R175柴油機機體自動加工線上多功能液壓機械手設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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(1990)插入點沿空間直線平均分布Cho et al. (1993)用于限制最大加工誤差的插入數據點應在公差范圍內，并且數據點和插入點的設置能使工具順利地實現線性方向的改變。在智能自動化后續(xù)處理概論中(AIGP)(1996)，“線性處理”計算相鄰數控代碼之間的中間點，然后在數控代碼中插入額外的中間數據點。插入點在連續(xù)的數控代碼中是有效的，除非各連貫的數據點中所有點超出加工公差或插入點多于63個。當代的后續(xù)工作者，如Vanguard Custom Post-processor Generator (1996) , the Ominimill Custom Postprocessor(1992),the AIX Numerical Control Post Generator(1996)，在智能自動化后續(xù)處理概論都有類似的“線性處理”。在現在的CAD/CAM軟件中，Unigraphics(2001) UG /post postprocessors在相鄰的數控代碼中插入數據點，用一系列的直線來模擬曲線。插入點是數量是由最大允許偏離量和自身動作的方法來決定的。如果拱形和直線的偏離量在循環(huán)20次后仍然超出特定的公差極限，就需要采取新的處理辦法。 以上所討論的“線性處理”通過插入額外的加工數據點能熟練的操作數控代碼。盡管生成的數控代碼能夠滿足加工的要求，但是它們在連續(xù)或改變加工方向中仍存在著大量不平衡的空間數據點。因此，“線性處理”會帶來一下問題： 在加工具有復雜外部輪廓的表面時，工具位置從一個加工點變化到另一個點時，變化量不宜太小，以避免沖擊或隨機轉動。大量加工葉輪的螺旋槳的過程中，常運用“線性處理”來減少非線性誤差。在數控代碼中插入許多數據點導致工具方向變化劇烈而位置的變化卻接近于0，結果使得旋轉運動迅速變化，進給率無限增大，從而損壞工件。 插入的加工數據點在沿著曲面加工時也會出現進給不連續(xù)是問題。而插入的額外加工數據點，在加速和減速的動作會導致空間部分的不平衡，因此，每個部分的進給率不能達到理想的要求，反而使已加工的表面不平滑，總體加工時間過長。此外，插入的工具方向連續(xù)變化使得粗糙度增大。而工具方向的線性變化卻能保證良好的表面質量，但是插入的工具方向不精確也會使工具方向變化不呈線性。 由于存在非線性誤差問題，五軸聯動加工動作的軌跡線通常是曲線，多軸之間同時做旋轉和轉化動作使得合成的軌跡是非線性的，因此，直線插補技術不適用于與曲線和非線性完全重合的路徑。一種解決的方案就是設計新的插補方法。Liang et al.(2002)出版的 《結合三維直線和圓的插補技術》。這種新的三維直線和圓曲線的插補方法能用事先設定的偏離曲線路徑來遠程操控旋轉運動，因此非線性誤差是能夠計算的，五軸聯動加工動作是與加工數據點相關的。換而言之，非線性動作的軌跡取決于生成路線中工具的方向誤差和非線性誤差。因此，另一種解決非線性誤差問題的方法是依據需要生成的工具路徑，消除工件與工具之間的干涉，減少加工誤差。 在工具路徑生成的問題上，CAD/CAM有一攬子生產方法用于對不同表面要求的技術。CLDATA,1996;Unigraphics, 1990)和研究者. Huang and Oliver (1992) . Bedi et al.(1997) 出版的《五軸聯動數控加工中的直線和曲線處理原則》Liu (1995)出版的 基于不同的幾何特性和分析幾何特性下，對側邊銑削路徑的生成。Morishge et al.(1999)出版的《五軸聯動數控加工中工具路徑的生成》。它運用空間輪廓方法來避免工具位置和方向之間的沖突。他們研究的都是依據加工表面和加工工具的幾何特性生成工具路徑，而不考慮特定的加工運動。因此，生成的工具路徑基本上都會阻礙對加工高精度的要求，尤其是在五軸聯動加工中方向的生成上。因此，真正的加工路線實際上是不包括生成的非線性路徑。為了保證加工精度，加工工具方向的變化不僅取決于加工表面的幾何特性，還取決于特定的加工運動。 在這篇文章中介紹了一種能系統(tǒng)的解決五軸聯動數控加工中存在的非線性問題的方法，它能優(yōu)化在特定加工運動和加工運動軌跡的工具位置數據，在工具和工件之間沒有干涉的基礎上，通過改變工具方向的辦法來減少非線性誤差。比起現在的智能自動化后續(xù)處理的辦法，用實例的軟件程序來實現上述方法更能提高加工精度。 工具路徑生成辦法 在實際中，工具聯系點的軌跡決定了加工中的非線性誤差，而這些點的軌跡是旋轉加工運動的參數，而每個點的軌跡是由旋轉加工運動變化的極限公差確定的，以保證工具和工件之間沒有干涉。此外，由于旋轉加工變化參數取決于工具方向的變化，所以，非線性誤差問題是由工具決定的。上述辦法是在旋轉加工參數允許的范圍下引入加工運動軌跡的模型，通過改變運動工具相關的方向來解決非線性問題。需要強調的是加工運動特性和加工軌跡都是在特定的條件下。因此，工具位置數據點的數據是用一組組的加工參數來轉化為改變的方向參數。 以上介紹的方法從引入特定機械反向類比運動模型開始，將工具位置點數據轉化成數控代碼，在一系列的加工參數中，實際的加工軌跡是由采用的特定的加工運動軌跡模型所決定的，所以，加工誤差是可以測定的。線性誤差是切削表面的局部曲率和加工距離的函數，從加工立方齒形的曲率函數能夠確定表面局部的曲率，那么，在每個加工動作中產生的線性誤差就能夠通過局部曲率和相鄰的工具連接點計算出來。我們已知的線性誤差，而非線性允許誤差的確定是不同于線性誤差的，不能用指定的加工公差。用加工軌跡模型和線性方程能夠確定最大的偏移量。在工具連接點非線性曲率和直線間取采樣點，得到的弦的最大偏移量就是最大的非線性誤差，如果非線性誤差超出允許范圍，前面提到的，可用改變加工方向的參數來實現。改變參數是在工具原來的水平下，在控制矢量上加大或減少一個小角度來增加或減少旋轉參數，然后計算新參數所產生的非線性誤差，看它是否超出非線性誤差范圍。因此，在可調范圍內，反復調整加工中加工旋轉參數使非線性誤差達到允許的范圍是解決非線性誤差和改變非線性誤差的一個準則。最后，改變旋轉加工的參數，工具方向要與前面步驟中轉化的加工運動保持一致。為了避免加工工具與工件之間的干涉，所調整的角度不能大于原來旋轉角度的一半，并且加工工具方向的變化也不能大于原方向角度的一半。相比現在的“線性處理”，在不考慮干涉問題的前提下，在工具方向中插入額外的數據點將導致線性變化或旋轉平均角度的變化。另外，在原先的方法上改變加工旋轉角度產生的誤差是角度變化的一半，這樣就能使在指定的工具方向范圍內保證不會發(fā)生干涉。用下列法則能夠解決工具位置數據變化的問題。 工具路徑變化準則 1. 用特定的反向加工運動模型將原有是工具位置數據轉變成相應的數控加工代碼。 2. 引入加工運動軌跡模型確定相應的控制連接點。 3. 在工具位置數據基礎上用立方函數計算所需是工具路徑和加工路徑中加工點的曲率Kf。 4. 用Faux and Pratt(1979)的配方法計算出線性誤差： δt =1/8 Kf (Δs)2 這里，Kf。表示步驟3得到的曲率，Δs表示步驟2得到連貫的控制連接點之間的距離。 5. 計算出非線性誤差允許的變化值：δa,n=公差-δt. 6. 確定點在直線運動和加工軌跡中最大的弦的偏移量； 7. 用步驟6中的點計算出最大的非線性誤差，δmax； 8. 修正旋轉角度的變化：如果δmax>δa,n，增加或減少非線性誤差ΔBm 和ΔCm以滿足(δn1-δa,n)<0; 9. 在步驟8的旋轉角度修正基礎上，計算出加工數控代碼的Bm,i+1 和Cm,i+1 Bm,i+1= Bm,i±ΔBm Cm,i+1=Cm,i±ΔCm 這里Bm,i, Cm,i是當前旋轉修正變量，Bm,i+1 Cm,i+1是下步的旋轉修正變量，ΔBm ΔCm是旋轉角度的修正量，+或–是由下步旋轉修正變量的增加或減少確定的。 10. 在所給定的加工運動模型，修改數控加工代碼以優(yōu)化工具方向。 計算機輔助制造系統(tǒng) 工具路徑的生成是基于加工表面的幾何特性 預先處理 工具方向的改變是基于 加工運動和運動軌跡 處理 通過處理方法將工具位置數據點轉化成數控加工代碼 結論 文章介紹用新的路徑生成辦法來解決五軸聯動數控加工中的誤差問題，這種方法對于工具偏離線性的修改在工具旋轉動作允許的變化范圍內，減少非線性誤差來保證加工公差。比較現在智能自動化后續(xù)處理的”線性處理”, 這種新的方法引入特定加工運動和加工運動軌跡模型，不插入額外的工具位置點下保證了加工精度。利用軟件程序能夠將這種方法運用到五軸聯動銑削中心，以擴大五軸聯動加工中心的加工范圍。