[发明专利]五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹的精度测试方法

说明书

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，尤其涉及数控机床的多运动轴联动精度的检测技术领域。

背景技术

五轴联动数控机床主要应用于模具、航空航天等复杂型面零件的加工制造。随着零件的精度和物理性能要求的不断提高，对数控机床多轴联动精度提出了更高的要求。数控机床的误差因素可以划分为静态因素和动态因素两大类，其中静态精度是在没有切削载荷下且机床不运动或运动速度很低的工况下检测的，由于高档数控机床制造装备技术的提升，静态精度只能在有限层面上反映出高档机床的加工精度，运动过程中的联动精度才是影响高档数控机床加工精度的主要因素。

目前常用的数控机床联动精度测试仪器主要有球杆仪、R-Test测试仪，球杆仪只能用于两轴或三轴联动，R-Test可以检测五轴数控机床多轴联动精度，在ISO 10791-6公布的测试标准中，仅通过确定旋转轴行程来定义球面圆弧检测轨迹。如针对BC双摆头五轴数控机床的精度检测轨迹为：①B轴从0°运动到90°同时C轴从0°运动到180°，②B轴从90°运动到0°同时C轴从180°运动到360°。其运动轨迹如图1所示，轨迹的曲率如图2所示。由图2可见，ISO标准轨迹的曲率在第一阶段和第二阶段相接出存在曲率突变，其余位置曲率均为均匀变化，数控机床在该轨迹运行时较为平稳，无法反应复杂型面加工时机床快速的响应，所以无法准确检测五轴联动数控机床的加工能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹的精度测试方法。

本发明的技术方案为：五轴联动运动轨迹生成方法，包括以下步骤：

S1：确定五轴联动数控机床结构类型以及两个旋转轴行程范围；

S2：采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹；

基于生成的五轴联动运动轨迹的精度测试方法，包括以下步骤：

S1’：根据数控机床后置指令格式，生成五轴数控机床数控指令；

S2’：在主轴处安装球头测试芯棒，在球心处布置X、Y、Z三个正交方向的位移传感器；

S3’：开启五轴联动机床RTCP功能，输入由步骤S1’生成的数控指令，设定进给速度，记录运动过程中传感器检测的球心位置偏移情况，依据测量结果判定数控机床的五轴联动运动误差。

进一步地，所述步骤S2采用三重节点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹；具体包含以下分步骤：

S21：根据旋转轴行程范围确定控制顶点；

S22：采用三重顶点方法，生成新的控制顶点；

S23：根据步骤S22生成的新的控制顶点构造三次均匀B样条曲线运动轨迹。

更进一步地，所述步骤S21具体为：根据步骤S1中确定的两个旋转轴行程范围，获得两个旋转轴行程的取值集；根据获得的两个旋转轴行程的取值集得到控制点坐标。

进一步地，所述步骤S23具体为：根据公式得到三次均匀B样条曲线运动轨迹；