五轴联动并联机床数控系统研究
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五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨1五轴联动机床简介五轴联动机床(5-axis CNC machine)是由以水平方向运动的数控五轴联动机械组成的机床。
它能够根据用户提供的工艺要求,在复杂的立体坐标空间中进行加工,从而节省加工时间,提高产品的精度。
五轴联动机床可以实现与立体坐标空间相关的各种复杂的圆弧和曲线的切削,并且特别适用于进行螺旋形曲线加工。
2结构特点五轴联动机床包括X、Y、Z、A、B五轴,A、B轴是在与X、Y、Z 轴成六边形结构的组合机架上安装的可移动且可自由旋转的垂直轴。
通过多轴联动加工,使硬件设备能够实现六轴以上机床的效果,大大改善了加工时间、加工效率和加工精度。
它还可以在相同的座标系中控制转轴的进给和结构体的旋转,从而消除了坐标死角问题。
3性能分析五轴联动机床的优点是加工精度高,可以在复杂的立体坐标空间中进行高精度的加工;它可以实现多轴联动加工,从而极大地改善了加工时间和效率;同时,它能够在统一的座标系内控制转轴进给和结构体旋转,有效消除坐标死角带来的问题。
4设计探讨五轴联动机床的设计着重于提高工件表面的精度,实现多轴的坐标联动,消除加工中的坐标死角问题。
具体到设计上,要详细分析物料的结构特征以及工艺要求,明确表面处理要求、加工参数,以确定联动轴之间旋转关系。
在总体设计上,要充分考虑到机床应有的节能减振、智能控制、定位准确等特性,实现机床系统自动化、智能化等。
5结论五轴联动机床是智能化、多轴高精度加工设备,能够有效地改善传统机床的加工方式,提高产品的精度和效率,为保证最大的生产效率添加了用于精密加工的全新工具。
因此,五轴联动机床在未来产品的加工中具有重要的作用,将成为制造业的发展的新趋势。
五轴联动机床深度研究报告一、五轴联动机床结构五轴联动机床由机床主体、进给系统、控制系统和刀具系统组成。
机床主体主要由床身、工作台、主轴箱和转台组成。
进给系统包括进给轴和主轴箱的直线进给机构。
控制系统采用数控系统,可以实现自动化生产和高精度加工。
刀具系统包括刀架、刀柄和刀具。
二、五轴联动机床加工原理五轴联动机床采用五个坐标轴进行加工,可以实现工件在空间中任意位置的加工。
通过主轴和转台的旋转,以及进给轴的移动,可以实现工件的多轴联动加工。
五轴联动机床可以实现对工件的多面加工,提高加工精度和生产效率。
三、五轴联动机床应用领域五轴联动机床广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、医疗器械等行业。
在航空航天领域,五轴联动机床可以加工复杂形状的零件,提高零件的精度和质量。
在汽车行业,五轴联动机床可以加工汽车零部件,提高生产效率和产品质量。
在模具制造领域,五轴联动机床可以加工复杂的模具,提高模具的加工精度和生产效率。
在医疗器械制造领域,五轴联动机床可以加工高精度的医疗器械零件,提高产品的质量和可靠性。
四、五轴联动机床发展趋势随着工业自动化水平的不断提高,五轴联动机床将会越来越广泛的应用于各个领域。
未来五轴联动机床的发展将呈现以下几个趋势:1.加工精度不断提高。
随着五轴联动机床结构和控制系统的改进,加工精度将会进一步提高,满足对高精度零件的加工要求。
2.加工效率不断提高。
随着五轴联动机床进给系统和刀具系统的改进,加工效率将会不断提高,提高生产效率和经济效益。
3.多功能化发展。
五轴联动机床将会具备更多的功能,可以适应更多的加工需求。
4.智能化发展。
五轴联动机床将会应用智能控制技术,实现自动化生产和智能化加工。
综上所述,五轴联动机床具有很高的加工精度和生产效率,广泛应用于航空航天、汽车、模具制造和医疗器械等领域。
未来五轴联动机床将不断提高加工精度和生产效率,实现多功能化和智能化发展。
五轴联动机床原理
五轴联动机床是一种具有高精度和灵活性的机械设备,其原理是通过同时控制五个坐标轴的运动来实现多维加工操作。
这五个坐标轴分别是X轴、Y轴、Z轴、A轴和C轴。
X轴控制机床在水平方向上的移动,Y轴控制机床在垂直方向
上的移动,Z轴则控制工件的上下运动。
A轴控制机床绕X轴旋转,而C轴则控制工件绕Z轴旋转。
通过对这五个坐标轴的联动控制,机床可以在多个方向上进行复杂加工和加工。
例如,在进行立体雕刻时,机床可以同时在X、Y、Z轴上进行线性运动,并在A、C轴上进行旋转。
这
种五轴联动的运动能够实现各种形状的立体雕刻,从而提高加工效率和精度。
五轴联动机床的工作原理是通过数控系统控制每个轴的运动,数控系统根据加工程序的指令,精确控制每个轴的位置和速度。
通过与高精度传感器配合,可实现微米级的加工精度和高速运动控制。
总之,五轴联动机床通过同时控制五个坐标轴的运动,实现多维加工操作。
这种机床可以广泛应用于航空航天、汽车、模具等行业,为复杂零件的加工提供了高效、精确的解决方案。
试论五轴联动数控机床作用及发展摘要:长期以来,五轴联动数控机床技术一直被国外垄断,我国只能依赖有限的进口,满足不了国内该行业de发展需求。
近十年以来,在国内各界的共同支持下,我国的五轴联动数控机床技术有了很大的提高,本文主要阐述了我国五轴联动数控机床发展的现状,介绍了其在加工业中的优势和重要性,分析了数控车床在先进制造技术中的作用及数控车床主要功能,最后展望了一下我国五联动数控机床的发展趋势。
关键词:五轴联动机床;数控机床;创新发展1.五轴联动概述五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标),而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
五轴联动是数控术语,联动是数控机床的轴按一定的速度同时到达某一个设定的点,五轴联动是五个轴都可以。
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床,这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业,有着举足轻重的影响力。
装备制造业是一国工业之基石,它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段,是不可或缺的战略性产业。
即使是发达工业化国家,也无不高度重视。
2.我国五轴联动数控机床的现状和国外五轴联动数控机床的研究水平相比,我国的整体水平偏低,主要是因为国内的工业基础比较薄弱,同时国外又封锁了同类产品的技术。
这种差距主要是体现在无法自主研发核心功能,即使研发出来了也远不及国外的同类产品,除此之外就是机床整体的稳定性、精度等与国外同类产品差距较大。
近些年以来,越来越多的政府部门、相关企业以及相关专业的学校认识到了国内五轴联动数控机床的发展现状,于是我国的五轴数控机床技术在国内各界的大力支持下有了发展的契机,从当初的技术青涩慢慢地形成了较为成熟的产品,获得了喜人的成绩。
早在2007年的第十届中国国际机床展览会上就展出了许多高科技的数控机床,从展会上我们明显可以看得出我国五轴联动数控机床不仅有各种品牌力量的支撑,在技术方面也有所突破,如今的五轴联动数控机床已经是一个有着自主知识产权的、比较成熟的一项技术。
五轴联动加工中心的技术研究与应用随着制造业的发展,五轴联动加工中心的应用越来越广泛。
本文将从技术研究和应用两个方面探讨其发展现状和未来趋势。
一、技术研究五轴联动加工中心是一种高精度、高效率的数控机床。
它可以同时进行五个方向的运动,能够对复杂曲面、弯曲面等难加工的工件进行加工,具有很高的加工精度和稳定性。
在技术研究方面,五轴联动加工中心的主要发展趋势包括以下几个方面。
1. 加工精度的提高随着技术的不断发展,五轴联动加工中心的加工精度得到了不断提高。
现在的五轴联动加工中心可以实现微米级别的加工精度,达到了精密加工的要求。
2. 稳定性的优化五轴联动加工中心在运行过程中容易受到振动的影响,从而影响加工精度。
因此,优化机床的稳定性是技术研究的一个重要方向。
新型的五轴联动加工中心采用了更加稳定的结构设计,并改进了控制系统,提高了机床的稳定性和加工精度。
3. 程序设计的改进五轴联动加工中心的程序设计是影响加工效率和精度的关键因素之一。
现在的五轴联动加工中心采用了更加智能化的程序设计,可以根据加工件的复杂度和物料的特性,自动优化加工路径和加工参数,提高加工效率和精度。
二、应用五轴联动加工中心的应用范围很广泛。
以下是几个典型的应用场景。
1. 航空航天领域航空航天领域对零部件的加工精度和质量要求非常高,因此五轴联动加工中心在该领域的应用非常广泛。
它可以用于制造发动机叶片、导向叶片、涡轮叶轮等高精度零部件。
2. 医疗器械领域医疗器械领域对产品的精度和表面质量也有很高的要求。
五轴联动加工中心可以用于制造高精度的人工关节、心脏支架、磨牙机等医疗器械。
3. 模具制造领域五轴联动加工中心可以用于制造高精度的模具。
现在的五轴联动加工中心能够实现高精度的表面加工和薄壁加工,可以用于制造高质量的模具。
4. 船舶制造领域船舶的难度在于其体型的庞大和高要求的精度。
五轴联动加工中心的加工精度和稳定性能够满足制造船舶的要求,是一个非常重要的工具。
五轴加工机床控制技术的研究与应用一、引言五轴加工机床是现代制造业中不可或缺的重要工具,它具有高速、高精度、高效率等优点,广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
而如何提高五轴加工机床的控制技术水平,是当前研究的重点之一。
本文将从控制系统、算法优化等方面进行深入探讨与分析。
二、五轴加工机床控制系统五轴加工机床的控制系统是指硬件和软件两个方面,其中硬件主要包括伺服电机、传感器、运动控制卡等组件,软件主要包括运动控制算法、运动轨迹规划算法、加工参数控制算法等。
1.硬件组成五轴加工机床是一种复杂的机械系统,由机床本体、五轴编程和控制系统三部分组成。
而控制系统中的硬件组成主要包括:数控装置、主轴电机、伺服电机、传感器、运动控制卡等。
其中,数控装置负责运行加工程序,主轴电机控制刀具转速,伺服电机负责运动。
传感器用于检测机械系统的运动状态,如位置、速度、加速度、力等信息,提供数据给运动控制卡做出反应。
运动控制卡则根据程序控制电机输出适当的电流,使机床按照规划路径运动。
2.软件组成五轴加工机床的控制软件包括:运动控制算法、运动轨迹规划算法、加工参数控制算法等。
其中,运动控制算法是指控制器的运动气动方程和电气方程,从而确定电机转矩和运动速度的算法。
运动轨迹规划算法是指控制器生成运动路径的算法。
加工参数控制算法是指控制器基于机床和加工件的物理特性,调整刀具速度、进给等参数的算法。
三、五轴加工机床控制技术改进随着现代制造业的发展,五轴加工机床控制技术也在不断改进和创新。
下面分别从算法优化、动态误差补偿、节点约束算法等方面进行详细讲解。
1.算法优化算法优化是提高五轴加工机床控制技术的重要手段之一。
在传统的控制算法中,由于缺少适应性,往往不能适应复杂的运动轨迹,容易出现振荡、滞后等问题。
因此,该算法需要结合最优化算法进行优化,如神经网络算法、模糊逻辑算法等。
这些算法能够自适应地调整参数,使得控制效果更加优化、稳定。
2.动态误差补偿在实际加工中,五轴加工机床往往会受到各种因素的影响,如热膨胀、机械变形等,导致加工件尺寸偏差产生。
《数控系统五轴联动轨迹平滑技术研究与应用》一、引言随着制造业的快速发展,数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
五轴联动数控机床作为高端制造设备,其加工精度和效率直接影响到产品的质量与生产效益。
而五轴联动轨迹平滑技术作为提高加工质量和效率的关键技术,对数控系统的发展具有重大意义。
本文将就数控系统五轴联动轨迹平滑技术的研究与应用进行深入探讨。
二、五轴联动数控系统概述五轴联动数控系统是指通过五个坐标轴(通常为X、Y、Z、A、C轴)的联动控制,实现对工件的复杂曲面加工。
这种系统具有高度的灵活性和适应性,能够满足各种复杂加工需求。
然而,五轴联动过程中,由于各轴的耦合效应,往往会出现轨迹不平滑、加工精度下降等问题。
因此,五轴联动轨迹平滑技术的研究显得尤为重要。
三、五轴联动轨迹平滑技术的研究1. 插补算法研究插补算法是五轴联动轨迹平滑技术的核心。
通过优化插补算法,可以减小各轴之间的耦合效应,使轨迹更加平滑。
目前,研究者们提出了多种插补算法,如时间最优插补、速度最优插补等,这些算法在提高加工精度和效率方面取得了显著成效。
2. 轨迹规划技术研究轨迹规划是确保五轴联动轨迹平滑的关键步骤。
通过合理的轨迹规划,可以减小加工过程中的振动和冲击,提高加工质量。
目前,研究者们采用的方法包括基于遗传算法的轨迹规划、基于神经网络的轨迹优化等。
四、五轴联动轨迹平滑技术的应用五轴联动轨迹平滑技术已广泛应用于航空、汽车、模具等制造领域。
在航空领域,五轴联动数控机床可实现复杂曲面零件的高精度加工;在汽车领域,该技术可用于制造复杂形状的汽车零部件;在模具制造领域,该技术可提高模具的加工精度和表面质量。
此外,五轴联动轨迹平滑技术还可与其他先进制造技术相结合,如数控加工与机器人技术的融合,进一步提高生产效率和加工质量。
五、结论五轴联动轨迹平滑技术是提高数控机床加工精度和效率的关键技术。
通过研究插补算法和轨迹规划技术,可以减小五轴联动过程中的耦合效应,使轨迹更加平滑。
五轴数控铣床软PLC控制系统研究1. 引言1.1 背景介绍五轴数控铣床软PLC控制系统是数控加工领域的重要组成部分,随着现代制造技术的不断发展,对五轴数控铣床软PLC控制系统的要求也越来越高。
目前,传统的硬件PLC控制系统在实时性和稳定性上存在一定的局限性,而软PLC控制系统能够更好地满足复杂加工任务的需求,提高加工精度和效率。
在五轴数控铣床软PLC控制系统中,软件编程的灵活性和可扩展性是其优势所在。
通过软件编程,可以轻松实现复杂的运动轨迹控制,提高加工精度和效率。
同时,软PLC控制系统还可以实现与上位机的无缝连接,实现远程监控和数据传输,更好地满足现代制造的智能化需求。
本研究旨在深入探究五轴数控铣床软PLC控制系统的设计原理和性能优化方法,通过实验验证和性能优化,为其在实际生产中的应用提供理论支持,并对未来的发展方向进行展望。
通过本研究,将为五轴数控铣床软PLC控制系统的发展提供有益的参考和指导,推动数控加工技术的进步与发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨五轴数控铣床软PLC控制系统在现代制造领域中的应用和发展趋势。
通过研究,可以深入了解这种先进技术在提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量等方面的作用和优势。
同时,也可以探讨在实际生产中可能遇到的问题和挑战,为今后的研究和实践工作提供参考与指导。
研究目的还包括对五轴数控铣床软PLC 控制系统进行性能优化,提高其控制精度和稳定性,使其更好地适应不同加工要求和工件特性。
通过本研究,希望能够为相关领域的研究人员和从业人员提供有益的参考和借鉴,推动该技术的进一步发展和应用。
2. 正文2.1 五轴数控铣床软PLC控制系统概述五轴数控铣床软PLC控制系统是一种集成了五轴控制技术和软件PLC控制技术的高级数控系统。
该系统通过软件编程实现对五轴数控铣床的全面控制,能够实现对复杂零件的高精度加工,并具有较强的灵活性和可扩展性。
该系统主要由软PLC控制器、数控装置、运动控制器、通信接口等组成。
数控机床五轴联动的控制策略在现代制造业中,数控机床被广泛应用于各种加工工艺中,其高度自动化和精确性使其成为生产效率的重要推动力。
而在数控机床中,五轴联动技术被视为一项关键控制策略,可以实现更复杂形状的零件加工,提高产品质量和工艺特性。
本文将介绍数控机床五轴联动的控制策略,并探讨其在制造业中的应用。
一、五轴联动技术的基本概念五轴联动技术是指数控机床中通过同时控制工作台或工件与加工刀具在多个方向上运动,以实现复杂零件的加工。
五轴联动技术相对于传统数控机床仅能在平面内运动的方式而言,具有更大的自由度和加工范围。
通过对五轴联动加工路径的优化,可以达到更高的加工效率和加工质量。
二、五轴联动技术的控制策略1. 插补算法五轴联动技术需要通过精确的插补算法来计算各轴的运动轨迹,并保证其在加工过程中的平滑性和精度。
常见的插补算法包括线性插补、圆弧插补和斜线插补等。
通过选择合适的插补算法,可以优化加工路径,提高加工效率和表面质量。
2. 动态修补在五轴联动加工过程中,由于各轴之间的干涉和运动限制,可能会出现部分轨迹无法正常加工的情况。
为了解决这个问题,动态修补技术应运而生。
动态修补技术可以在加工过程中实时根据干涉情况对加工路径进行调整,确保零件能够完整加工。
这需要数控系统具备实时监测和修补功能。
3. 反馈控制五轴联动技术需要精确的位置和速度控制,而这离不开高精度的传感器和反馈系统。
通过传感器实时采集各轴的位置和速度信息,并通过反馈系统与数控系统进行紧密的控制和调节,可以实现对五轴联动运动的精确控制。
而传感器的准确性和反馈系统的稳定性则直接影响到五轴联动的精度和稳定性。
4. 运动规划五轴联动技术需要进行复杂的运动规划,以实现多轴间的协调和平滑过渡。
运动规划包括速度规划、加速度规划和轨迹规划等方面,通过合理的运动规划,可以避免过快或过慢的运动造成的问题,提高加工效率和质量。
三、五轴联动技术在制造业中的应用1. 复杂形状零件的加工五轴联动技术可以实现对复杂形状零件的高精度加工,如飞机叶片、汽车零件等。
《数控系统五轴联动轨迹平滑技术研究与应用》一、引言随着现代制造业的快速发展,数控机床在机械加工领域的应用越来越广泛。
五轴联动数控系统作为数控机床的核心技术之一,其轨迹平滑性对于加工精度和表面质量具有重要影响。
因此,研究五轴联动轨迹平滑技术,提高数控系统的加工性能,对于推动制造业的升级换代具有重要意义。
本文将探讨数控系统五轴联动轨迹平滑技术的研究现状、方法及应用,以期为相关领域的研究提供参考。
二、五轴联动数控系统概述五轴联动数控系统是指在数控机床上,通过五个轴的联动控制实现复杂零件的加工。
这五个轴包括X、Y、Z三个直线轴和A、B、C三个旋转轴。
五轴联动数控系统的优势在于能够加工复杂的曲面和空间曲线,提高加工精度和效率。
然而,由于五轴联动的复杂性,加工过程中容易出现轨迹不平滑的问题,影响加工质量和效率。
三、五轴联动轨迹平滑技术研究为了解决五轴联动轨迹不平滑的问题,国内外学者进行了大量研究。
目前,常用的方法包括插补算法优化、轨迹规划算法优化和控制系统优化等。
1. 插补算法优化插补算法是五轴联动数控系统的核心算法之一,其优劣直接影响着加工精度和效率。
为了实现轨迹平滑,研究者们提出了多种插补算法优化方法,如基于曲线拟合的插补算法、基于遗传算法的插补参数优化等。
这些方法能够提高插补精度和速度,从而改善轨迹平滑性。
2. 轨迹规划算法优化轨迹规划是五轴联动数控系统的另一个重要环节。
为了实现轨迹平滑,研究者们提出了多种轨迹规划算法,如基于时间最优的轨迹规划、基于能量最优的轨迹规划等。
这些算法能够根据加工要求和机床性能,生成平滑、高效的加工轨迹。
3. 控制系统优化控制系统是五轴联动数控系统的核心部分,其性能直接影响着加工质量和效率。
为了实现轨迹平滑,研究者们对控制系统进行了优化,如采用高性能控制器、优化控制算法等。
这些措施能够提高控制系统的响应速度和精度,从而改善轨迹平滑性。
四、五轴联动轨迹平滑技术的应用五轴联动轨迹平滑技术在实际应用中取得了显著成果。
五轴联动数控机床性能探究摘要:随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要,对高档的数控机床提出了迫切的大量需求。
机床是一个国家制造业水平的象征。
而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统,从某种意义上说,它反映了一个国家的工业发展水平状况。
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床,这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。
关键词:五轴联动数控机床高精度Abstract: With the rapid development of our country national economy and national defense construction, put forward a lot of urgent demand for CNC machine tool of high-grade. The machine is a symbol of the level of a country's manufacturing. On behalf of machine tool manufacturing industry is the highest realm of five axis NC machine tool system, in a sense; it reflects a country's level of industrial development. Five axis NC machine tools is a high technology content,high precision special machine tool for machining complex curved surface,the machine tool system of a country's aviation,aerospace,military,scientific research,precision instruments,high-precision medical equipment industry has play a decisive role influence.Keywords: Five axis linkage CNC machine tool High-precision一、五轴联动简介首先,什么是五轴联动呢?五轴联动是指在一台机床上至少有五个坐标轴(即三个直线坐标和两个旋转坐标),而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
五轴联动数控加工机床的参数优化研究近年来,随着制造业的快速发展,数控加工机床的需求量也逐渐增加。
而五轴联动数控加工机床作为现代高精度加工的代表,其市场需求持续扩大。
随着技术的不断进步,五轴联动数控加工机床的参数优化研究愈发重要。
一、五轴联动数控加工机床概述五轴联动数控加工机床是一种高精度、高效率的加工设备,主要由数控系统、机床本体、夹具等部分组成。
其能够通过多轴旋转的联动操作,实现复杂曲面零件的加工。
五轴联动数控加工机床的精度和效率优势显著,因此,在航空航天、汽车制造、模具制造等领域都得到广泛应用。
二、五轴联动数控加工机床参数优化研究的必要性由于五轴联动数控加工机床具有很多参数,这些参数的变化会直接影响到机床的加工效果、加工质量等方面。
因此,对于五轴联动数控加工机床的参数进行优化研究十分必要。
1. 提升加工效率针对五轴联动数控加工机床的不同加工任务,需要制定不同的工艺参数。
通过优化这些参数,可以提高机床的加工效率,进而提升其生产效率。
2. 强化加工精度在五轴联动数控加工机床加工过程中,误差和偏差会对加工精度造成影响。
因此,通过优化机床的参数可以精细调控加工过程中的误差和偏差,从而进一步强化加工精度。
3. 降低成本五轴联动数控加工机床设备有着相对较高的投资成本,降低运行成本是十分必要的。
通过优化机床的参数,不仅可以提高生产效率,还可以节约原材料和能源等方面成本,实现降本增效。
三、五轴联动数控加工机床参数优化方法在五轴联动数控加工机床参数优化过程中,需要重点针对机床的数控系统、主轴驱动、夹具系统、工件平台等方面进行研究。
具体参数优化方法如下:1. 数控系统参数优化数控系统是五轴联动数控加工机床的核心部分,与加工质量和工效直接相关。
因此,优化数控系统参数是五轴联动数控加工机床参数优化的重中之重。
在优化时,要特别注意以下几个参数:(1)运动模式参数根据加工需求,可以设置运动模式参数为联动、寻心、公称刀位等多种模式。
机械制造中的五轴联动加工工艺优化研究近年来,随着制造业的不断发展,机械加工工艺也在不断创新与优化。
而五轴联动加工作为机械制造领域的一项重要技术,被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等诸多领域。
本文旨在探讨机械制造中的五轴联动加工工艺的优化研究。
为什么要进行五轴联动加工工艺优化?五轴联动加工工艺是一种多轴组合工艺,通过在机床上设置多个旋转轴,实现更为复杂的工件加工。
相对于传统的三轴加工,五轴联动加工能够减少加工过程中的刀具转换次数,提高加工效率和精度。
然而,由于五轴联动加工具有较高的技术门槛和加工难度,因此如何优化五轴联动加工工艺成为当下制造业面临的挑战之一。
一方面,五轴联动加工工艺优化需要充分考虑加工功能需求和工件几何形状。
针对不同的加工功能和几何形状,选择合适的五轴联动加工路径是关键。
比如,在航空航天领域,传统的机翼加工需要进行复杂曲面的切削加工。
优化五轴联动加工路径可以使刀具与工件表面保持一定的切削角度,提高加工表面质量。
因此,在工艺设计过程中,需要充分利用数学建模和计算机仿真等方式,优化五轴联动加工路径,减少残留应力,提高加工品质。
另一方面,五轴联动加工工艺优化还需要注意刀具路径的合理选择。
合理选择刀具路径不仅可以提高加工效率,还可以避免碰撞和阻尼等问题。
在实际加工中,由于加工空间的限制,往往需要刀具在不同轴间进行切换,这就要求刀具路径的合理性和连续性。
同时,还需要考虑切削力的平衡问题,以避免加工过程中的振动和共振等现象。
因此,优化五轴联动加工工艺中刀具路径的选择需要综合考虑以上因素,采用合适的刀具路径策略。
此外,五轴联动加工工艺优化还需要利用先进的加工设备和辅助工具。
随着科技的不断进步,现代机床已经具备了五轴联动加工的能力。
同时,一些辅助工具如力传感器、温度传感器等也为五轴联动加工工艺的优化提供了有力支持。
这些设备和工具的合理使用,可以实时监测和控制加工过程中的力、温度等关键参数,提高加工的精度和一致性。
五轴联动加工技术研究与应用发布时间:2022-10-08T09:20:23.565Z 来源:《工程管理前沿》2022年6月第11期作者:梁羽[导读] 五轴联动加工技术在工业领域可以将自身能力有效体现,梁羽沈阳飞机工业(集团)有限公司辽宁省沈阳市110034摘要:五轴联动加工技术在工业领域可以将自身能力有效体现,尤其是高精度以及在复杂零件加工中得到广泛运用,但是在实际运用过程中,由于NC程序编写面临一定的问题,而且还会存在无法准确识别的情况。
所以,为了能够有效解决问题,则必须要注重加工技术的研究,科学合理的将现在先进技术融入到实际应用当中,切实改进不足的同时,还可以发挥一定的价值,真正意义的实现优化与改善,提升系统运行的可靠性。
关键词:虚拟仿真;五轴联动;运行效率;加工技术引言:在制造业稳定发展的问题下,各种先进信息技术已经广泛的融入到实际应用当中,而且先进加工方法在不断进步,为了能够解决传统复杂零件加工所面临问题,则必须要加强对制造业的重视,是否可以通过科学可靠的规范获取正确的检验方式,尤其是五轴机床的高效应用,其包含多种工作,确保两个转折同时运动,同时还可以避免受复杂性因素影响其限制,为工业制造工作的稳步进行奠定基础。
一、五轴数控机床结构模型五轴联动机床通常在运行过程中所包含的比较多,而且为了避免受精工因素影响而导致系统运行不够稳定,则必须要加强对模型建立预约状态分析的重视,确保可以按照标准进行规范了解基础轴承的运行趋势,通过可靠的进行规范管理,将各个工件与刀具进行准确编辑,同时机床结构较为复杂,在构建系统的过程中,需要对程序编写与正确性验证工作有着一定掌握,确保可以科学合理的将其融入到实际验证当中,保证虚拟仿真技术应用价值的同时,还可以为后续系统的建设带来更多保障。
总的来讲,对于五轴数控机床的应用,需要通过联动加工技术对有效分析了解,可能存在的碰撞问题与数据不准确的问题,这样可以通过技术的创新与优化,为后续应用提供参考,真正实现对质量问题与安全问题的识别,从而保证系统运行更加可靠,满足五轴联动机床的运行标准[1]。
现代制造工程2006年第7期数控加工技术五轴联动并联机床数控系统研究赵辉1,姜金三1,张春凤1,高峰2(1郑州航空工业管理学院,郑州450015;2上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海200030)摘要分析并联机床数控系统特点,研究并联机床数控系统涉及的几项关键技术。
在此基础上,以D elta T au公司的P M AC运动控制卡为核心部件,基于工业控制计算机构建五轴联动并联机床的数控系统,然后在W i ndo w s平台上开发了该数控系统的数控软件系统,并对系统的软、硬件结构及其实现进行详细的介绍。
关键词:数控系统并联机床五轴联动运动控制中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:1671)3133(2006)07)0042)03Study on the CNC syste m of a fi ve-axis parallel ki ne m atic machi neZhao H ui1,Ji a ng Jinsan1,Zhang Chun feng1,Gao Feng2(1Zhengzhou I nstitute o fAeronautical I ndustry M anage m en,t Zhengzhou450015,C HN;2State K ey Laboratory o fV i b ration,Shock&No ise,SJTU,Shanghai200030,C HN) Abstrac t B ased on the analysis about the features o f CNC sy stem o f a pa ra lle l k i nem ati c m ach i ne(PKM)and the study on t he key techno l ogy to rea lize it,a struc t ure of the CNC sy stem is i n troduced,w hich consists o f IPC and t he D elta T au Inc.c s m otion contro ller P M AC.T he soft w are used to contro l it i s also desi gned,and so m e modu les of the system are illustrated i n de tai.l K ey word s:CN C syste m Pa ra lle l k i ne m atic m ach i ne F i ve-ax i s li nkage M o tion contro l0引言并联机床的数控系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分。
并联机床数控系统主要有两类不同的解决方案[1-3]:一类是在现有的商业化开放式数控系统的基础上进行二次开发,如西门子公司的Sinu-m erik840D开放式数控系统[4];另一类则是硬件采用/工业控制用电脑(I PC)+运动控制器0的方式[5-10],自行开发数控软件系统。
采用商业化的数控系统进行开发,主要的优势在于可以合理利用商业化产品已有的功能,且商业化产品的可靠性较高。
采用后者的主要优势在于不论是在功能还是在实现方式上,有充分的自由空间,且性价比低。
从伺服控制的角度分析,并联机床数控系统和传统机床的数控系统差别不大。
但是由于它们运动传递原理完全不同,决定了在数控软件方面,两者有较大差异。
并联机床数控软件系统主要涉及到的几项技术包括:代码识别与检查、插补算法、速度控制等。
本文将提出一种并联机床数控系统框架,研究其中涉及到的一些关键技术问题,对其软、硬件进行详细的介绍,并应用在一台五轴联动的并联机床上。
1并联机床数控系统特点由于并联机床和传统机床运动传递原理完全不同,这决定了并联机床数控系统的特殊性。
单从伺服控制的角度来分析,开发并联机床所需要的控制知识与开发传统多坐标机床所需的知识没有太大差别。
它们之间最大不同体现在数控装置上。
并联机床的运动传递原理和传统机床不同,而且并联机床的工作空间小且复杂,并联机床的性能如刚度、灵活度、奇异性、加减速等都和位姿密切相关。
对于数控系统而言,主要有两方面的任务:用户操作和机床控制。
用户操作主要包括下面几个部分:人机交互、故障诊断等。
其中,人机交互又包括:输入数控代码或者简单的运动指令、查看机床运动状态和代码执行情况等。
机床控制主要包括:控制功能、准备功能、插补功能、补尝功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具管理功能和通信功能等。
42数控加工技术现代制造工程2006年第7期数控系统包括数控硬件系统和软件系统两部分,由于这两部分的特点不同,在进行功能分配时,有多种不同方案,这些不同的分工方式决定了硬件系统和软件系统复杂程度。
根据目前的实际情况,硬件系统选用/I PC +运动控制器0的方式,因此,在软件系统和硬件系统之间的功能分配就非常明显了:硬件完成位置控制、速度控制和伺服电动机控制及对运动信号反馈的处理;软件完成代码输入、预处理、插补运算等功能。
2 并联机床数控系统硬件结构由于国外长期以来限制向我国出口一些产品,商品化的数控系统很难获得,且从我国并联机床数控系统发展的角度来分析,采用/I PC +运动控制器0的方案更有价值。
本文研制的五轴联动并联机床数控系统采用了这种类型的开放式数控系统。
该系统采用I PC 作为主控制器,运动控制器采用了D eltaTau 公司的产品:图1 并联机床数控硬件系统P MAC [8],该运动控制器内置有可编程控制器(PLC ),可以对开关量进行监控。
系统主要包括:I PC 、P MAC 卡、伺服系统和辅助系统四大部分,其外形如图1所示。
在该系统中,I PC 是一台研华工作站,它同时还具有数控操作面板;P MAC 运动控制卡插在I PC 机箱内部,它和I PC 之间的通信方式有三种:总线方式、串口方式和共享双端口存储器(DPRAM )方式,为了获得更快的通信速度,在本系统中主要通过DPRAM 和I PC 进行通信;伺服系统采用了松下的伺服控制器和交流伺服电动机,各有五台;而伺服电动机本身带有2500线的编码器,经倍频处理后每转可以发出1万个脉冲检测信号,主要用于电动机转速、位置等信息的反馈;辅助系统主要包括:电源、强电控制部分、主轴变频器、冷却控制部分等。
P MAC 和伺服系统以及编码器之间的通讯通过两块DSP -GATE 来进行。
P MAC 通过接线端子板ACC8P 和伺服系统、电源以及I/O 等连接在一起。
在数控系统内部,信息传递如图2所示。
在图中,箭头方向表示部件双方之间存在的通信关系,箭头上的文字则描述了这种通信关系所传递的信息内容。
3 并联机床软件系统311 软件系统构建目前,数控软件系统主要有两种结构[9]:一种是图2 数控系统硬件之间的信息传递/前后台型0,另一种是/中断型0。
前后台型软件系统是把数控系统的功能划分为两类:一类作为/前台0程序来运行,实时性比较强;另一类作为/后台0程序来运行,实时性较差。
/中断型0数控系统则把数控系统的所有功能都划分为执行优先级不同的中断,根据中断优先级的不同,决定处理哪一部分的功能,优先级高的功能被优先处理,从整体看来,此时的数控软件系统为一中断管理和处理系统。
考虑到目前的技术特点和发展趋势,采用W i n -do w s98操作系统作为数控程序运行的平台,整个数控软件系统是运行在W i n dow s 操作系统下的一个应用程序。
这样,数控软件系统很多方面都是按照W i n -do w s 操作系统下应用程序的特点进行设计而不是完全按照传统方式进行,如在输入方式上,提供数控文件输入和点动输入两种方式。
在W i n do w s 操作系统下编制程序有两个主要优点:可以实现多线程编程,使用方便;有丰富的软件资源可供利用。
但同时带来的主要缺点是难以处理临时事件。
另外,P MAC 自身内嵌有一/软0PLC ,它可以完成所有的PLC 功能,且程序编写和调试非常方便。
用户开发的PLC 程序在系统后台运行。
为了适应系统的特点,以及更加高效地处理数控系统中的信息,该数控系统软件采用/前后台型0结构方式。
但是,和传统的/前后台型0数控软件不同的是:在前台运行的程序之间,调度的方式采用中断调度而不是抢先式调度,保证了数控系统功能更加便捷地实现。
从使用者的角度出发,结合信息传递关系,将软件功能划分为:输入处理、人机界面、译码和代码转换、运动控制、插补运算、故障处理和PLC 功能六大模块。
其中,输入、输出处理、人机界面和PLC 功能作为43现代制造工程2006年第7期数控加工技术图3软件模块后台程序运行,而其余功能作为前台程序运行,具体划分见图3。
312软件系统的实现软件系统在W in-do w s98操作系统下,使用VC++结合De ltaTau公司提供的PCo mm32软件实现。
PCo mm32[8]是Delta Tau公司随运动控制卡提供的软件包,其中包含了200多个函数,供客户在系统开发时调用。
数控系统中,P MAC和I PC之间的通信以及P MAC和内嵌PLC等之间的通信主要是通过调用该软件包中的相关函数来实现的。
在软件系统开发过程中,软件的基本框架采用了微软提供的文档-视图模式,可以使用W i n dow s软件的一般操作方法来完成对机床的操作。
同时考虑到传统的操作方式,在软件系统中对面板的操作也进行了处理,主要是通过中断子程序来完成对其的响应。
由于P MAC本身提供了丰富的插补、速度处理和运算等功能,运动控制部分主要是利用P MAC提供的功能来实现,从而控制伺服系统按照要求正常工作。
由于P MAC本身内嵌有PLC,这部分的功能可以直接完成,其中的PLC程序由De lta T au公司提供的类B ASI C高级语言编程实现。
4结语本文讨论了以I PC为上位机,以P MAC为核心的并联机床数控系统。
从并联机床数控系统的特点出发,构建了数控硬件系统,并在W i n do w s操作系统下使用VC++开发了软件系统。
该系统控制精度高,可靠性好,易于操作。
通过在五轴联动并联机床上应用,效果良好。
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