨收稿日期：2013—06—23基金项目：山东省博士基金项目(BS2011ZZ014)作者简介：赵国勇(1976一)，男，