五轴数控加工进给速度离线调优方法及应用

发布时间：2020-05-25 08:03

【摘要】：五轴数控机床加工复杂曲面的过程中,合理的进给速度是影响工件加工质量、加工过程稳定性和加工效率的重要参数。通用CAD/CAM做编程后置处理时需要设置机床结构、单轴行程限位等参数,但由于不易获取机床物理约束,所以往往不会进行机床物理约束性能校验,导致加工过程中按照给定进给速度加工可能会超过单轴伺服驱动加速度性能限制,从而影响加工的质量。针对上述问题,本文提出针对进给速度曲线调优的指标项,以调优后进给速度辅助加工提高加工质量。提出了一种爬行蛇算法对单轴速度、加速度做分析校验。爬行蛇的长度为两个插补周期进给增量,能够在笛卡尔空间跟随三维刀具轨迹路径爬行,蛇腹中心始终在刀位点上,针对刀位点以蛇首、蛇尾所在位置做离散来模拟计算加工时的运动学数据,分析在加工过程中机床线性轴、旋转轴伺服驱动需要满足的物理约束。在进给速度调优过程中,将刀位点特征划分为单点限速与区间限速,对区间限速进一步划分为单调区间与波动区间分别进行调优。提出能够识别速度波动区间的方法,并针对速度波动区间的速度曲线做可达性、降噪和平滑处理,最终得到满足机床物理约束且平滑的进给速度曲线。设计开发进给速度离线调优软件,能根据机床物理约束与速度波动等指标对加工进给速度调优。提供可视化工具,能快速定位超机床物理约束刀具轨迹区间进行手动微调。完成实际加工验证,将调优后的进给速度曲线通过双码联控方式传入数控系统,指导加工速度规划。对实验结果进行分析,调优后加工S加工件奇异点区域工件表面“波纹”缺陷消除,“竖棱”状缺陷消除。证明进给速度调优方案的可行性,并且能够对一些加工缺陷有明显改善。
【图文】：

曲线,进给速度,曲线,加加速度

图 2-1 进给速度曲线（S 件）术语说明：§ 刀具轨迹长度（mm） = ( ) 进给速度（mm/s） = ( ) = ( ) ( ) 进给加速度（mm/s2） ( ) = ( ) = 2 ( ) 2 ( ) ( ( ) ) ( ) 进给加加速度(mm/s3)￥ = X(§) Y(§) Z(§) (§) C(§) 各轴的位置 (mm 或 rad)￥ = X (§) Y (§) Z (§) (§) C (§) 各轴的速度 (mm/s 或 rad/s)￥ = X (§) Y (§) Z (§) (§) C (§) 各轴的加速度 (mm/s2或 rad/s2)￥ = X (§) Y (§) Z (§) (§) C (§) 各轴的加加速度 (mm/s3或 rad/s3)￥ = X (§) Y (§) Z (§) (§) C (§)

速度曲线,主界面,数控机,三维渲染

华中科技大学硕士学位论文可在未加工的情况下，基于加工刀具轨迹文件、机床 RTCP 参数数据、数控机束数据、适配性评价指标项，对加工代码的速度曲线进行调优，以实现加工加工效果。通过对调优后进给速度三维渲染显示，限速区间的列表显示及二速度加速度显示，便于用户进行观测和修改。软件的界面与操作使用如下图所示：（1） iScope 速度调优软件典型界面，，如图 4-6 所示：
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】