【摘 要】
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在缠绕机缠绕加工过程中,进给轴运动的连续可控对于提高缠绕效率、减少滑丝等误差具有重要意义。而多轴加工程序往往采用小线段的形式描述,可能会造成速度和加速度的不连续,影响加工效率和精度,本文针对四轴缠绕机提出了一种具有误差控制的局部拐角实时平滑方法,通过一种组合三次Bezier样条局部拐角平滑方法对机床轴运动进行平滑,提升了轨迹连续性,保证了各轴速度和加速度的连续。针对机床坐标系和工件坐标系非线性映射
【基金项目】
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国家科技重大专项“华中9型—新一代智能型数控系统研究开发及应用验证（2018ZX04035002-002）”； 湖北省重点研发计划项目“基于新一代人工智能的数控系统智能控制技术研究与应用（2020BAB038）”；
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在缠绕机缠绕加工过程中,进给轴运动的连续可控对于提高缠绕效率、减少滑丝等误差具有重要意义。而多轴加工程序往往采用小线段的形式描述,可能会造成速度和加速度的不连续,影响加工效率和精度,本文针对四轴缠绕机提出了一种具有误差控制的局部拐角实时平滑方法,通过一种组合三次Bezier样条局部拐角平滑方法对机床轴运动进行平滑,提升了轨迹连续性,保证了各轴速度和加速度的连续。针对机床坐标系和工件坐标系非线性映射关系导致的平滑误差难以控制的问题,本文提出了一种平滑轨迹误差约束模型。根据机床运动学建立了四轴缠绕机机床系与工件系之间的轨迹偏差映射关系,推导了刀位点位置允差与机床系下平滑允差的关系,建立轨迹平滑的误差约束方法,保证缠绕加工精度。针对轨迹曲率较大时,机床速度、加速度超出伺服能力极限而导致机床振动的问题,本文提出了一种考虑机床各轴速度、加速度极限的运动学约束方法,通过建立机床各轴与指令速度、加速度的关系模型,精确约束指令速度和加速度,具有实时性,在不降低加工效率的情况下,减少加工振动。在此基础上,本文开发了轨迹平滑和运动学约束模块并集成到商用数控系统中,利用该模块对管道缠绕加工进行了模拟仿真测试,对比平滑前后各轴速度、加速度、捷度的变化情况。结果表明了本文提出的算法对提升机床各轴速度连续性、减少加速度超限情况具有良好效果,满足实际加工要求。
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