5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学

doi:10.13196/j.cims.2017.10.009

计算机集成制造系统 ›› 2017, Vol. 23 ›› Issue (第10): 2156-2163.DOI: 10.13196/j.cims.2017.10.009

5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学

丁爽¹,黄筱调¹⁺,于春建²,王伟¹

1.南京工业大学机械与动力工程学院
2.南京工大数控科技有限公司

出版日期:2017-10-31 发布日期:2017-10-31
基金资助:
国家自然科学基金重点资助项目(51635003);江苏省研究生培养创新工程资助项目(KYLX16_0594)。

Actual inverse kinematics for location error compensation of five-axis machine tool

Online:2017-10-31 Published:2017-10-31
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation,China(No.51635003),and the Graduate Education Innovation Program of Jiangsu Province,China(No.KYLX16_0594).

摘要/Abstract

摘要： 为消除机床装配误差对加工精度的影响,以一种回转/摆头型5轴数控机床为研究对象,建立基于齐次坐标变换矩阵的装配误差模型,通过实际逆向解耦运算方法推导了误差补偿后的数字控制代码解析表达式,确定消除装配误差影响的NC代码与刀位数据之间的映射关系。在此基础上,通过代数运算即可获得修正后的数控代码。与现有补偿方法相比,补偿过程计算简单、方便,补偿效率更高,对5轴机床实时误差补偿的研究具有参考价值。以叶轮加工为例,进行了仿真切削。补偿前后结果表明,所提方法误差补偿效果明显,能够显著消除装配误差对加工精度的影响。

关键词: 误差补偿, 5轴机床, 逆向运动学, 齐次坐标变换, 数控系统

Abstract: To eliminate the influence of location errors on machining accuracy of machine tool,the kinematic model of five-axis machine tool with a tilting head considering location errors was established based on homogeneous transformation matrix.The analytic compensation Numerical Control (NC) code expression was derived with one actual inverse kinematics,and the mapping relationship between compensation NC code and Cutter Location (CL) data was determined.On this basis,the corrected NC code could be obtained with algebraic operation.By comparing with the existing method,the proposed method had higher efficiency and had the research value for real-time error compensation.Simulation cutting experiment results of impeller indicated that the compensation method was effective and could observably eliminate the influence of location errors on machining accuracy.

Key words: error compensation, five-axis machine tool, inverse kinematics, homogeneous transformation matrix, numerical control

中图分类号:

TG61

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5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学

Actual inverse kinematics for location error compensation of five-axis machine tool

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