Ulkonäkö virtuaalinen akseli CNC työstökone pidetään vallankumouksellisin työstökone suunnittelu läpimurto tällä vuosisadalla.Jos annamme täyden pelin tämän uuden työstökoneen rakenteisiin, on mahdollista avata uusi tapa parantaa huomattavasti työstökoneen suorituskykyä.
Analyysin avulla todettiin, että yleinen suoraan perustuu periaatteeseen Stewart alustan virtuaalinen akseli työstökone, liike pyörivät koordinaatit kohtuullinen viisi koordinaattia NC työstökoneet on paljon pienempi kuin säännöllinen (yleensä vain 20 ~ 30 astetta, ja viisi koordinaatti työstökone voi saavuttaa yli 90 astetta), ja kasvu kierto Kulma dramaattisesti vähentää koko tehokkaan työn työstökoneita.Vaikka yhdiste rakenne voi laajentaa Kulma-alue, mutta rakenne on monimutkainen, on vaikea varmistaa korkea jäykkyys, siksi yhteinen virtuaalinen akseli työstötyökalu ei sovellu käsittelyyn laaja valikoima, multi-koordinaatti liikkeen osia.Toiseksi monikoordinaattikäsittelyä edellyttävien monikoordinaattien tosiasiallisessa tuotannossa on kuitenkin pieni määrä, ja määräävä asema on edelleen tavallisten tavanomaisten osien jalostus.Siksi on käytännöllisempää tutkia, miten virtuaaliakselin työstökoneen rakenteellisia ominaisuuksia voidaan hyödyntää, jotta se voi käyttää etujaan suurten nopeuksien ja tehokkaiden perinteisten osien käsittelyssä.
Perusajatus jäljitellä triaksiaaliohjausmenetelmä virtuaalinen akseli työstökone on valvoa kuuden asteen vapaan liikkuvuuden virtuaalinen akseli työstötyökalu jäljittelemällä ohjausmenetelmä olemassa kolmen koordinaatin CNC-työstötyökalu.Tällä tavoin paitsi olemassa olevia kypsiä kolme asetinta automaattista ohjelmointijärjestelmää voidaan käyttää suoraan virtuaalisen akselin työstökoneen kuuteen vapausasteeseen, vaan myös kolmiakselisen ohjauksen jäljitelmän avulla karan yksikkö voi tehdä karayksiköstä vain käännösliikkeen, suuresti laajentanut virtuaalisen akselin työkoneen työtilaa, jotta sillä olisi suurempi rooli.Lisäksi jäljitelty kolmiaksiaalinen ohjaus voi tehokkaasti vähentää ohjausjärjestelmän monimutkaisuutta, jotta voidaan merkittävästi vähentää työstökoneen kustannuksia, mikä edistää tämän uuden työstökoneen käyttöä laajalla valikoimalla.
2. Edut perinteisen koneistuksen virtuaalinen akseli työstökone
Virtuaalisen akselityöstökoneen tyypillinen rakenne, joka voidaan tiivistää niin sanottuna "kuuden tangon alustarakenteena".Sen erityinen merkitys on korjata kuuden vaihtelevan pituisen ohjaustangon (lyhenne ajotanko) toisesta päästä staattisella alustalla (kuten perustus- tai työstökonerunko), ja ajotangon toinen pää on liitetty liikkuvaan alustaan eli karayksikköön.Näin kuusikäyttöisen sauvan pituutta voidaan säätää siten, että kara ja leikkuri voivat tehdä tarvittavan syöttöliikkeen suhteessa työkappaleeseen.Ohjausjärjestelmän kautta syöttöliikkeen tarkkaa valvontaa varten voidaan käsitellä työkappaleen vaatimusten mukaisesti.
Kun otetaan huomioon virtuaalinen akseli työstökone on perinteinen CNC-kone vertaansa vailla etuja, ja nämä edut ovat saavuttaa nopea, korkean tarkkuuden koneistus on tarpeen, joten sitä käytetään tavanomaisia osia tehokkaan käsittelylaitteen, jotta maksimoida sen etuja.
Kolmen akselin ohjauksen perusperiaate
Koska virtuaaliakselin työstökoneessa ei ole ohjauskiskoa, numeerisen ohjauksen koneistus edellyttää työkalun liikeakselia X, Y ja Z. Siksi, vaikka vain saada 3D työkalu liike (asenne vakio vain aseman muutos), on tarpeen ohjata liikkuvan alustan kuusi astetta vapautta.
Jäljitteleva triaksiaalinen ohjausmenetelmä on ohjausmenetelmä, jolla simuloidaan tavanomaista kolmea kolinaatti-CNC-työstötyökalua virtuaaliakselin työstötyökalun rakenteen ominaisuuksien mukaan.Sen lähtökohta on: kun virtuaalinen akseli työstökone käsitellä perinteisiä osia, työkalu asennetaan kara tarvitsee vain tehdä kolmiulotteinen käännös liike, sen asenne on kiinteä arvo.Näin ollen, vaikka kara yksikkö kiinnitetty liikkuvaan alustaan on kuusi astetta vapaata liikkuvuutta, vain kolme astetta käännösvapaus ovat mukana reaaliaikaisessa laskennassa.Tässä paperissa työkalun sijaintia edustavat työkalukeskuksen tai päätelaitteen xm-, ym- ja zm-koordinaatit työstökoneen koordinaattijärjestelmässä, ja siirtymä lasketaan reaaliajassa kolmen koordinaattiinterpolointialgoritmin avulla.Samaan aikaan on muodostettu leikkurin koordinaattijärjestelmä, jonka alkuperä on leikkurin pallon tai päätypinnan keskellä, ja sen koordinaattiakselit Xt, Yt ja Zt ovat yhdensuuntaisia työstökoneen koordinaattijärjestelmän Xm-, Ym- ja Zm-akselien kanssa.Työkalun koordinaattikehyksen kiertokulmaa Xm-, Ym- ja Zm-akselin ympärillä käytetään kuvaamaan liikkuvan alustan asentoa ja asettamaan se kiinteään arvoon.Tällä tavoin liikkuvan alustan liike Xm:n, Ym:n ja Zm:n kolmea koordinaattia pitkin lasketaan ja ohjataan reaaliajassa, ja liikkuvan alustan kiertoa Xm:n, Ym:n ja Zmin akselien ympärillä ohjataan reaaliajassa kiinteillä arvoilla. Näin ollen liikkuvan alustan koko vapautta voidaan ohjata, ja työkalun liikkeen kolmen koordinaatin kytkentäohjaus voidaan toteuttaa.Koska tämä menetelmä ei vaadi reaaliaikaista laskemista liikkuvan alustan asenne, tällä tavalla, ei vain voi tehokkaasti vähentää todellista määrää laskenta, kartoitus, ja linkitys valvonta voi sisältää myös kuusi astetta vapautta virtuaalinen akseli koneen ohjaus tavanomaisessa kolme koordinaattinumero S ohjauskoneen ohjaus luokka, jonka avulla kypsä kolme koordinaatti ohjausmenetelmä valvoa tämän uudentyyppisen työstökoneen.
Virtuaaliakselin työstötyökalun rakenteesta voidaan tietää, että suoraan ohjattava hallittava määrä työstökoneessa on kuusikäyttöisen tangon pituus, joka tukee karakomponenttia Li(I =1,2,..., 6), eli todellinen liikkuminen työstökoneen kara (jäljempänä "todellinen akseli), mikä tekee vapauden liikkuvan alustan liikkeenohjaus, näin ymmärtää tarkka ohjaus työkalun liikerata, liikkuvan alustan liikeohjeet on (kuvitteellinen akseli ohje) muuntaminen todellinen akseli tilaa, ja avaruuden kautta todellinen akseli tilaa kuvitteellinen akseli käänteinen kartoitus saavuttaa automaattisesti.
Järjestelmän toimintaprosessi on seuraava: ensinnäkin työkalun liikerata syntyy reaaliajassa osan numeerisen ohjausohjelman antamien syöttötietojen mukaisesti, eli työkalun odotettu liikenopeus Xm:n, Ym:n ja Zm:n koordinaateissa virtuaaliakselitilassa on ratkaistu;Sitten virtuaaliakselin odotettu liike muunnetaan kuuden sauvan liikeohjearvoksi virtuaalisella todellisen kartoituksen laskennalla.Lopuksi, pituus kunkin vetosauva on irrotettu ja servo-ohjattu, niin että todellinen pituus on yhdenmukainen halutun pituuden, ja käänteinen kartoitus todellisesta virtuaaliseen toteutetaan epäsuorasti rakenteen kautta työstökoneen, niin että työkalu kehityskaari, joka vastaa komentoa voidaan saada, ja työkalu asenne voidaan taata annetaan vakioarvo.
Työkalupolun luonti virtuaaliakselitilassa
Työkalupolun luonti on muuntaa osan numeerisen ohjausohjelman (virtuaalisen akselin tilan geometrinen käyrä, jolla ei ole mitään tekemistä ajan ja työstökoneen ominaisuuksien kanssa) antaman työkalun polun muuntamiseksi erilliseksi työkalun poluksi, joka liittyy ajan ja työstökoneen ominaisuuksiin (kuten kiihtyvyys- ja hidastusominaisuudet jne.).Ratkaisuprosessi on seuraava:
Matemaattisen mallin laatiminen
Lentoradan luonnin tarkkuuden varmistamiseksi pseudo-triaksiaalikontrollissa käytetään parametrista suoraa interpolointialgoritmia.Tärkeimmät kohdat ovat: luoda parametrinen matemaattinen malli interpoloitu käyrä, joka on helppo laskea:
X = f1 (u)
Y = f2 (u)
Z = f3 (u) (1)
Kaavassa u -- parametri, u-[0,1] edellyttää, että reaaliaikainen kehityskaari laskenta ei ole mukana, ja vain muutaman kerran lisäys-, vähennys-, kertolasku- ja jakotoimintoja voidaan suorittaa loppuun.
Esimerkiksi kehäkaariinterpoloinnissa tyyppi (1) erityinen muoto on: (2) M -vakiomatriisin tyyppi, kun interpolointipisteet sijaitsevat ~ neljässä neljänneljännessädessä, sen arvot ovat: r - kaaren säde tällä tavalla, lentorata, se voi olla absoluuttinen tapa, eli jokainen lentoradan pisteen koordinaattilaskenta, jossa on koordinaattien alkuperä vertailumallille, joka voi poistaa kertyneen virheen, joka voi poistaa kertyneen virheen, joka voi poistaa kertyneen virheen. , takaa tehokkaasti interpoloinnin laskentanopeuden ja tarkkuuden.
Kiihtyvyyden ja hidastuvuuden säätö
Jotta syntyvä työkalulentorata täyttäisi työstökoneen kiihtyvyys- ja hidastuvuusominaisuudet, optimaalinen kiihtyvyys- ja hidastuvuuskäyrä voidaan määrittää työstökoneen dynaamisten ominaisuuksien mukaan ja varastoida ohjausjärjestelmään.Järjestelmän toiminnassa tarkistetaan ensinnäkin useita ohjelmasegmenttejä ennen syöttönopeuden vaihtelutrendiä ja analysoidaan se ja määritetään haluttu syöttönopeus F.Sitten käyttöpaneelin syöttönopeuden kerroin K luetaan ja F:ää muutetaan sen kanssa. Kohdesyöttönopeus Fnew, Fnew=K.F;Lisäksi Fnew-arvoa verrataan nykyiseen syöttönopeuteen Taitto, ja nykyisen näytteenottojakson hetkellinen syöttönopeus Fk (mm/min) lasketaan työstökoneen kiihtyvyys- ja hidastuvuuskäyrän mukaan.
Nopeuden ja virheiden hallinta
Koska interpolointi ei ole staattinen geometrinen laskelma, sen on saatava nykyisen interpolointipisteen ja edellisen interpolointipisteen välinen etäisyys syöttönopeuden, kiihtyvyyden ja hidastuvuuden vaatimusten mukaiseksi ja varmistettava, että interpolointiviivasegmentin ja näiden kahden pisteen välisen interpoloitun käyrän välinen virhe on annetun toleranssialueen sisällä.Sen vuoksi interpolointiviivasegmentin pituus dtk on hallittava säädettävillä syöttönopeuksilla kontrollikohteena ja sallitulla virheellä rajoitusehtona.
Menetelmä on seuraava:
Ensinnäkin kiihtyvyyden ja hidastuvuuden laskennan aiheuttaman hetkellisen syöttönopeuden Fk mukaan käytetään seuraavaa kaavaa halutun sointupituuden laskemiseen nykyisellä näytteenottojaksolla (interpolointilinjan segmentin pituus ilman rajoitusta): Dt1 kaavassa (3) -- haluttu sointupituus, mm T -- näytteenottojakso, ms
E -- interpolointilentoradan ja halutun lentoradan välinen sallittu virhe
R -- halutun lentoradan kaarevuussäde interpolointipisteessä
Dtk:n arvo määritetään dt1:n ja Dt2:n suhteellisten kokojen mukaan.Toisin sanoen, jos merkkijonon pituuden Dt1 odotetaan olevan pienempi kuin rajoitusmerkkijonon pituus Dt2, nykyisen interpolointirivisegmentin pituudeksi määritetään Dtk= Dt1; muussa tapauksessa Dtk=Dt2.
Interpoloinnin lentoradan laskeminen
Interpolointilentoradan laskentatehtävä on laskea edellisen interpolointilentoradan koordinaattiarvo reaaliajassa kunkin näytteenottojakson aikana saadun interpolointilinjan segmentin dtk-pituuden mukaan.Laskentaprosessi on seuraava:
Ensinnäkin seuraavan muuttujan Du ja Dt välisen suhteen mukaan nykyisen interpolointijakson Du lasketaan: yhtälössä (5), Du /ds -- käyräkaaren pituudessa olevan muuttujan muutosnopeus
Korkean interpolointitaajuuden vuoksi valokaaren pituus on hyvin lähellä näytteenottojakson soinnun pituutta, joten du/ds- du/ Dt voidaan tehdä varsinaisessa laskelmassa.Joten jos otat askel sinua, Du, ja löytää vastaava DT, niin saat Du / ds, että tarvitset.
Vaikka tällä likimääräisellä on vähäinen vaikutus syöttönopeuteen, sillä ei ole vaikutusta interpolointilentoradan tarkkuuteen.Näytteenoton interpoloinnissa kehitysradan tarkkuus on tärkein ristiriita, interpolointipisteen koordinaattilaskennan on oltava täysin tarkka, kun taas interpolointipisteen liikenopeuden tarkkuus lentoradilla on toissijaisessa asennossa ja pienet virheet voidaan sallia.Tämä tulos takaa kehitysradan tarkkuuden ja parantaa myös laskentanopeutta.
Laske sitten nykyisen näytteenottojakson parametrimuuttujan arvo: UK =uk-1+Du (6). Lopuksi yhdistynyt kuningaskunta korvataan yhtälöksi (1) interpolointilentoradan edellisen pisteen koordinaattiarvojen xk, yk ja zk laskemiseksi.Koko diskontattu interpolointilentovoidaan saada toistamalla edellä mainittu prosessi, kunnes interpoloinnin päätepiste saavutetaan.